CN1233009C - 通用接触器电磁系统的控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通用接触器电磁系统的控制器，它的主要特点是：合闸时利用控制电源通、断的占空比来调整激磁线圈电压，由激磁线圈与另一场效应管形成的续流回路使铁心保持闭合状态，定时器的定时关断时间控制在铁心吸合及振动结束后，使合闸平稳；分闸时由延迟器关断的场效应管，使续流快速衰减，提高分断速度。采用本发明控制器的接触器，具有像断路器那样接通和分断短路电流的能力，配以弱电控制电路，可实现远程自动控制。

Description

通用接触器电磁系统的控制器

                                技术领域

本发明涉及一种交流接触器电磁系统的控制器，采用本发明电磁系统的控制器的交流接触器，断电后能快速关断续流回路，使铁心分离运动速度远高于传统的接触器，从而具有分断短路电流的能力，因而更具体地说是一种通用接触器电磁系统的控制器。

                                背景技术

采用交流电磁铁的接触器在接通过程中铁心磁通正负变化，磁通过0时吸力为0，因此合闸力是波动的，分断时由于短路环续流，铁心去磁时间长，造成分断延迟时间长，而且分断运动速度低。

采用直流电磁铁的接触器，交流220V电压经串联电容降压后再经桥式整流后给激磁线卷供电，因此降压后成为低电压小电流。当接通电源时，与电容并联的行程开关K使电容C短路，于是220V高电压直接经桥式整流后供激磁线卷高电压大电流激磁。这种线路的接触器分断是由关断220V的控制电源来实现的，当220V被关断后，激磁线卷经过桥式整流构成导通的续流回路，整个激磁线卷成为一个大短路环，它能使续流维持100ms-200ms时间，动铁心分离运动过程中，磁通下降在激磁线卷中产生感生电压u为下正上负，这个感生电压能加大续流使动铁心分离速度下降。因此触头分离速度只能达到0.2m/s以下，故续流时间很长，分断延迟时间长而且分断运动速度低造成接触器燃弧时间长，分断能力低，因而传统的交流接触器的接通能力和分断能力与断路器相比是很低的，没有接通和分断短路电流的能力，因此也就不具备短路保护功能。并且由于行程开关与铁心连动，因此铁心在闭合前行程开关就已经打开将降压电容接入激磁回路，因此此时激磁电流已经由大电流转换成小电流了，闭合时吸力会突然变小，造成触头和铁心振动大，使接通能力低。

进一步分析，断路器之所以具有接通和分断短路电流的能力，是因为断路器的合闸力或分闸力是通过储能弹簧来实现的，因此每次接通或分断时作用力都相同，而且接通时作用力不会突变和波动，这样触头接通时也就不会出现像接触器那样的弹跳或振动，同时分断时不会出现像接触器那样的延迟时间。

                                发明内容

本发明要解决的是现有的接触器在分断时续流时间长，分断能力低，不具有短路保护功能，以及在合闸时触头和铁心振动大，吸合不可靠，接通能力低的问题。

解决上述问题采用的技术方案是：通用接触器电磁系统的控制器，包括整流电路，激磁线圈与场效应管串联后与整流桥构成全压激磁回路，激磁线圈与另一场效应管形成续流回路，合闸时，所述全压激磁回路中的场效应管在铁心闭合稳定后由电子定时器控制关断并进入间隙导通状态，所述全压激磁回路和续流回路交替导通使激磁线圈L1维持低电压激磁；分断时，所述场效应管由跨接在其栅源极之间的电子延迟器关断，所述电子延迟器的延迟时间小于续流衰减时间常数。

本发明采用一种电子线路来控制直流电磁铁的激磁电流，分断时由场效应管关断激磁电流，使铁心吸力由稳定值快速趋于0，延迟时间甚至比断路器还要短，当两断口最大开距之和等于或大于断路器断口距离，那么接触器就具有像断路器那样的分断短路电流的能力了，而且缩短了燃弧时间，电寿命长。由于双断点，因此分断速度也比断路器快。此外，本发明利用控制电源通、断的占空比来调整激磁线圈两端电压，再由激磁线圈与另一场效应管形成的续流回路使铁心保持闭合状态；定时器电路的定时关断时间控制在铁心吸合及振动结束后，也即在铁心和触头吸合稳定后，才将激磁大电流转换成保持小电流，在这个过程中直流电磁铁磁通是均匀上升的，又没有过0点，因此合闸力就像断路器中的储能弹簧力一样稳定了。

作为本发明的进一步改进，所述定时器电路包括一个控制所述全压激磁回路中场效应管Q3导通或者关断的三极管Q2，所述三极管Q3的基极电压由一个间隙过零点的控制电路提供。所述的三极管Q3的基极电压控制电路包括电阻R3、R8、电容C3和稳压管D11，电阻R8与稳压管D11串联后与电容C3并联，而后再与电阻R3串联接入整流桥，所述电阻R8跨接在三极管Q2的基极和集电极上。所述电容C3支路上串联防止所述电容C3向三极管Q2提供基极电流的二极管D9。

作为本发明的再进一步改进，所述电容C3两端并联泄放电阻R6。当电源断电后，使电容C3快速放电，直至电容C3电压下降为0，保证下一次合闸定时关断场效应管Q3的准确性。

作为本发明的再进一步改进，控制所述场效应管Q1、Q3延时关断的电子延迟器由电阻和电容相并联的电路构成，并且两电路的延迟时间之和小于续流衰减时间常数T。所述激磁线圈L1两端并联防止过高电压的压敏电阻VR1和吸收高频电压的电容C4。所述场效应管Q1、Q3的栅极和源极之间分别跨接防止栅偏压过高的稳压管D7、D12。

作为本发明的再进一步改进，还设有弱电控制电路，所述的弱电控制电路包括弱电合闸控制回路和弱电分闸控制回路，通过电子脱扣器控制所述全压激磁回路中的场效应管Q3和/或所述续流回路中的场效应管Q1通断。所述弱电合闸控制回路由电阻R9、电容C5、光电耦合器Q6和开关K1组成，所述弱电分闸控制回路由电阻R10、光电耦合器Q4、Q5和开关K2组成，所述开关K1和K2是同一个单刀双掷的拨动开关。这样本发明同时具有通信、测量、计算、显示记忆，存储等功能，并且可实现遥测，遥调、遥讯、遥控等功能。

控制器的上述特征使通用接触器有两种不同的控制方式：第一种控制方式是接通和分断控制器的电流使通用接触器主回路接通和分断，这种控制方式与传统接触器的控制方式相同。第二种控制方式是控制器的电源总是处于通电状态，用合闸按扭及分闸按扭使控制器中的固体开关和串联激磁线圈的场效应管分别得到控制就同样能控制通用接触器主回路的接通和分断，这种控制方式可由弱点信号代替合闸按扭及分闸按扭，因此通用接触器可直接和计算机联网，由计算机直接来控制。

                                附图说明

图1为现有的交流接触器电磁系统控制器的原理图。

图2为本发明通用接触器电磁系统的控制器的电路框图。

图3为本发明通用接触器电磁系统的控制器的电路图。

                              具体实施方式

图1所示为现有的交流接触器电磁系统控制器的原理图，交流220V电压经串联电容降压后再经桥式整流后给激磁线圈供电，行程开关K与电容并联，在合闸时与铁心连动使电容C短路，达到高压激磁低压维持。这种结构的控制器的缺点前面已经提到过了，不再累述。

参照图2、3，本发明通用接触器电磁系统控制器，交流控制电源首先经D1、D2、D3、D4组成的桥式整流后给控制器供电，直流电压经二极管D5、场效应管Q3全压加在激磁线圈L1上，全压激磁回路在一定时间内续流，使铁心保持闭合状态能维持100毫秒以上，激磁线圈L1经二极管D10、场效应管Q1形成另一条续流回路。全压整流经电容C2滤波形成较稳定的直流电压源，二极管D6防止电容C2经激磁线圈L1回路放电，电容C2上的直流电压经稳压管D8、电阻R4给场效应管Q3提供栅压，电阻R7是场效应管Q3栅极电荷放电回路电阻，稳压管D12防止场效应管Q3栅偏压超过允许值。三极管Q2是场效应Q3导通或关断的控制管，当控制电源刚接通后，经电阻R3、二极管D9给电容C3充电，电容C3电压逐渐上升，当小于稳压管D11稳压值时，三极管Q2处于关断状态，场效应管Q3栅偏压高于开启值，场效应管Q3导通全压加在激磁线圈L1上，铁心闭合后，电容C3电压上升已大于稳压D11稳压值后，稳压D11导通使三极管Q2导通，因此场效应管Q3栅偏压降为0，将场效应管Q3关断。但是给Q2提供基极电流是由电阻R3降压后形成的，电阻R3上端没有虑波电容，故每半波都存在电压为0的瞬间，这瞬间三极管Q2因没基极电流而截止，那么场效应管Q3也就在这瞬间导通。因此每半波就会出现一个较低电压脉冲形成激磁电流，场效应管Q3关断后，激磁电流由激磁线圈L1、二极管D10、场效应管Q1形成的续流回路而导通，二极管D9是防止电容C3给三极管Q2提供基极电流的。电阻R6是电容C3的泄放电阻，当电源断电后，使电容C3快速放电，直至电容C3电压下降为0，保证下一次合闸定时关断场效应管Q3的准确性。场效应管Q1的栅压是由电容C2经电阻R1给电容C1充电提供的，电阻R2是电容C1的泄放电阻，D7是防止场效应管Q1栅偏压高过允许值的稳压管。光电耦合器Q7和Q8组成电子脱扣器接口，光电耦合器Q4、Q5、电阻R10、开关K2组成弱电控制方式的分断控制回路，光电耦合器Q6、电容C5、电阻R9及开关K1组成弱电控制方式的接通控制回路。D5是防止电容C2通过电阻R1向三极管Q2基极放电的二极管。

分断时，关断控制电源后，电容C2两端电压由电阻R5放电，下降到D8稳压值以下时，场效应管Q3关断，电容C1经电阻R2放电电压下降到场效应管Q1开启电压以下时场效应管Q1关断，场效应管Q1关断后，动铁心才作分离运动那么分断速度才会很大；如果场效应管Q1关断前动铁心已经开始作分离运动了，那么分断速度就会很低。只要保证R5·C2+R2·C1＜T时，场效应管Q1就会在动铁心作分离运动前就会关断，其中：激磁线圈L1中续流衰减的时间常数T＝L1/R，L1是电磁铁线圈电感，R是内阻。为防止激磁线圈出现过高的冲击过电压，应并联压敏电阻Rv和吸收高频电压的电容C4。

Claims (10)

1、通用接触器电磁系统的控制器，包括整流电路，其特征在于：激磁线圈L1与场效应管Q3串联后与整流桥构成全压激磁回路，激磁线圈L1与另一场效应管Q1形成续流回路，合闸时，所述全压激磁回路中的场效应管Q3在铁心闭合稳定后由电子定时器控制关断并进入间隙导通状态，所述全压激磁回路和续流回路交替导通使激磁线圈L1维持低电压激磁；分断时，所述场效应管Q1、场效应管Q3由跨接在其栅源极之间的电子延迟器关断，所述电子延迟器的延迟时间小于续流衰减时间常数T。

2、如权利要求1所述的通用接触器电磁系统的控制器，其特征在于所述定时器电路包括一个控制所述全压激磁回路中场效应管Q3导通或者关断的三极管Q2，所述三极管Q3的基极电压由一个间隙过零点的控制电路提供。

3、如权利要求2所述的通用接触器电磁系统的控制器，其特征在于所述的三极管Q3的基极电压控制电路包括电阻R3、电阻R8、电容C3和稳压管D11，电阻R8与稳压管D11串联后与电容C3并联，而后再与电阻R3串联接入整流桥，所述电阻R8跨接在三极管Q2的基极和集电极上。

4、如权利要求3所述的通用接触器电磁系统的控制器，其特征在于所述电容C3支路上串联防止所述电容C3向三极管Q2提供基极电流的二极管D9。

5、如权利要求4所述的通用接触器电磁系统的控制器，其特征在于所述电容C3两端并联泄放电阻R6。

6、如权利要求5所述的通用接触器电磁系统的控制器，其特征在于控制所述场效应管Q1、场效应管Q3延时关断的电子延迟器由包括电阻和电容的电路构成，并且两电路的延迟时间之和小于续流衰减时间常数T。

7、如权利要求6所述的通用接触器电磁系统的控制器，其特征在于所述激磁线圈L1两端并联防止过高电压的压敏电阻VR1和吸收高频电压的电容C4。

8、如权利要求7所述的通用接触器电磁系统的控制器，其特征在于所述场效应管Q1、场效应管Q3的栅极和源极之间分别跨接防止栅偏压过高的稳压管D7、稳压管D12。

9、如权利要求1～8任何一项所述的通用接触器电磁系统的控制器，其特征在于还设有弱电控制电路，所述的弱电控制电路包括弱电合闸控制回路和弱电分闸控制回路，通过电子脱扣器控制所述全压激磁回路中的场效应管Q3和/或所述续流回路中的场效应管Q1通断。

10、如权利要求9所述的通用接触器电磁系统的控制器，其特征在于所述弱电合闸控制回路由电阻R9、电容C5、光电耦合器Q6和开关K1组成，所述弱电分闸控制回路由电阻R10、光电耦合器Q4、光电耦合器Q5和开关K2组成，所述两开关K1、开关K2是同一个单刀双掷的拨动开关。

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