CN1469407A - 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：合闸时全压激磁，铁心闭合稳定后由电子定时器关断场效应管后切断全压激磁回路，同时通过开关电源给电磁铁提供直流低电压激磁；分闸时通过电子延迟器关断续流回路中的场效应管，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圈供电，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圈高电压大电流激磁。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，激磁线圈经过桥式整流构成导通的续流回路，整个激磁线圈成为一个大短路环，它能使续流维持100ms-200ms时间，动铁心分离运动过程中，磁通下降在激磁线圈中产生感生电压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，具有：

--激磁线圈L1与场效应管Q1、Q2串联后与控制电源构成全压激磁回路；

--激磁线圈L1与其中的场效应管Q1形成另一续流回路；

--开关多路稳压电源提供全压激磁回路的场效应管Q2栅压，以及续流回路的低压源E1；

合闸时，所述全压激磁回路中的场效应管Q2在铁心闭合稳定后由电子定时器控制关断；分断时，所述续流回路的场效应管Q1由电子延迟器关断，所述电子延迟器的延迟时间小于续流衰减时间常数T。

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，本发明利用开关多路稳压电源来调整激磁线圈两端电压，使得合闸初始全压激磁回路直接接入控制电源全压激磁，而在铁心吸合稳定后，由开关电源提供给续流回路相对的低电压，激磁线圈与另一场效应管形成的续流回路使铁心维持闭合状态；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电阻、电容、稳压管、三极管和光电藕合器，通过电子脱扣器控制全压激磁回路中的场效应管的通断。电容两端并联有使所述定时器电路复位的泄放电阻，保证下一次合闸定时关断场效应管的准确性。

作为本发明的再进一步改进，由电阻和光电藕合器组成关断场效应管栅压的回路，保证场效应管可靠关断。

作为本发明的再进一步改进，控制所述场效应管延时关断的电子延迟器由电阻和电容相并联的电路构成，并且该电路的延迟时间小于续流衰减时间常数T。所述激磁线圈两端并联防止过高电压的压敏电阻和吸收高频电压的电容。所述场效应管的栅极和源极之间分别跨接防止栅偏压过高的稳压管。

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所述续流回路中的场效应管的通断。所述弱电控制电路及电子脱扣器的电源由开关多路稳压电源提供。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，同时适用于直流和交流控制电源。当控制电源为直流电源时，控制器直接连接到直流电源上。当控制电源为交流电时，通过整流电路变换为直流后加到控制器上。本实施例中的控制电源为交流电源，控制电源由D1、D2、D3、D4桥式整流后经电阻R1、电阻R2及二极管D6加在电容C1上，电容C1给开关电源供电，又能吸收开关电源引起的高频过电压。整流后的全压又经Q1、Q2及D5加在激磁线圈L1上；Q1场效应管的栅偏压由电阻R3、Z1降压后提供，稳压管Z3防止场效应管Q1栅压超过允许值；Q2场效应管栅压由开关电源低压源E3经电阻R4限流提供，稳压管Z3防止Q2栅压超过允许值。接通控制电源后，铁心吸合稳定后，由定时器将场效应管Q2关断，定时器由电阻R9向电容C3充电，当电容C3电压达到稳压管Z4和三极管Q4基极电压、光电藕合器U3的发光二极管导通电压之和后，三极管Q4导通又将光电藕合器U3导通，使场效应管Q2栅压短路而下降为0，场效应管Q2关断，激磁线圈L1由开关电源提供低压源E1经二极管D8供电提供小电流保持铁心闭合。三极管Q4集电极电压由E1经电阻R11降压后提供，电阻R10是电容C3的泄放电阻，当电源切断后，使电容C3经电阻R10放电至两端电压为零，保证下一次合闸时准确关断全压激磁回路中的场效应管Q2。

以上的定时器电路中，当电源电压为u，Z4稳压值是V_Z4，定时时间为T1，则T1*u/R11＝C3V_Z4，故T1＝R11C3V_Z4/u，由上式知道，电源电压越高，铁心吸力大，铁心闭合运动的时间越短，该线路正好满足这种反时限关系。由于场效应管Q1的导通续流作用使激磁电流不会出现很大波动，铁心吸力波动也不大，铁心吸合稳定后，场效应管Q2关断。这样合闸力就与断路器的合闸力一样稳定。

电容C2与E1并联，电源接通瞬间，电容C1由二极管D7给电容C2充电提供开关电源工作的低电压源，稳压管Z2防止电容C2过电压。接触器分断时断开控制电源后，电容C1通过电阻R9、R10放电，当电容C1电压下降到小于稳压管Z1稳压值后，场效应管Q1关断，切断由场效应管Q1、二极管D9和激磁线圈L1组成的续流回路使激磁电流迅速衰减为0。理论分析可知，由电容C1和电阻R9、R10构成的电子延迟器关断场效应管Q1的延迟时间为T2＝(R9+R10)*C1，选择合适的电路参数使T2＜T，这样就能保证接触器的快速分断。为防止激磁线圈L1产生过电压，激磁线圈L1并联压敏电阻Rv1，为保证场效应管Q1和Q2可靠关断，由电阻R5、光电藕合器U1、U2组成关断场效应管Q1、Q2栅压的回路，控制场效应管Q1和Q2的可靠关断。U4及电阻R6是电子脱扣器接口。光电藕合器U5、电阻R7、开关K2是弱电控制方式分闸控制；光电藕合器U6、电容C4、电阻R8、电阻R13、开关K1是弱电控制方式合闸控制，其中：K1和K2是同一个单刀双掷的拨动开关。电子脱扣器及弱电控制方式的电源由开关电源E2提供。

Claims (10)

1、通用接触器电磁系统的控制器，其特征在于：

--激磁线圈(L1)与场效应管(Q1、Q2)串联后与控制电源构成全压激磁回路；

--激磁线圈(L1)与其中的场效应管(Q1)形成另一续流回路；

--开关多路稳压电源提供全压激磁回路的场效应管(Q2)栅压，以及续流回路的低压源(E1)；

合闸时，所述全压激磁回路中的场效应管(Q2)在铁心闭合稳定后由电子定时器控制关断；分断时，所述续流回路的场效应管(Q1)由电子延迟器关断，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，其特征在于所述电子定时器电路包括电阻(R9、R11)、电容(C3)、稳压管(Z4)、三极管(Q4)和光电藕合器(U3)，通过电子脱扣器控制全压激磁回路中的场效应管(Q2)的通断。

3、如权利要求2所述的通用接触器电磁系统的控制器，其特征在于所述的电子定时器电路中电容(C3)两端并联有使所述定时器电路复位的泄放电阻(R10)。

4、如权利要求3所述的通用接触器电磁系统的控制器，其特征在于由电阻(R5)、光电藕合器(U1、U2)组成关断所述场效应管(Q1、Q2)栅压的回路。

5、如权利要求1所述的通用接触器电磁系统的控制器，其特征在于所述电子延迟器包括电阻(R9、R10)和电容(C1)，所述电子延迟器的延迟时间为T2＝(R9+R10)*C1，且T2＜T。

6、如权利要求1～5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续流回路中的场效应管(Q1、Q2)的通断。

7、如权利要求6所述的通用接触器电磁系统的控制器，其特征在于所述弱电合闸控制回路由电阻(R8、R13)、电容(C4)、光电藕合器(U6)和开关(K1)组成，所述弱电分闸控制回路由电阻(R7)、光电藕合器(U5)和开关(K2)组成，所述两开关(K1、K2)是同一个单刀双掷的拨动开关。

8、如权利要求7所述的通用接触器电磁系统的控制器，其特征在于所述弱电控制电路及电子脱扣器的电源(E2)由开关多路稳压电源提供。

9、如权利要求8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)。

10、如权利要求9所述的通用接触器电磁系统的控制器，其特征在于所述场效应管(Q1、Q2)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)。

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