CN1063967A

CN1063967A - 低功耗继电器、接触器

Info

Publication number: CN1063967A
Application number: CN 91100774
Authority: CN
Inventors: 毛荣之; 邵长太; 毛远
Original assignee: 毛荣之
Priority date: 1991-02-04
Filing date: 1991-02-04
Publication date: 1992-08-26

Abstract

一种低功耗的磁保持式或机械保持式继电器，接触器，在运行期间，受一控制电路的监控作用，断电时可自行退出吸合状态。

Description

现有的直流继电器或接触器在通电运行的过程中，其线圈要始终保持一定的维持电流，消耗一定的电能以维持其吸力，线圈发热，有时甚至因线圈发热烧毁而不能工作。

现有的磁保持式或机械保持式继电器、接触器，虽然在运行中不再消耗电能，但在外电路停电时却不能恢复到释放状态，因而也限制了它的使用范围。

例如联邦德国AEG公司所生产的LS₄型低功耗直流接触器在运行期间消耗功率仍为6.5W，BBC公司生产的B₃₇型接触器功耗为12W，法国里昂（LYON）的CEM公司生产的IOR型磁保持式接触器，虽在运行时不消耗电能，但在外电路停电时不能退出吸合状态。

本发明提供了一种低功耗的直流继电器、接触器，在通电的瞬间吸合后，靠永磁体的磁力或机械力保持吸合状态，在运行中受一检测、控制电路的作用，一旦断电，在此控制电路作用下可使之退出吸合状态，此控制电路的耗电甚微，只相当于原继电器或接触器的百分之一甚至千分之一。

本发明的关键在于有一套检测、控制电路。

以磁保持继电器为例说明其工作过程，如图（1）（虚框外部份）：

在控制触点接通的瞬间，电流经二极管D₁、D₂间接点A和继电器线圈J向电容器C₂充电，通电线圈内铁芯的磁极性和永磁体的极性相异，产生的吸力使继电器吸合并靠永磁体的磁力保持吸合，在C₂充电完成后线圈不再消耗电能，控制触点断电时，C₂上的电荷由PNP型三极管的发射极端点B、基极、稳压管W₁、电阻R₁、线圈J形成基极电流，经过放大了的集电极电流通过J也形成电流，此电流和接通时的电流方向相反，产生的斥力使继电器释放，在吸合后磁保持期间整个系统只有R₁耗电，其耗电是原继电器线圈的1/β，因R₁阻值甚大所以功耗甚微，如三极管改成复合管耗电只有1/ββ₁，（β、β₁分别是二只三极管放大倍数），此时可将一功率较大的NPN型三极管集电极接B点，发射极接地，基极和上述PNP管的集电极相接（另也可和PNP型三极管复合）。

图中R₁是检测电阻，也是基极电阻，它和C₁组成RC延迟电路，并可以吸收电源的杂波，W₁的稳压作用可以避免系统的误动作，稳压管W₂和R₂串联可以吸收过电压。

将上述电路的控制触点改换成虚框内的操作系统即可成为低功耗磁保持式接触器。

按动K₁，经过接触器线圈向C₂充电，接触器吸合。由永磁力保持吸合，由闭合了的常开触点给系统以维持电流。按动K₂，C₂经过集电极的放大电流使线圈反方向通电，所产生的斥力使接触器释放，外电路停电时线圈反方向通电，可使接触器自行释放。

以上电路也可以作为单线圈机械自锁式继电器、接触器控制电路使用。

这时无论线圈是正向或反向通电，皆表现为对衔铁的吸引。这种自锁方式为衔铁每吸动一次，带动机械系统使继电器、接触器改变一次状态。

对于双线圈式磁保持或机械保持式继电器、接触器可以接成图（2）的形式。

外控触点KC₂闭合，吸引线圈J₂通电吸合并自保，在常闭触点J₂断电后，C₃电容器继续向J₂提供电源以保障J₂充分的吸合，之后，J₂不再消耗电能。

与此同时KC₁接通，电源经过D₁、R、D₂、向C₂充电，在KC₁断电时，形成的集电极电流使释放线圈J₁通电吸动，使继电器回复到释放状态。

为了减少过大的电流对二极管D₁、D₂、的冲击，增加一限流电阻R，或再增加一个受R作用的热继电器。

图（3）为双线圈磁保持式或机械保持式接触器的控制电路。

按动K₂，吸引线圈J₂通电吸合并自保，自身的常闭触点断开后J₂不再消耗电能，按动K₁，释放线圈J₁通电后使接触器释放，当外电路停电时，三极管的集电极电流经过二极管D₃流向J₂，可使接触器释放。

为了增加吸合和释放的可靠性、可以在K₁、K₂的上方与触点之间分别增加C₃、C₄两只电容，即在触点断电后仍有电容向线圈提供电流，以使之充分的吸合或释放。

在三极管的集电极和J₁之间串接有二极管D₃，以防止J₁的感应高压对系统的干扰。

以上各图中也可以将三极管接成复合管的形式以增强电流、增大功率。

对于单线圈机械自保式接触器，可用如图（4）所示的控制电路。

按动K₁，电源经常闭触点、K₁、J到地形成通路，在动铁芯运动的过程中，常闭触点断开后，电容C₃仍可向J提供电流以保证机械系统可靠的锁紧，其电流呈衰减状，当C₃电量放完后，即使长时间按动K₁，线圈J也无电流，如果不用C₃，在常闭触点两端跨接一限流电阻也可。

当接触器处于接通状态时，按动转换开关K₂，C₂上的电量流经线圈J，将动铁芯吸动一次，接触器即可释放，在接通状态时，因为两铁芯间的距离很小，即使C₂的容量不很大，也可以在二铁芯间产生较大的吸力。适当设计C₂的容量，可以使之在断开状态时（二铁芯间距离很大），C₂的放电能量不足以使铁芯吸合，而在吸合状态时，C₂的能量可以可靠的吸动铁芯使之释放，（铁芯间的吸力和距离的平方成反比）。也可以在集电极和线圈之间增加一常开触点以增加可靠性。

对于使用较高电压如220V，380V的接触器，选用耐压高的晶体管较为困难，可用可控硅驱动接触器，而将上述电路作为可控硅的触发电路。

由本人申请的“节能型接触器”（专利号87216224.5），在频繁的开闭时，可控硅可能发生误触发，在外电路发生低频率振颤时也可能误触发，图（5）是改进后的控制电路。

按动K₁，线圈J通电并吸动铁芯，在铁芯运动过程中，常闭触点断开，依靠C₆电容的电量铁芯继续加速并机械锁定，C₆储电量放完，即使K₁仍处于接通状态线圈也无电流通过，在常闭触点二端跨接一限流电阻可以代替C₆。

接触器处于接通状态时，按动转换开关K₂，C₅上的电量向线圈J放电，吸动铁芯使之释放。适当设计C₅的数值，使之在释放状态不能吸合，而在吸合状态时可以释放。

在工作过程中，电网上的瞬间高压脉冲，以及开闭时线圈的感应作用，经过分压整流后，使三极管发射极的电位略有增高，高到一定程度会使三极管导通而错误的向可控硅输出一触发信号。

在电容器C₄的二端跨接一稳压管W₂，W₂的导通可以将过电压泄放，W₂的稳压值高于C₄二端正常电压值而低于正常值易W₁稳压值之和。

为了防止外电路频繁的停送电引起的可控硅误触发而长期导通，安装一个热继电器R_J，此热继电器受电阻R₁的热作用，R₁可用PTC型电阻，此种电阻发热时其阻值迅速增大，电阻发热到一定程度时可断开电路。

对于较高电压磁自保式接触器，可在K₁和地之间增加一吸合线圈J_c并断开和J的连线，按动K₁，J_c接通后产生的吸力使接触器吸合并磁自保持。按动K₂，J通电产生的斥力使接触器释放，其余电路和上述相同。

Claims

一种微功耗磁保持式或机械保持式继电器、接触器，其特征是：

1、二极管D₁的正端接电源、二极管D₁、D₂串联接点A和地之间分别接有阻值较大的电阻R₁和电容C₂，PNP型三极管的集电极接地，基极和稳压管W₁的正端相接，W₁负端和A相接，二极管D₂负端和三极管的发射极相接的接点为B，接点B和地之间分别串接有稳压管W₂、电阻R₂及电容C₂、继电器线圈J。

2、如权利要求（1）所述的控制电路，当用于双线圈磁保持式或机械保持式继电器时，可将释放线圈J₁接于三极管集电极和地之间，从电源到地之间分别串有常闭触点、外控制常开触点KC₂、吸引线圈J₂，在外控制常开触点KC₂、常闭触点的接点和地之间还接有电容C₃，二极管D₁和电源之间接有另一外控制触点KC₁。

3、如权利要求（1）所述的控制电路，当用于双线圈接触器时，其三极管的集电极接有二极管D₃，D₃负端和释放线圈J₁相接，在电源和地之间分别串接常开触点、释放开关K₁、释放线圈J₁以及常闭触点、接通开关K₂、吸引线圈J₂。

4、如权利要求（2）、（3）所述的控制电路，可在常开触点、K₁的接点和地之间接有电容C₃，在常闭触点、K₂的接点和地之间接有电容C₄。

5、如权利要求（2）、（3）所述的电路，在二极管D₂和端点A之间接有一限流电阻R和受此电阻作用的热继电器。

6、如权利要求（1）所述的电路，当用作控制单线圈机械自保式接触器时，其线圈J接在三极管集电极和地之间，发射极和电容器C₂的正极间装有一转换开关K₂，电源经常闭触点、开关K₁、和K₂常开触点的末端联结后接于线圈的上端。常闭触点和开关K₁间接有电容C₃，或在常闭二触点间接有限流电阻R。

7、如权利要求（1）、（2）、（3）、（6）所述的电路，其三极管可以接成复合管的形式。

8、如权利要求（1）所述的电路，用于较高电压的单线圈机械自保式接触器时可作为可控硅的触发电路，在晶体管的发射极和地之间，装有泄放稳压管W₂，在电源和半波整流的二极管之间串接有电阻R₁和受R₁控制的热继电器R_J。