CN201893292U - 一种具有软启动和无弧通断功能的交流接触器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种替代普通交流接触器和软启动器的具有软启动和无弧通断功能的新型交流接触器，它采用单片机与大功率电力电子器件可控硅等相结合作用于接触器的触头灭弧系统，实现无弧通断电路，并自身具有软启动功能。该新型交流接触器具有结构简单、成本低、功能多、不改变原有接触器外型尺寸，工艺实现容易等优点，既能无弧通断电路，又能实现电机软启动功能，同时大大提高接触器的电寿命。

Description

一种具有软启动和无弧通断功能的交流接触器

技术领域：

本实用新型涉及一种新型的交流接触器，特别是涉及一种既能实现无弧通断电路、又能实现被控电动机软启动功能的新型交流接触器，属于电力通断控制技术领域。

背景技术：  

现有的传统交流接触器工作时，接通与分断电路过程中都要不可避免地在接触器触头间产生电弧，电弧的存在大大降低了接触器的电寿命。多年以来，电器工作者开展了大量的改进接触器各种性能的工作，在接触器通断电路产生电弧时，许多研究者采用了多种熄灭电弧的方法，如增加磁场吹弧、采用金属栅片灭弧室等，这些方法都不能从根本上消灭电弧，只是限制和有助于熄灭电弧，目前市场上虽然有无触点开关出现，属于无弧产品，但存在着价格昂贵，由于没有机械触点，导通损耗高，过载能力差，体积庞大等缺点；另外，对于功率超过10kW的大功率电动机负载，一般都不能直接启动，其控制部分除了接触器以外，必须配以软启动器或其它降压启动措施，元件越多，可靠性越差，这样既增加了成本，又降低了控制的可靠性。

实用新型内容：

1、实用新型目的：

本实用新型提供了一种具有软启动和无弧通断功能的交流接触器，其目的是在现有的交流接触器的基础上，通过创新设计，使交流接触器既能无弧通断电路，使接触器的电寿命成倍地提高，大大延长接触器的使用期限，又能实现大功率电动机负载的软启动功能。

2、技术方案：

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种具有软启动和无弧通断功能的交流接触器，其特征在于：包括普通接触器、反并联可控硅SCR、光电耦合双向可控硅驱动器OPTOTRIAC和智能控制器；在普通接触器每相触头两端并联一对反并联可控硅，反并联可控硅一个引脚通过触发限流电阻与光电耦合双向可控硅驱动器的双向可控硅一端相连，双向可控硅另一端连到反并联可控硅的另一引脚上，光电耦合双向可控硅驱动器的发光二极管正极通过电阻与二极管D1的负极相连，发光二极管负极与电容C1一端相连，电容C1另一端连电阻R4的一端，电阻R4另一端与二极管D1的负极相连，智能控制器的输出端连到二极管D1的正极，智能控制器的输入端连有电流互感器TA1、电流互感器TA2、电流互感器TA3和电压互感器TV1。

在所述普通接触器触头KM1两端并联一对反并联可控硅U1，反并联可控硅U1的引脚1通过电阻R5与光电耦合双向可控硅驱动器OPTOTRIAC1的双向可控硅一端相连，该双向可控硅另一端连到反并联可控硅U1的引脚2上，光电耦合双向可控硅驱动器OPTOTRIAC1的发光二极管正极通过电阻R1与二极管D1的负极相连，该发光二极管负极与电容C1一端相连；在普通接触器触头KM2两端并联一对反并联可控硅U2，反并联可控硅U2的引脚3通过电阻R6与光电耦合双向可控硅驱动器OPTOTRIAC2的双向可控硅一端相连，该双向可控硅另一端连到反并联可控硅U2的引脚4上，光电耦合双向可控硅驱动器OPTOTRIAC2的发光二极管正极通过电阻R2与二极管D1的负极相连，该发光二极管负极与电容C1一端相连；在普通接触器触头KM3两端并联一对反并联可控硅U3，反并联可控硅U3的引脚5通过电阻R7与光电耦合双向可控硅驱动器OPTOTRIAC3的双向可控硅一端相连，该双向可控硅另一端连到反并联可控硅U3的引脚6上，光电耦合双向可控硅驱动器OPTOTRIAC3的发光二极管正极通过电阻R3与二极管D1的负极相连，该发光二极管负极与电容C1一端相连。

所述智能控制器为PIC单片机。

在普通接触器每相触头两端并联一支双向可控硅代替所述一对反并联可控硅。

3、优点及效果：

本实用新型具有如下优点：

本实用新型首次将电力电子器件与接触器机械触点结合，采用单片机智能控制手段，实现无弧通断和软启动功能于传统交流接触器，结构简单、成本低、功能多、不改变原有接触器外型尺寸，工艺实现容易，既能无弧通断电路，又能实现电机软启动功能，同时大大提高接触器的电寿命。

附图说明：

图1为本实用新型原理图。

具体实施方式：

本实用新型采用在普通接触器每相触点两端并联一对反并联的可控硅或者并联一支双向可控硅，通过采用特殊的具有强弱电隔离的控制装置控制触点与可控硅动作顺序，接通电路时，使可控硅先导通，并通过智能控制单元控制可控硅的导通角，实现软启动功能，待电动机完成起动后，接触器触头接通，可控硅阴阳两极被接触器触点短路，转为停止工作状态，由接触器的机械触点完成承载电路接通功能；分断电路时，同理，由控制单元控制接触器触头先断开，可控硅的截止滞后于接触器的触头，电路的分断由可控硅的截止来实现，由于是无触点分断电路，不会产生电弧，这样就既实现了无弧通断的功能，同时又实现了不需外配软启动器就能实现大功率电动机软启动的功能。

下面结合附图对本实用新型加做进一步的说明：

一种具有软启动和无弧通断功能的交流接触器，其特征在于：如图1中所示，包括普通接触器、反并联可控硅SCR、光电耦合双向可控硅驱动器OPTOTRIAC和智能控制器1；在普通接触器每相触头两端并联一对反并联可控硅，反并联可控硅一个引脚通过触发限流电阻与光电耦合双向可控硅驱动器的双向可控硅一端相连，双向可控硅另一端连到反并联可控硅的另一引脚上，光电耦合双向可控硅驱动器的发光二极管正极通过电阻与二极管D1的负极相连，发光二极管负极与电容C1一端相连，电容C1另一端连电阻R4的一端，电阻R4另一端与二极管D1的负极相连，智能控制器1的输出端连到二极管D1的正极，智能控制器1的输入端连有电流互感器TA1、电流互感器TA2、电流互感器TA3和电压互感器TV1。

在所述普通接触器触头KM1两端并联一对反并联可控硅U1，反并联可控硅U1的引脚1通过电阻R5与光电耦合双向可控硅驱动器OPTOTRIAC1的双向可控硅一端相连，该双向可控硅另一端连到反并联可控硅U1的引脚2上，光电耦合双向可控硅驱动器OPTOTRIAC1的发光二极管正极通过电阻R1与二极管D1的负极相连，该发光二极管负极与电容C1一端相连；在普通接触器触头KM2两端并联一对反并联可控硅U2，反并联可控硅U2的引脚3通过电阻R6与光电耦合双向可控硅驱动器OPTOTRIAC2的双向可控硅一端相连，该双向可控硅另一端连到反并联可控硅U2的引脚4上，光电耦合双向可控硅驱动器OPTOTRIAC2的发光二极管正极通过电阻R2与二极管D1的负极相连，该发光二极管负极与电容C1一端相连；在普通接触器触头KM3两端并联一对反并联可控硅U3，反并联可控硅U3的引脚5通过电阻R7与光电耦合双向可控硅驱动器OPTOTRIAC3的双向可控硅一端相连，该双向可控硅另一端连到反并联可控硅U3的引脚6上，光电耦合双向可控硅驱动器OPTOTRIAC3的发光二极管正极通过电阻R3与二极管D1的负极相连，该发光二极管负极与电容C1一端相连。

所述智能控制器1为PIC单片机。

还可以在普通接触器每相触头两端并联一支双向可控硅代替所述一对反并联可控硅。

以CJ20-400A 交流接触器为例，首先对其无弧通断和软启动功能进行说明：

原普通接触器的线圈操作电压为交流380V，本实用新型这种具有软启动和无弧通断功能的交流接触器工作时，如图1中所示，接触器每相触头KM两端都并联了一对反并联的可控硅SCR，该三对反并联可控硅U1、U2、U3的导通与截止由专门的PIC单片机智能控制器控制，在触头通断瞬间，由智能控制器控制接触器触点与可控硅的接通和导通时间和动作顺序，电路接通、起动和分断瞬间可控硅承载电流，其它时间由接触器的机械触点承载电流，从而实现接触器无弧通断电路和软启动的功能。该电路的工作原理如下：当给接触器线圈通电时，该种型号接触器的固有吸合时间为20ms左右，图中的智能控制单元在10ms时使三对反并联的可控硅导通，这样可控硅已经先于接触器的触头将电路接通，到20ms触头闭合时，触头只是将可控硅短路，由于可控硅的管压降不足以产生电弧，故实现了无弧接通功能，此过程当中，如果被控负载为大功率电动机，需要软启动功能，则智能控制单元会延时接通接触器的控制线圈，并且控制与接触器触点并联的可控硅的导通角，使电源电压由小到大逐渐增加，实现电动机的软启动功能，待电机启动完毕后，再使接触器线圈通电，接触器触点接通，通过接触器机械触点将可控硅阴阳两极短路，可控硅停止工作，电流经过接触器机械触点施加给负载；当接触器线圈断电时，该接触器的固有释放时间为15ms左右，而可控硅智能控制单元由于有储能电容C1释放出的电流使智能控制单元直到20ms之前一直保持工作状态，这样当将近15ms接触器触头即将打开时，由于接触电阻的急剧增加，当触头两端压降增加到8V左右时（小于生弧电压），由于触发信号一直存在，可控硅由被触头短路的不工作状态变为导通状态，这个转换过程极短（微秒级），在触头尚未打开前，流经触头的电流已经转到可控硅上，这样触头几乎是在无载开断情况下打开，直到20ms时可控硅由于触发信号消失而截止，从而使电路实现无弧开断。

本实用新型首次将电力电子器件与接触器机械触点结合，采用单片机智能控制手段，实现无弧通断和软启动功能于传统交流接触器，且方案简单易行，可靠性高，在不变更原有接触器的外型尺寸、外特性基础上，只需更换灭弧罩，将控制装置、可控硅等安装于新的取代灭弧罩的外壳内，该外壳采用耐高温材料制成即可，适于大范围的工业应用。

Claims (4)

1.一种具有软启动和无弧通断功能的交流接触器，其特征在于：包括普通接触器、反并联可控硅SCR、光电耦合双向可控硅驱动器OPTOTRIAC和智能控制器（1）；在普通接触器每相触头两端并联一对反并联可控硅，反并联可控硅一个引脚通过触发限流电阻与光电耦合双向可控硅驱动器的双向可控硅一端相连，双向可控硅另一端连到反并联可控硅的另一引脚上，光电耦合双向可控硅驱动器的发光二极管正极通过电阻与二极管D1的负极相连，发光二极管负极与电容C1一端相连，电容C1另一端连电阻R4的一端，电阻R4另一端与二极管D1的负极相连，智能控制器（1）的输出端连到二极管D1的正极，智能控制器（1）的输入端连有电流互感器TA1、电流互感器TA2、电流互感器TA3和电压互感器TV1。

2.根据权利要求1所述的一种具有软启动和无弧通断功能的交流接触器，其特征在于：在所述普通接触器触头KM1两端并联一对反并联可控硅U1，反并联可控硅U1的引脚1通过电阻R5与光电耦合双向可控硅驱动器OPTOTRIAC1的双向可控硅一端相连，该双向可控硅另一端连到反并联可控硅U1的引脚2上，光电耦合双向可控硅驱动器OPTOTRIAC1的发光二极管正极通过电阻R1与二极管D1的负极相连，该发光二极管负极与电容C1一端相连；在普通接触器触头KM2两端并联一对反并联可控硅U2，反并联可控硅U2的引脚3通过电阻R6与光电耦合双向可控硅驱动器OPTOTRIAC2的双向可控硅一端相连，该双向可控硅另一端连到反并联可控硅U2的引脚4上，光电耦合双向可控硅驱动器OPTOTRIAC2的发光二极管正极通过电阻R2与二极管D1的负极相连，该发光二极管负极与电容C1一端相连；在普通接触器触头KM3两端并联一对反并联可控硅U3，反并联可控硅U3的引脚5通过电阻R7与光电耦合双向可控硅驱动器OPTOTRIAC3的双向可控硅一端相连，该双向可控硅另一端连到反并联可控硅U3的引脚6上，光电耦合双向可控硅驱动器OPTOTRIAC3的发光二极管正极通过电阻R3与二极管D1的负极相连，该发光二极管负极与电容C1一端相连。

3.根据权利要求1所述的一种具有软启动和无弧通断功能的交流接触器，其特征在于：所述智能控制器（1）为PIC单片机。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种具有软启动和无弧通断功能的交流接触器，其特征在于：在普通接触器每相触头两端并联一支双向可控硅代替所述一对反并联可控硅。

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