CN206349954U - 一种可替代交流接触器的三相无触点交流开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无触点交流开关，尤其涉及一种可替代交流接触器的三相无触点交流开关。本实用新型提供一种可替代交流接触器的三相无触点交流开关，在工作时无噪声无火花，且有缺相保护；采用过零触发，延长了开关本身寿命，也减小了启动时大电流对电机的冲击，适用于控制电机频繁启动和频繁正反转切换的场合。包括主控模块、超温过热控制电路、开机电源检测电路、缺相击穿检测电路、触发电路、常开常闭触点输出电路及主回路；主控模块分别于触发电路、超温过热控制电路、开机电源检测电路及缺相击穿检测电路相连；开机电源检测电路分别与超温过热控制电路及常开常闭触点输出电路相连；触发电路分别与常开常闭触点电路及主回路相连。

Description

一种可替代交流接触器的三相无触点交流开关

技术领域

本实用新型涉及一种无触点交流开关，尤其涉及一种可替代交流接触器的三相无触点交流开关。

背景技术

在低压电器领域中，交流开关大多采用传统的交流接触器。特别是钢厂的轧钢机、港口的门极吊车以及其它电力传动系统中，交流接触器的使用非常广泛、随处可见。但由于传统交流接触器的电磁式机械触点结构无法避免的存在着诸多问题。

首先，电磁式机械触点在吸合与分断过程中不可避免的会产生电弧，电流越大产生的电弧也越大，因而必须要采取各种手段灭弧。常见的灭弧方法有：栅灭弧、多断路灭弧、陶土罩灭弧等等。但无论是采用哪种方法灭弧，在吸合与分断过程中所产生的电弧都会对机械触点产生烧蚀，轻则会使触点之间的接触电阻变大，严重时会使触点接触不上或者发生熔焊导致触点粘连；这就从客观上限制了传统交流接触器的使用寿命，更无法应用于防爆领域。所以在使用交流接触器的场合，其更换频率非常高。

其次，在控制三相电机频繁启动和频繁正反转切换的场合，由于传统交流接触器本身没有缺相保护，这时一旦发生触点粘连或接触不良的情况，就会造成三相电机因缺相运行而被烧毁。

再者，由于传统交流接触器是采用电磁线圈通电带动电磁铁动作来切换机械触点，因此工作时常常伴有明显的交流噪声和铁芯的振动噪声。

此外，还常常出现通电后接触器不能合闸、断电后接触器不释放、触头发热、松开启动按钮后接触器立即释放等多种故障。

发明内容

本实用新型就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种可替代交流接触器的三相无触点交流开关，本实用新型在工作时无噪声无火花，且有缺相保护，延长了电机的使用寿命；采用过零触发，延长了开关本身寿命，也减小了启动时大电流对电机的冲击，适用于控制电机频繁启动和频繁正反转切换的场合。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种可替代交流接触器的三相无触点交流开关，其特征在于，包括主控模块、超温过热控制电路、开机电源检测电路、缺相击穿检测电路、触发电路、常开常闭触点输出电路及主回路。

所述主控模块分别于触发电路、超温过热控制电路、开机电源检测电路及缺相击穿检测电路相连。

所述开机电源检测电路分别与超温过热控制电路及常开常闭触点输出电路相连。

所述触发电路分别与常开常闭触点电路及主回路相连。

所述触发电路还接收来自外部主机的控制信号（外部电源）。

作为本实用新型的一种优选方案，所述主回路采用晶闸管，根据不同电流容量选用不同规格的晶闸管反并联来代替传统交流接触器的机械触点，采用过零触发方式控制晶闸管的导通。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述主控模块采集单片机及其最小系统。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述单片机采用为宏晶科技有限公司的型号为STC15W204S单片机。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述常开常闭触点输出电路包括光耦U001，光耦U001中发光二极管的正极通过电阻R008与电源正极相连，所述光耦U001中发光二极管的负极与主控模块的I/O口相连，所述光耦U001的集电极输出端与三极管T004的集电极相连，T004的基极通过一电阻R009与U001的发射极输出端相连，所述T004的集电极还与电源正极相连，所述T004的发射极分别与二极管D107的负极、继电器JDQ101的线圈的一端及继电器JDQ102的线圈的一端相连，二极管D107的正极、继电器JDQ101的线圈的另一端及继电器JDQ102的线圈的另一端与地相连。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述缺相击穿检测电路包括：电阻R201与电容C201并联后一端与三相输出端的A’相连接，电阻R202与电容C202并联后一端与三相输出端的B’相连接，电阻R203与电容C203并联后一端与三相输出端的C’相连接，上述三路阻容并联后的另一端汇集到一点再与由二极管D201、D202、D203、D204构成的整流桥的一输入端相连；该整流桥的另一输入端接零线；整流桥输出端正极与限流电阻R204的一端相连，R204的另一端为电源的正极；整流桥输出端的负极接地；在电源的正负极之间，还连接有滤波电容C204和瞬态电压抑制二极管D208；其中C204的正极与电源的正极及R204的一端相连，C204负极与地相连；D208的负极与电源的正极相连，D208正极与地相连；在该电源的输出端还连接有由PNP管T201、稳压二极管T202、电阻R205、电阻R207及电阻R208组成的稳压电路；T201的集电极接地，发射极与电源正极相连，R205与T202相串联，基极连接R205与T202串联后的分压点：基极分别与R205的一端及T202的阴极相连，R205另一端接电源正极，T202的阳极接地；T202的调整端与R207、R208的串联分压点相连；所述电源输出端还连接有由二极管D207、电阻R210、电解电容C205、三极管T203及电阻R211组成的延迟电路，R210和D207并联后再与C205的正极相串联，串联后的公共点接T203的基极；D207的负极端接电源正极、C205的负极接地；T203的发射极接地，T203的集电极通过负载电阻R211与电源正极相连，T203的集电极还与主控模块相连。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述超温过热控制电路包括：由双电压比较器U401及所属元件组成的超温过热检测部分和由光耦U402、双向晶闸管T401及所属元件组成的超温冷却供电部分。

超温过热检测部分：双电压比较器U401采用芯片LM393，U401的4脚接地，8脚接电源VCC；U401的1、2、3脚构成电压比较器V1，U401的1脚为V1的输出端，U401的1脚与主控模块相连，在U401的1脚与VCC间还并接一电阻R409；U401的2脚与可调电阻RW401、电阻R401及电阻R402串联后的分压点相连，RW401与R401串联后一端与电源VCC相连，另一端分别与R402的一端及U401的2脚相连，R402的另一端接地；电阻R403的一端与热敏电阻R404的一端相连，U401的3脚连接经电阻R403、热敏电阻R404串联后的分压点，R403的另一端与电源VCC相连，R404的另一端接地；U401的5、6、7脚构成电压比较器V2，U401的7脚是V2的输出端，与主控模块相连；U401的7脚还与一电阻R410的一端相连，R410的另一端与电源VCC相连；U401的6脚与可调电阻RW402、电阻R405及电阻R406串联后的分压点相连： RW402的一端与R405的一端相连，RW402的另一端与电源VCC相连，R405另一端分别与R406的一端及U401的脚6相连，R406的另一端接地；电阻R407的一端与热敏电阻R408的一端相连，U401的5脚连接经R407与热敏电阻R408串联后的分压点，R407另一端与电源VCC相连，R408的另一端接地。

超温冷却供电部分：双向晶闸管T401的T1端分别与交流输入及电阻R411相连，T401的另一端T2分别与输出插座J403及电容C401的一端相连，C401的另一端分别与R411的一端及R412的一端相连，R412的另一端与光耦U402的双向触发二极管的一端相连，所述双向触发二极管的另一端与T401控制极相连； U402的正输入端与电阻R413的一端相连，R413的另一端与电源VCC相连，U402的负输入端与主控模块相连。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述触发回路包括：外部输入的交流信号控制部分、整流稳压部分及触发信号形成部分。

外部输入的交流信号控制部分：双向晶闸管T103的T1端分别与输入的交流信号插件J101的2脚及电阻R121相连，电阻R101、电容C102、电容C101相并联，T103的另一端T2与C101、C102及R101并联后的一并联端相连，T103的另一端T2还与电容C104的一端相连，C104的另一端分别与电阻R121的一端及电阻R122的一端相连；R122的另一端与光耦U107的双向触发二极管的一端相连，该双向触发二极管的另一端与T103的控制极相连；光耦U107的正输入端与电阻R123一端相连，R123的另一端与电源VCC相连；U107负输入端与主控模块相连。

整流稳压部分：电阻R101、电容C102、电容C101并联后的另一并联端与由D101、D102、D103、D104组成的整流桥的一输入端（即D101的负极和D102的正极）相连；整流桥的另一输入端（即D103的负极和D104的正极）与(交流输入的另一相)J101的1脚相连；整流桥的负输出端接地（即D101和D103的正极接地），整流桥的正输出端（即D102和D104的负极）与限流电阻R102的一端相连，R102的另一端为整流稳压部分的电源的正极；（在整流稳压部分的电源的正负极之间，并联接有滤波电容C103和瞬态电压抑制二极管D105；）C103的正极与整流稳压部分的电源正极相连，负极与整流稳压部分的电源负极相连；D105的正极接地，D105的负极接整流稳压部分的电源正极；（在整流稳压部分的电源的正负极之间还接有由T101、T102、RW101、R103、R104组成的稳压电路；）三极管T101的发射极与整流稳压部分的电源正极相连，T101的集电极与整流稳压部分的电源负极相连，电阻R103与稳压二极管T102串联，T101的基极与电阻R103与稳压二极管T102串联后的分压点相连：T101的基极分别与R103的一端及T102的阴极相连，R103的另一端与整流稳压部分的电源正极相连，T102的阳极接地；可调电阻RW101的一端与电阻R104的一端相连，T102的调整端与经可调电阻RW101与R104串联分压后的串联分压点相连，R104的另一端接地，RW101的另一端与整流稳压部分的电源正极相连。

触发信号形成部分：包括6个过零光耦：U101、U102、U103、U104、U105、U106，所述6个过零光耦的输入端相互串联，U101的1脚通过电阻R105与整流稳压部分的电源正极相连，U101的2脚与U102的1脚相连，U102的2脚与U103的1脚相连，U103的2脚与U104的1脚相连，U104的2脚与U105的1脚相连，U105的2脚与U106的1脚相连，U106的2脚接整流稳压部分的地；所述6个过零光耦的输出端每2个串联输出一组信号， U101和U102的输出端通过电阻R108串联：U101的4脚通过R108与U102的6脚相连；U103和U104的输出端通过电阻R113串联：U103的4脚通过R113与U104的6脚相连；U105和U106的输出端通过电阻R118串联：U105的4脚通过R118与U106的6脚相连；所述过零光耦的输出端4、6脚之间并联接有一均压电阻；所述均压电阻为R106、R109、R111、R114、R116及R119；所述6个过零光耦分为3组光耦输出，所述3组光耦的输出端：U101的6脚及U102的4脚、U103的6脚及U104的4脚、U105的6脚及U102的4脚；所述3组光耦的输出端均分别串接有二极管和电阻并联后的并联端；U101的6脚与由二极管D109与电阻R107并联后的并联端相连，U102的4脚由二极管D110与电阻R110并联，U103的6脚与由二极管D111与电阻R112并联后的并联端相连，U104的6脚与由二极管D112与电阻R115并联后的并联端相连，U105的6脚与二极管D113与电阻R117并联后的并联端相连，U106的4脚与二极管D114与电阻R120并联后的并联端相连。（二极管D109、D110、D111、D112、D113及D114的负极与光耦的4脚或6脚连接，并分别从每组并联的两个并联端输出触发信号）。

作为本发明的另一种优选方案，所述开机电源检测电路包括：从插件J001输入的交流电压中的一相经电容C001降压后与由二极管D001、D002、D003及D004组成的整流桥的一个输入端相连，交流电压的另一相与整流桥的另一个输入端相连，在C001的两端还并联接有泄放电阻R001；整流桥负输出端接地，整流桥的正输出端与限流电阻R002的一端相连，限流电阻R002的另一端为电源的正极；在所述电源的正负极之间，还并联接有滤波电容C003和瞬态电压抑制二极管D007，（C003的正极连接电源正极，C003的负极连接电源负极，D007的正极接地，D007的负极连接电源正极；）电源的正负极之间还连接有由三极管T001、稳压管T002、电阻R003、电阻R004及电阻R005组成的稳压电路；（T001的发射极连接电源正极，集电极连接电源负极，基极连接R003与T002串联后的分压点，即T001的基极分别与R003的一端及T002的阴极相连，R003的另一端连接电源正极，T002的阳极接地，T002的调整端与R004与R005的串联分压点相连；）电源的正负极之间还连接有由二极管D008、电阻R006、电容C004、三极管T003及电阻R007组成的延迟电路，所述延迟电路的输出与主控模块相连（D008与R006并联后再与C004串联，串联后连接于电源的正负两极间，D008的负极端连接电源正极、C004的负极端接地，串联后的公共点连接T003的基极，T003的发射极接地，T003的集电极通过负载电阻R007与电源正极相连，T003的集电极还与主控模块相连）。

与现有技术相比本实用新型有益效果。

本实用新型可替代传统交流接触器使用，本实用新型的几何尺寸特别是安装尺寸均与交流接触器相同，且采用了模块化结构。

本实用新型有与传统交流接触器功能相同的常开常闭辅助触点，该辅助触点可用于控制电机，并在电机正反转时实现互锁，也可用于其他控制场合。特别地，有与传统交流接触器主触点粘连情况发生时辅助触点无法复位一样的功能，可保证一旦主触点有粘连(主回路晶闸管穿通)情况发生时就切断控制回路，避免误换向时主回路发生相间短路而损坏其它部件。

本实用新型具有缺相保护功能，传统的缺相保护电路因采用大功率电阻在线检测而产生很大的热量，不仅浪费电能也设备的可靠性降低。而复杂的缺相保护电路因涉及繁琐，可靠性不高且实施难度较大。本实用新型在传统缺相保护电路基础上加以改进，电路结构简单、效果理想，改进后的缺相电路既不产生热量也不浪费电能，简单可靠且容易实施。

本实用新型工作时无噪声无火花，且采用过零触发，延长了开关本身寿命，也减小了启动时大电流对电机的冲击，适用于控制电机频繁启动和频繁正反转切换的场合。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型主回路电路图。

图3是本实用新型开机电源检测电路图。

图4是本实用新型主控模块电路图。

图5是本实用新型触发回路电路图。

图6是本实用新型缺相击穿检测电路图。

图7是本实用新型超温过热控制电路图。

图8是本实用新型常开常闭触点输出电路图。

图9是本实用新型原理框图。

图中，1为状态指示灯、2为接线端子、3为晶闸管芯片、4为主控制板、5为三相输出接线端子、6为散热体、7为三相输入接线端子。

具体实施方式

如图9所示，本实用新型包括主控模块、超温过热控制电路、开机电源检测电路、缺相击穿检测电路、触发电路、常开常闭触点输出电路及主回路。

所述主控模块分别于触发电路、超温过热控制电路、开机电源检测电路及缺相击穿检测电路相连。

所述开机电源检测电路分别与超温过热控制电路及常开常闭触点输出电路相连；为超温过热控制电路提供电源，为常开常闭触点电路提供备用电源，受主控模块控制，当有击穿或缺相发生时常开常闭触点电路切换到该电源。

所述触发电路分别与常开常闭触点电路（送出触发信号同时让常开常闭触点输出电路动作）及主回路（送出触发信号给主回路，晶闸管导通）相连。

所述触发电路接收来自外部主机控制信号。

各电路及模块的工作原理及连接。

主回路：根据不同电流容量选用不同规格的晶闸管反并联来代替传统交流接触器的机械触点，并采用过零触发方式控制晶闸管K001-K006的导通，这样就大大减小了启动时大电流对电机的冲击，延长了电机的使用寿命。由于晶闸管导通时无噪声无火花，所以这种开关的寿命长，应用范围广。主回路电路如图2所示。

主控模块：采用简单可靠的单片机作为主控模块的主控MCU，监测各单元状态；正常时送出触发信号，使主回路晶闸管导通同时常开常闭触点输出电路动作，方便用于控制电机正反转时实现互锁或者其它需要控制的场合。一旦出现故障立即切断触发回路断开主回路晶闸管同时继续使常开常闭触点输出电路动作，防止误换向时造成相间短路损坏其它部件。主控模块如图4所示。MCU得电后开始读取相关IO口的状态，如果状态正常，MCU的P5.4送出信号使图5触发电路中的双向晶闸管T103导通，这样外部控制信号就能随时控制主回路的通断。一旦MCU检测到异常状态会立即送出信号切断双向晶闸管T103断开触发回路，从而切断主回路。

常开常闭触点输出电路：用高灵敏继电器输出常开和常闭触点，该高灵敏继电器将受到以下控制。常开常闭触点在主回路导通时吸合，这样才能实现电机正反转切换时的互锁。常开常闭触点在缺相时吸合并断开触发回路，迅速切断输出端，防止电机因缺相运行而被烧毁。常开常闭触点在晶闸管击穿时吸合，这样确保出现故障时无法换向从而避免出现误换向时的相间短路而损坏其它部件。这样的设计从根本上保证了辅助触点的功能与传统交流接触器完全一致，因而才能实现任何场合下与传统交流接触器的互换。常开常闭触点输出电路如图8所示。采用三极管作为开关管来控制与其相连的继电器线圈的得电或断电，进而继电器辅助触点的闭合与开启；该继电器的辅助触点作为本设计的常开常闭触点；单片机来控制常开常闭触点输出电路中的三极管T004饱和导通，使常开常闭触点输出电路动作。在单片机与三极管之间连接有隔离光耦，实现单片机侧与常开常闭触点侧的隔离，防止对单片机产生干扰。具体地，光耦U001的正输入端通过电阻R008与电源正极相连，光耦U001的负输入端与单片机I/O口相连，光耦U001的集电极输出端与三极管T004的集电极相连，T004的基极通过一电阻R009与U001的发射极输出端相连，T004的集电极还与电源正极相连，T004的发射极分别与二极管D107的负极、继电器JDQ101的线圈的一端及继电器JDQ102的线圈的一端相连，二极管D107的正极、继电器JDQ101的线圈的另一端及继电器JDQ102的线圈的另一端与地相连。

开机电源检测电路：为了确保有故障时不能开机，同时为其它相关电路提供电源，设置了开机电源检测电路，具体如图3所示。前级送电后该三相交流无触点开关的输入端带电，开机电源检测电路开始工作。交流经C001降压由二极管D001、D002、D003、D004组成的整流桥整流再经T001、T002、R003、R004、R005、D007组成的稳压电路稳压C003滤波后为主控模块及超温过热控制电路供电，为常开常闭触点输出电路提供备用电源。同时，使得延迟电路中的三极管T003得电饱和导通，将主控模块的P1.0口置低，通知主控模块电源正常。

其中稳压电路的工作原理为：瞬态电压抑制二极管D007吸收瞬态过电压，将输出电压稳定在一定范围之内，再由电阻R004、R005串联后组成第一分压电路，第一分压点接小功率稳压管T002的调整端，T002与电阻R003串联后组成第二分压电路，第二分压点接三极管T001的基极。如果输出电压升高，则第一分压点电压就会升高，T002调整端电压随之升高，T002的阴极电压就会降低，第二分压点的电压随之降低，T001的E、B间偏压就会增大，T001导通的程度就会增加，这样就拉低了输出电压。反之T001导通的程度就会降低，输出电压就会升高，从而有效的稳定了输出电压。增加T001的目的是提高稳压的功率，不加T001该电路也能工作，但T002太热，增加T001后就彻底解决了热的问题，从而提高了电路的可靠性。形成稳定的电压后，由D008、R006、C004、R007、T003组成的延迟电路中的三极管T003就能饱和导通，将MCU的P1.0置低，MCU的程序中规定只有P1.0置低才能进行下一步程序，也就是说只有这部分电源正常工作才能往下进行，这就实现了开机电源的检测。

缺相击穿检测电路：电路如图6所示，是将传统缺相保护电路中的电阻用电容来替代，即用C201、C202、C203替代了原来的大功率电阻，这样从根本上避免了热量的产生，节约了电能，提高了设备的可靠性，同时还为晶闸管击穿时的保护提供了可能。缺相和击穿检测电路的工作原理为：通过C201、C202、C203分别从三相输出端得到信号，如果三相平衡，则三相汇合点即C201、C202、C203连接的公共点与零线N之间没有电位差，后续电路不会动作。一旦有缺相或击穿发生时，因三相不平衡则三相汇合点与N之间立即会有较大的电位差(电压)，该电压经由D201、D202、D203、D204组成的桥式整流电路整流，再经R204、T201、T202、R205、R207、R208、D208组成的稳压电路稳压(稳压部分工作原理见开机电源检测部分)C204滤波后得到稳定的直流电压，这个电压就会使得由D207、R210、C205、T203、R211组成的延迟电路中的T203饱和导通，一旦T203导通就会立即将P1.1置低通知MCU可能有击穿或缺相情况发生，MCU延迟去抖后会切断触发回路进而切断主回路输出，这时如果P1.1持续置低则判断是发生了击穿，反之则判断是发生了缺相。

触发电路：采用6个具有过零触发功能的光耦MOC3083构成触发回路，具体电路如图5所示。主控MCU检测各IO口状态正常后P5.4口会送出信号将T103触发导通，为外部控制信号形成通路。外部输入的交流控制信号通过电容C101、C102降压，再由D101、D102、D103、D104组成的整流桥整流，T101、T102、R103、R104、RW101、D105组成的稳压电路稳压，C103滤波后得到一个稳定的直流电压，为由U101-U106六个光耦串联组成的触发回路提供电源，只要这个电源存在，U101-U106就会导通送出触发信号，将主回路的6个晶闸管K001-K006触发导通。一旦出现缺相、击穿或其它故障，MCU会立即断开T103切断触发回路的电源进而断开主回路的六个晶闸管。

超温过热控制电路：功率器件工件时一定会有热量产生，为此设置了超温过热控制电路，具体电路如图7所示。开机后，超温过热控制电路就会进入监测状态。用两个与散热体紧密接触的负温度系数的热敏电阻R404、R408作为超温和过热检测传感器，控制双电压比较器U401(芯片LM393)的状态。U401的1、2、3脚构成电压比较器V1，U401的5、6、7脚构成电压比较器V2，当超温检测热敏电阻R408的阻值减小到设定阻值时，双电压比较器V1的状态将发生翻转，U401的1脚将由高变低，与之相连的MCU 的P1.2口也将被置低，此时MCU会将P1.4口置低使U402导通送出触发信号，使双向晶闸管T401导通，打开插在J403上的风扇对系统进行冷却。如果温度继续上升过热检测热敏电阻R404的阻值减小到设定值时，双电压比较器V2的状态也会发生翻转，U401的7脚也将由高变低，与之相连的MCU的P1.3口也将被置低，此时MCU会立即切断触发回路中的T103中断触发信号，强行使主回路退出。

各电路及模块详细工作过程如下。

1、前级送电后该三相交流无触点开关的输入端带电，图3所示的开机电源检测电路开始工作，交流经整流稳压后为MCU和超温过热控制电路送电，为常开常闭触点输出电路提供备用电源。同时T003得电饱和导通，将MCU的P1.0口置低，通知MCU电源正常。

2、MCU得电后开始读取相关IO口的状态，如果状态正常MCU的P5.4送出信号使图5触发电路中的T103双向晶闸管导通，这样外部控制信号就能随时控制主回路的通断。一旦MCU检测到异常状态会立即送出信号切断T103断开触发回路，从而切断主回路。

3、图5所示的触发回路接到外部控制信号后，如果MCU已经将T103触发导通，这时外部输入的交流电压经整流稳压后会使具有过零触发功能的光耦导通送出触发信号，从而使主回路中的晶闸管导通。同时也将使图8所示的常开常闭触点输出电路动作。过零光耦的特性是只能在过零点附近才会导通送出触发信号，所以主回路中的电流也会从过零点开始增加，负载电流有一个从小到大的缓冲过程，这样就避免了大电流对负载的冲击。如果MCU检测到异常状态，会立即断开T103中断外部控制信号。

4、图6所示的缺相击穿检测电路接三相无触点开关的输出端，当输出的三相电压A’、B’、C’正常时，三相平衡点即C201、C202、C203的交点与零线间无电位差所以该电路不动作，一旦有缺相或击穿情况发生时，三相平衡点与零线间就会产生较大的电位差，该电压经整流稳压后使三极管T203饱和导通，将MCU的P1.1口置低，通知MCU有缺相或击穿故障发生。如果P1.1口短时间置低在增加延时去除网络电压抖动因素后判断为有缺相故障发生。如果P1.2口长时间置低则会判断为有击穿故障发生。无论是发生缺相故障还是击穿故障，MCU都会发出指令切断图5中触发回路中的T103，中断外部控制信号，同时让图8所示常开常闭触点输出电路中的T004饱和导通，使常开常闭触点输出电路动作。

5、只要开机，图7所示的超温过热控制电路就会进入监测状态。用两个与散热体紧密接触的负温度系数的热敏电阻R408、R404作为超温和过热检测传感器，当超温检测热敏电阻达到设定的阻值时，电压比较器V1状态发生翻转，通知MCU打开风扇对系统进行冷却。如果温度继续上升达到过热状态，电压比较器V2状态也会发生翻转，通知MCU切断触发回路，强行使主回路退出。

本实用新型可替换传统交流接触器使用，本实用新型的几何尺寸特别是安装尺寸与传统交流接触器相同，采用了模块化结构。本实用新型结构见图1，与ABB三相交流接触器安装尺寸对比数据见表1。如图1所示，本实用新型与传统交流接触器相对应，包括壳体，所述壳体上设置有三相输入接线端子7、控制电源及常闭常开触点接线端子2、三相输出接线端子5及状态指示灯1。所述壳体内设置有主控制板4及散热体6，本设计的各电路及模块均设置于该主控制板4上，主控置板4上的晶闸管芯片3通过螺丝弹簧压板可拆卸式固定于散热体6上。如表1所示，本实用新型的a、b、c、d尺寸与表1中的ABB三相交流接触器安装尺寸的对比如下。

表1.与ABB三相交流接触器安装尺寸对比表。

综上所述，本实用新型生产的三相交流无触点开关，具有传统交流接触器的全部功能，因此完全可以直接替代传统的交流接触器。再加上该装置工作时无噪音、无火花，有较完善的保护功能，寿命长，成本低，因此一定会有非常广阔的应用前景。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可替代交流接触器的三相无触点交流开关，其特征在于，包括主控模块、超温过热控制电路、开机电源检测电路、缺相击穿检测电路、触发电路、常开常闭触点输出电路及主回路；

所述主控模块分别于触发电路、超温过热控制电路、开机电源检测电路及缺相击穿检测电路相连；

所述开机电源检测电路分别与超温过热控制电路及常开常闭触点输出电路相连；

所述触发电路分别与常开常闭触点电路及主回路相连；

所述触发回路还接收外部控制信号。

2.根据权利要求1所述的一种可替代交流接触器的三相无触点交流开关，其特征在于：所述主回路包括晶闸管。

3.根据权利要求1所述的一种可替代交流接触器的三相无触点交流开关，其特征在于：所述主控模块采集单片机及其最小系统。

4.根据权利要求3所述的一种可替代交流接触器的三相无触点交流开关，其特征在于：所述单片机采用为宏晶科技有限公司的型号为STC15W204S单片机。

5.根据权利要求1所述的一种可替代交流接触器的三相无触点交流开关，其特征在于：所述常开常闭触点输出电路包括光耦U001，光耦U001中发光二极管的正极通过电阻R008与电源正极相连，所述光耦U001中发光二极管的负极与主控模块的I/O口相连，所述光耦U001的集电极输出端与三极管T004的集电极相连，T004的基极通过一电阻R009与U001的发射极输出端相连，所述T004的集电极还与电源正极相连，所述T004的发射极分别与二极管D107的负极、继电器JDQ101的线圈的一端及继电器JDQ102的线圈的一端相连，二极管D107的正极、继电器JDQ101的线圈的另一端及继电器JDQ102的线圈的另一端与地相连。

6.根据权利要求1所述的一种可替代交流接触器的三相无触点交流开关，其特征在于：所述缺相击穿检测电路包括：电阻R201与电容C201并联后一端与三相输出端的A’相连接，电阻R202与电容C202并联后一端与三相输出端的B’相连接，电阻R203与电容C203并联后一端与三相输出端的C’相连接，上述三路阻容并联后的另一端汇集到一点再与由二极管D201、D202、D203、D204构成的整流桥的一输入端相连；该整流桥的另一输入端接零线；整流桥输出端正极与限流电阻R204的一端相连，R204的另一端为电源的正极；整流桥输出端的负极接地；在电源的正负极之间，还连接有滤波电容C204和瞬态电压抑制二极管D208；其中C204的正极与电源的正极及R204的一端相连，C204负极与地相连；D208的负极与电源的正极相连，D208正极与地相连；在该电源的输出端还连接有由PNP管T201、稳压二极管T202、电阻R205、电阻R207及电阻R208组成的稳压电路；T201的集电极接地，发射极与电源正极相连，R205与T202相串联，基极连接R205与T202串联后的分压点：基极分别与R205的一端及T202的阴极相连，R205另一端接电源正极，T202的阳极接地；T202的调整端与R207、R208的串联分压点相连；所述电源输出端还连接有由二极管D207、电阻R210、电解电容C205、三极管T203及电阻R211组成的延迟电路，R210和D207并联后再与C205的正极相串联，串联后的公共点接T203的基极；D207的负极端接电源正极、C205的负极接地；T203的发射极接地，T203的集电极通过负载电阻R211与电源正极相连，T203的集电极还与主控模块相连。

7.根据权利要求1所述的一种可替代交流接触器的三相无触点交流开关，其特征在于：所述超温过热控制电路包括：由双电压比较器U401及所属元件组成的超温过热检测部分和由光耦U402、双向晶闸管T401及所属元件组成的超温冷却供电部分；

超温过热检测部分：双电压比较器U401采用芯片LM393，U401的4脚接地，8脚接电源VCC；U401的1、2、3脚构成电压比较器V1，U401的1脚为V1的输出端，U401的1脚与主控模块相连，在U401的1脚与VCC间还并接一电阻R409；U401的2脚与可调电阻RW401、电阻R401及电阻R402串联后的分压点相连，RW401与R401串联后一端与电源VCC相连，另一端分别与R402的一端及U401的2脚相连，R402的另一端接地；电阻R403的一端与热敏电阻R404的一端相连，U401的3脚连接经电阻R403、热敏电阻R404串联后的分压点，R403的另一端与电源VCC相连，R404的另一端接地；U401的5、6、7脚构成电压比较器V2，U401的7脚是V2的输出端，与主控模块相连；U401的7脚还与一电阻R410的一端相连，R410的另一端与电源VCC相连；U401的6脚与可调电阻RW402、电阻R405及电阻R406串联后的分压点相连： RW402的一端与R405的一端相连，RW402的另一端与电源VCC相连，R405另一端分别与R406的一端及U401的脚6相连，R406的另一端接地；电阻R407的一端与热敏电阻R408的一端相连，U401的5脚连接经R407与热敏电阻R408串联后的分压点，R407另一端与电源VCC相连，R408的另一端接地；

超温冷却供电部分：双向晶闸管T401的T1端分别与交流输入及电阻R411相连，T401的另一端T2分别与输出插座J403及电容C401的一端相连，C401的另一端分别与R411的一端及R412的一端相连，R412的另一端与光耦U402的双向触发二极管的一端相连，所述双向触发二极管的另一端与T401控制极相连； U402的正输入端与电阻R413的一端相连，R413的另一端与电源VCC相连，U402的负输入端与主控模块相连。

8.根据权利要求1所述的一种可替代交流接触器的三相无触点交流开关，其特征在于：所述触发回路包括：外部输入的交流信号控制部分、整流稳压部分及触发信号形成部分；

外部输入的交流信号控制部分：双向晶闸管T103的T1端分别与输入的交流信号插件J101的2脚及电阻R121相连，电阻R101、电容C102、电容C101相并联，T103的另一端T2与C101、C102及R101并联后的一并联端相连，T103的另一端T2还与电容C104的一端相连，C104的另一端分别与电阻R121的一端及电阻R122的一端相连；R122的另一端与光耦U107的双向触发二极管的一端相连，该双向触发二极管的另一端与T103的控制极相连；光耦U107的正输入端与电阻R123一端相连，R123的另一端与电源VCC相连；U107负输入端与主控模块相连；

整流稳压部分：电阻R101、电容C102、电容C101并联后的另一并联端与由D101、D102、D103、D104组成的整流桥的一输入端相连；整流桥的另一输入端与J101的1脚相连；整流桥的负输出端接地，整流桥的正输出端与限流电阻R102的一端相连，R102的另一端为整流稳压部分的电源的正极；C103的正极与整流稳压部分的电源正极相连，负极与整流稳压部分的电源负极相连；D105的正极接地，D105的负极接整流稳压部分的电源正极；三极管T101的发射极与整流稳压部分的电源正极相连，T101的集电极与整流稳压部分的电源负极相连，电阻R103与稳压二极管T102串联，T101的基极与电阻R103与稳压二极管T102串联后的分压点相连：T101的基极分别与R103的一端及T102的阴极相连，R103的另一端与整流稳压部分的电源正极相连，T102的阳极接地；可调电阻RW101的一端与电阻R104的一端相连，T102的调整端与经可调电阻RW101与R104串联分压后的串联分压点相连，R104的另一端接地，RW101的另一端与整流稳压部分的电源正极相连；

触发信号形成部分：包括6个过零光耦：U101、U102、U103、U104、U105、U106，所述6个过零光耦的输入端相互串联，U101的1脚通过电阻R105与整流稳压部分的电源正极相连，U101的2脚与U102的1脚相连，U102的2脚与U103的1脚相连，U103的2脚与U104的1脚相连，U104的2脚与U105的1脚相连，U105的2脚与U106的1脚相连，U106的2脚接整流稳压部分的地；所述6个过零光耦的输出端每2个串联输出一组信号， U101和U102的输出端通过电阻R108串联：U101的4脚通过R108与U102的6脚相连；U103和U104的输出端通过电阻R113串联：U103的4脚通过R113与U104的6脚相连；U105和U106的输出端通过电阻R118串联：U105的4脚通过R118与U106的6脚相连；所述过零光耦的输出端4、6脚之间并联接有一均压电阻；所述均压电阻为R106、R109、R111、R114、R116及R119；所述6个过零光耦分为3组光耦输出，所述3组光耦的输出端：U101的6脚及U102的4脚、U103的6脚及U104的4脚、U105的6脚及U102的4脚；所述3组光耦的输出端均分别串接有二极管和电阻并联后的并联端；U101的6脚与由二极管D109与电阻R107并联后的并联端相连，U102的4脚由二极管D110与电阻R110并联，U103的6脚与由二极管D111与电阻R112并联后的并联端相连，U104的6脚与由二极管D112与电阻R115并联后的并联端相连，U105的6脚与二极管D113与电阻R117并联后的并联端相连，U106的4脚与二极管D114与电阻R120并联后的并联端相连。

9.根据权利要求1所述的一种可替代交流接触器的三相无触点交流开关，其特征在于：所述开机电源检测电路包括：从插件J001输入的交流电压中的一相经电容C001降压后与由二极管D001、D002、D003及D004组成的整流桥的一个输入端相连，交流电压的另一相与整流桥的另一个输入端相连，在C001的两端还并联接有泄放电阻R001；整流桥负输出端接地，整流桥的正输出端与限流电阻R002的一端相连，限流电阻R002的另一端为电源的正极；在所述电源的正负极之间，还并联接有滤波电容C003和瞬态电压抑制二极管D007，电源的正负极之间还连接有由三极管T001、稳压管T002、电阻R003、电阻R004及电阻R005组成的稳压电路；电源的正负极之间还连接有由二极管D008、电阻R006、电容C004、三极管T003及电阻R007组成的延迟电路，所述延迟电路的输出与主控模块相连。