CN205452169U - 节电接触器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种节电接触器，包括电源电路、供电触发脉冲产生电路、隔离耦合电路、开关转换电路、防电源短路电路和欠压保护电路。电源电路用于产生三路直流电压，并供给其他电路。供电触发脉冲产生电路产生供电触发脉冲，其一路加到开关转换电路，另一路通过隔离耦合电路后加到开关转换电路，使开关转换电路的一对开关导通，电磁线圈通电吸合。防电源短路电路用于保证供电触发脉冲存在期间断电触发脉冲产生电路不输出信号。欠压保护电路用于当人为给控制电路断电或电源电压低于要求值时，电路产生断电触发脉冲，使开关转换电路中的另两只电子开关导通，使接触器释放复位。本实用新型节电效率高、释放速度快、安全性能高、使用寿命长。
Description
技术领域
本实用新型涉及接触器技术领域，尤其涉及一种节电接触器。
背景技术
接触器广泛用作电力的开断和控制电路。现有的电磁式接触器由吸引线圈、铁芯、衔铁、触头系统、灭弧系统或支持部分组成。当线圈通电后，产生磁场，磁通经铁芯、衔铁和工作气隙形成闭合回路，产生电磁力，将衔铁吸向铁芯。与此同时，衔铁还受到反力弹簧的拉力，只有当电磁吸力大于弹簧反力时，衔铁才能可靠地被铁芯吸住；此时直接或通过杠杆原理使动触头与静触头接触，为接通电路提供条件。线圈失电后靠弹簧的反力使动触头恢复原位，使动触头与静触头分开，从而分断电路。
不过传统的接触器存在着以下问题：1、接触器的运行的能量损耗大；2、接触器的控制电路中没有采取保护措施，易造成元器件短路而烧毁；3、接触器释放速度慢，使用寿命短。
实用新型内容
本实用新型的目的之一在于提供一种节电接触器，以解决现有接触器耗电量大和释放复位速度慢的问题。
本实用新型的发明目的是通过下述技术方案来实现的：
本实用新型所述的节电接触器包括桥式整流电路ZQ，桥式整流电路ZQ的正极连接第一二极管D1的阳极、第二电容C2的正极、第一电阻R1的一端以及第七电阻R6的一端；所述第一二极管D1的阴极连接第一电容C1的阳极、第一单向可控硅SCR1的阳极、第二单向可控硅SCR2的阳极、第三二极管D3的阴极，第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端、第四电阻R4的一端、第五电阻R5的一端以及第六电阻R6的一端；所述第一电容C1的阴极和第二电容C2的阴极连接所述桥式整流电路ZQ的负极，所述桥式整流电路ZQ的负极接地；所述第一电阻R1的另一端连接第一稳压二极管DW1的阴极，所述第一稳压二极管DW1的阳极连接第二二极管D2的阴极，所述第二二极管D2的阳极接地，所述第一稳压二极管DW1的两端并联第三电容C3；所述第七电阻R6的另一端连接第二稳压二极管DW2的阴极和第八电阻R8的一端，所述第八电阻R8的另一端通过第五电容C5接地；所述第一单向可控硅SCR1的阴极连接第三单向可控硅SCR3的阳极和线圈L的A端，所述第三单向可控硅SCR3的阴极接地，所述第三单向可控硅SCR3的控制极连接第四单向可控硅SCR4的控制极；所述第二单向可控硅SCR2的阴极连接所述第三二极管D3的阳极、第一N沟道功率场效应管VF1的漏极和线圈L的B端，所述第一N沟道功率场效应管VF1的栅极连接第二N沟道功率场效应管VF2的栅极，所述第一N沟道功率场效应管VF1)的源极和第二N沟道功率场效应管VF2的源极接地；所述第二电阻R2的另一端连接三极管T的集电极和第四单向可控硅SCR4的控制极，所述三极管T的基极连接所述第二二极管D2的阴极，所述三极管T的射极和第四单向可控硅SCR4的阴极接地；
时基电路IC1的第1端口接地，所述时基电路IC1的第4端口连接其第8端口，所述时基电路IC1的第2端口连接其第6端口，所述时基电路IC1的第2-4端口分别连接所述第八电阻R8与第五电容C5之间的接点、第二N沟道功率场效应管VF2的栅极和第二稳压二极管DW2的阴极；
光电耦合器IC2的第1-8端口分别连接所述第四电阻R4的另一端、第二N沟道功率场效应管VF2的漏极、第三电阻R3的另一端、第四单向可控硅SCR4的阳极、第二单向可控硅SCR2的控制极、第六电阻R6的另一端、第一单向可控硅SCR1的控制极以及第五电阻R5的另一端。
进一步的，所述桥式整流电路ZQ、第一二极管D1、第一电容C1、第二电容C2、第七电阻R7和第二稳压二极管DW2组成电源电路；
所述时基电路IC1、第八电阻R8和第五电容C5组成供电触发脉冲产生电路；
所述第一N沟道功率场效应管VF1、第一单向可控硅SCR1、第二单向可控硅SCR2和第三单向可控硅SCR3组成开关转换电路；
所述第二N沟道功率场效应管VF2、第四单向可控硅SCR4、光电耦合器IC2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6组成隔离耦合电路；
所述第一电阻R1、第一稳压二极管DW1、第三电容C3、第二二极管D2、第二电阻R2和三极管T组成防电源短路电路和欠压保护电路。
本实用新型的有益效果：
(1)本实用新型提供的接触器在其工作的时间内只有控制电路消耗微量的电能，节电效率高。在额定电流100A的工作(吸合)状态下接触器耗电仅0.59W，明显低于普通接触器的耗电量。
(2)本实用新型提供的接触器释放速度快，减轻了触头的烧蚀程度，延长了触头的使用寿命。因为该接触器是在复位弹簧的复位弹力和永磁体与吸引线圈中电流在铁芯中产生的磁场之间的斥力二者共同作用下复位的，所以释放速度快，不易产生主回路电极间拉弧短路造成的生产和人身安全事故。
(3)本实用新型有欠压保护功能，安全性能高。当电网电压低于要求的最低值时接触器自动复位断电。避免了电压过低烧毁某些负载(如电动机)。
(4)本实用新型提供的接触器在工作时无噪音产生。
附图说明
图1为本实用新型所述的节电接触器的电路连接图；
图2为本实用新型所述的节电接触器的工作原理图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式详细描述本实用新型。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。
如图1所示，本实用新型的一种节电接触器，包括桥式整流电路ZQ，桥式整流电路ZQ的正极连接第一二极管D1的阳极、第二电容C2的正极、第一电阻R1的一端以及第七电阻R7的一端；第一二极管D1的阴极连接第一电容C1的阳极、第一单向可控硅SCR1的阳极、第二单向可控硅SCR2的阳极、第三二极管D3的阴极，第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端、第四电阻R4的一端、第五电阻R5的一端以及第六电阻R6的一端；第一电容C1的阴极和第二电容C2的阴极连接桥式整流电路ZQ的负极，桥式整流电路ZQ的负极接地；第一电阻R1的另一端连接第一稳压二极管DW1的阴极，第一稳压二极管DW1的阳极连接第二二极管D2的阴极，第二二极管D2的阳极接地，第一稳压二极管DW1的两端并联第三电容C3；第七电阻R7的另一端连接第二稳压二极管DW2的阴极和第八电阻R8的一端，第八电阻R8的另一端通过第五电容C5接地；第一单向可控硅SCR1的阴极连接第三单向可控硅SCR3的阳极和线圈L的A端，第三单向可控硅SCR3的阴极接地，第三单向可控硅SCR3的控制极连接第四单向可控硅SCR4的控制极；第二单向可控硅SCR2的阴极连接第三二极管D3的阳极、第一N沟道功率场效应管VF1的漏极和线圈L的B端，第一N沟道功率场效应管VF1的栅极连接第二N沟道功率场效应管VF2的栅极，所述第一N沟道功率场效应管VF1的源极和第二N沟道功率场效应管VF2的源极接地；第二电阻R2的另一端连接三极管T的集电极和第四单向可控硅SCR4的控制极，三极管T的基极连接第二二极管D2的阴极，三极管T的射极和第四单向可控硅SCR4的阴极接地。
时基电路IC1的第1端口接地，时基电路IC1的第4端口连接其第8端口，时基电路IC1的第2端口连接其第6端口，时基电路IC1的第2-4端口分别连接第八电阻R8与第五电容C5之间的接口、第二N沟道功率场效应管VF2的栅极和第二稳压二极管DW2的阴极。
光电耦合器IC2的第1-8端口分别连接第四电阻R4的另一端、第二N沟道功率场效应管VF2的漏极、第三电阻R3的另一端、第四单向可控硅SCR4的阳极、第二单向可控硅SCR2的控制极、第六电阻R6的另一端、第一单向可控硅SCR1的控制极以及第五电阻R5的另一端。
如图2所示，本实用新型提供的接触器包括电源电路、供电触发脉冲产生电路、隔离耦合电路、开关转换电路、防电源短路电路和欠压保护电路的，其工作原理如下：
(1)电源电路将220V的交流电通过整流、滤波、稳压管削波稳压产生分别为300V、280V、15V的三路直流电压；300V电压供给隔离耦合电路、开关转换电路、防电源短路电路和欠压保护电路；300V电压供给防电源短路电路和欠压保护电路的；电源电路产生的15V电压供给供电触发脉冲产生电路。
(2)供电触发脉冲产生电路产生供电触发脉冲，使从给控制电路加电开始，产生持续时间为接触器吸合所需时间的矩形脉冲，其一路加到开关转换电路，另一路通过隔离耦合电路后加到开关转换电路。
(3)供电触发脉冲产生电路产生的矩形脉冲使开关转换电路的一对开关导通，电磁线圈通电吸合，主回路接通给负载供电，并靠永磁体的吸合力保持。
(4)防电源短路电路用于保证供电触发脉冲存在期间断电触发脉冲产生电路不输出信号。
(5)欠压保护电路用于当人为给控制电路断电或电源电压低于要求值时，电路产生断电触发脉冲，其一路加到开关转换电路，另一路通过隔离耦合电路后加到开关转换电路，使开关转换电路中的另两只电子开关导通，电磁线圈则产生与吸合时相反的电流，在永磁体的磁场和电磁铁的磁场间的斥力和复位弹簧的复位弹力共同作用下接触器释放复位，断开主回路，停止给负载供电。
桥式整流电路ZQ、第一二极管D1、第一电容C1、第二电容C2、第七电阻R7和第二稳压二极管DW2组成电源电路，桥式整流电路ZQ、第一二极管D1、第一电容C1和第二电容C2分别组成300V、280V的供电电路，280V的直流电经第七电阻R7和第二稳压二极管DW2消波、稳压后产生15V的直流电供给时基电路IC1使用。
时基电路IC1、第八电阻R8和第五电容C5组成供电触发脉冲产生电路。时基电路IC1接成单稳态电路工作模式。每次接通电源时，时基电路IC1的第3端口输出一持续几十毫秒的矩形脉冲，用以触发开关转换电路中的转换开关。调整第八电阻R8、第五电容C5的参数，即改变了电路的时间常数RC，就调整了输出矩形脉冲的脉冲宽度。
第一N沟道功率场效应管VF1、第一单向可控硅SCR1、第二单向可控硅SCR2和第三单向可控硅SCR3组成开关转换电路。接触器工作时，给控制电路接通电源，在供电触发脉冲触发下，第一N沟道功率场效应管VF1、第一单向可控硅SCR1导通数十毫秒，接触器吸合，接通主回路，给负载供电。当触发脉冲消失后第一N沟道功率场效应管VF1截止，第一单向可控硅SCR1随之截止，电磁线圈中不再有电流通过。
若要给控制电路断电，断电触发脉冲使第二单向可控硅SCR2和第三单向可控硅SCR3导通，第一电容C1中由充电建立的300V的直流电通过电磁线圈L放电。此时放电电流在电磁线圈中的方向与接触器吸合时是相反的。永磁体和电磁线圈的磁场间的斥力，再加上复位弹簧的复位弹力共同作用使接触器释放复位，断开主回路，给负载断电。
第二N沟道功率场效应管VF2、第四单向可控硅SCR4、光电耦合器IC2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6组成隔离耦合电路。
当对负载供电时，接通交流电源，时基电路IC1的第3端口输出供电触发脉冲，此脉冲加在第一N沟道功率场效应管VF1和第二N沟道功率场效应管VF2的栅极，第一N沟道功率场效应管VF1和第二N沟道功率场效应管VF2均导通。第二N沟道功率场效应管VF2导通，使光电耦合器IC2的第1和第2端口内的发光二极管通电发光，光电耦合器IC2的第7和第8内的场效应管导通，使第一单向可控硅SCR1被触发导通，电磁线圈L中产生吸合电流，经数十毫秒，接触器吸合，接通主回路。供电触发脉冲消失，第一N沟道功率场效应管VF1和第一单向可控硅SCR1相继截止。
同理，当对负载断电时，人为的给控制电路断电，三极管T的集电极输出断电触发脉冲，此脉冲加到第三单向可控硅SCR3和第四单向可控硅SCR4的控制极，第三单向可控硅SCR3和第四单向可控硅SCR4导通，第四单向可控硅SCR4导通，使第二单向可控硅SCR2也导通，电磁线圈L中产生与上方向相反的电流，在永磁体磁场和电磁线圈磁场的斥力和复位弹簧的复位弹力的共同作用下，接触器释放复位。当线圈中的电流小于单向可控硅的维持电流后，第二单向可控硅SCR2和第三单向可控硅SCR3截止。
第一电阻R1、第一稳压二极管DW1、第三电容C3、第二二极管D2、第二电阻R2和三极管T组成防电源短路电路和欠压保护电路。防电源短路电路的功能就是保证供电触发脉冲存在期间断电触发脉冲产生电路不输出信号，避免了开关转换电路中的四只电子开关都接通或接通不该接通的两只开关，从而有效避免电源短路烧毁开关。欠压保护电路的作用是当人为给控制电路断电或电源电压低于要求值时，电路产生断电触发脉冲，使电磁线圈中产生与接通电源时方向相反的电流，接触器释放复位，断开主回路，停止给负载供电。
防电源短路的完整电路由第一电阻R1、第二电阻R2、第一稳压二极管DW1、第三电容C3、第二二极管D2和三极管T组成，其中的第三电容C3和第一稳压二极管DW1是最关键的元件，此二元器件成本低廉，电路简单。当接通交流电源时，280V的直流电压加到第一电阻R1、第一稳压二极管DW1、第三电容C3、三极管T的基极所组成的支路两端，由于第三电容C3两端的电压不能突变，电压刚加上的瞬间第三电容C3近似短接，按所用元件参数，在电压很低(和最终的280V相较)的时候，可看作只有第一电阻R1起限流作用，三极管T即刻饱和导通。以后随时间的延续，因电源对第三电容C3充电的进行，三极管T饱和导通的程度减小，继而有进入放大区的趋势。因为280V的电压上升的极快，调整电路参数使在几十毫秒的时间内三极管T仍是饱和导通的。
在三极管T饱和导通的状态结束以前，280V的电压早已升到不需要考虑第三电容C3的“短接”作用，三极管T也会处于饱和导通的状态(即280V的电压已经增高到第一稳压二极管DW1的稳定电压以上)。所以在刚加电时供电触发脉冲存在的数十毫秒内不会有断电触发脉冲与其同时加到开关转换电路，从而有效避免了对300V直流电源的短路。
电路中第二二极管D2是对三极管T的基极起到反压保护的作用。
欠压保护电路主要是在第一电阻R1的支路中串联一个第一稳压二极管DW1，该欠压保护动作灵敏、可靠。当电网电压变化到低于要求值时，第一稳压二极管DW1就截止，三极管T进入放大状态甚至截止，在三极管T未截止之前，当电网电压降低到使三极管T的集电极电压大于第三单向可控硅SCR3和第四单向可控硅SCR4的触发电压时，300V的直流电压就通过第二单向可控硅SCR2和第三单向可控硅SCR3供给电磁线圈与吸合时方向相反的电流，接触器释放复位，主回路断开。
当人为的给控制电路断电时，因第二电容C2的电容量很小(1uF),280V的直流电压急剧下跌,接触器立即复位断开主回路。
本实用新型与传统接触器相比的优势如下：
(1)本实用新型提供的接触器在其工作的时间内只有控制电路消耗微量的电能，节电效率高。在额定电流100A的工作(吸合)状态下接触器耗电仅0.59W，明显低于普通接触器的耗电量。
(2)本实用新型提供的接触器释放速度快，减轻了触头的烧蚀程度，延长了触头的使用寿命。因为该接触器是在复位弹簧的复位弹力和永磁体与吸引线圈中电流在铁芯中产生的磁场之间的斥力二者共同作用下复位的，所以释放速度快，不易产生主回路电极间拉弧短路造成的生产和人身安全事故。
(3)本实用新型有欠压保护功能。当电网电压低于要求的最低值时接触器自动复位断电。避免了电压过低烧毁某些负载(如电动机)。
(4)本实用新型提供的接触器在工作时无噪音产生。
当然应意识到，虽然通过本实用新型的示例已经进行了前面的描述，但是对本实用新型做出的将对本领域的技术人员显而易见的这样和其他的改进及改变应认为落入如本文提出的本实用新型宽广范围内。因此，尽管本实用新型已经参照了优选的实施方式进行描述，但是，其意并不是使具新颖性的设备由此而受到限制，相反，其旨在包括符合上述公开部分、权利要求的广阔范围之内的各种改进和等同修改。
Claims (2)
1.节电接触器，其特征在于，包括桥式整流电路(ZQ)，桥式整流电路(ZQ)的正极连接第一二极管(D1)的阳极、第二电容(C2)的正极、第一电阻(R1)的一端以及第七电阻(R7)的一端；所述第一二极管(D1)的阴极连接第一电容(C1)的阳极、第一单向可控硅(SCR1)的阳极、第二单向可控硅(SCR2)的阳极、第三二极管(D3)的阴极，第二电阻(R2)的一端、第三电阻(R3)的一端、第四电阻(R4)的一端、第五电阻(R5)的一端以及第六电阻(R6)的一端；所述第一电容(C1)的阴极和第二电容(C2)的阴极连接所述桥式整流电路(ZQ)的负极，所述桥式整流电路(ZQ)的负极接地；所述第一电阻(R1)的另一端连接第一稳压二极管(DW1)的阴极，所述第一稳压二极管(DW1)的阳极连接第二二极管(D2)的阴极，所述第二二极管(D2)的阳极接地，所述第一稳压二极管(DW1)的两端并联第三电容(C3)；所述第七电阻(R7)的另一端连接第二稳压二极管(DW2)的阴极和第八电阻(R8)的一端，所述第八电阻(R8)的另一端通过第五电容(C5)接地；所述第一单向可控硅(SCR1)的阴极连接第三单向可控硅(SCR3)的阳极和线圈(L)的A端，所述第三单向可控硅(SCR3)的阴极接地，所述第三单向可控硅(SCR3)的控制极连接第四单向可控硅(SCR4)的控制极；所述第二单向可控硅(SCR2)的阴极连接所述第三二极管(D3)的阳极、第一N沟道功率场效应管(VF1)的漏极和线圈(L)的B端，所述第一N沟道功率场效应管(VF1)的栅极连接第二N沟道功率场效应管(VF2)的栅极，所述第一N沟道功率场效应管(VF1)的源极和第二N沟道功率场效应管(VF2)的源极接地；所述第二电阻(R2)的另一端连接三极管(T)的集电极和第四单向可控硅(SCR4)的控制极，所述三极管(T)的基极连接所述第二二极管(D2)的阴极，所述三极管(T)的射极和第四单向可控硅(SCR4)的阴极接地；
时基电路(IC1)的第1端口接地，所述时基电路(IC1)的第4端口连接其第8端口，所述时基电路(IC1)的第2端口连接其第6端口，所述时基电路(IC1)的第2-4端口分别连接所述第八电阻(R8)与第五电容(C5)之间的接点、第二N沟道功率场效应管(VF2)的栅极和第二稳压二极管(DW2)的阴极；
光电耦合器(IC2)的第1-8端口分别连接所述第四电阻(R4)的另一端、第二N沟道功率场效应管(VF2)的漏极、第三电阻(R3)的另一端、第四单向可控硅(SCR4)的阳极、第二单向可控硅(SCR2)的控制极、第六电阻(R6)的另一端、第一单向可控硅(SCR1)的控制极以及第五电阻(R5)的另一端。
2.如权利要求1所述的节电接触器，其特征在于，所述桥式整流电路(ZQ)、第一二极管(D1)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第七电阻(R7)和第二稳压二极管(DW2)组成电源电路；
所述时基电路(IC1)、第八电阻(R8)和第五电容(C5)组成供电触发脉冲产生电路；
所述第一N沟道功率场效应管(VF1)、第一单向可控硅(SCR1)、第二单向可控硅(SCR2)和第三单向可控硅(SCR3)组成开关转换电路；
所述第二N沟道功率场效应管(VF2)、第四单向可控硅(SCR4)、光电耦合器(IC2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)和第六电阻(R6)组成隔离耦合电路；
所述第一电阻(R1)、第一稳压二极管(DW1)、第三电容(C3)、第二二极管(D2)、第二电阻(R2)和三极管(T)组成防电源短路电路和欠压保护电路。
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|---|---|---|---|---|
| CN110047701A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-07-23 | 贵州天义技术有限公司 | 一种磁保持接触器线圈智能换向装置 |
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2016
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