CN2193593Y - 多功能交流接触器 - Google Patents

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Abstract

一种多功能交流接触器，它包括激磁线圈、铁芯， 在上述基础上增加单脉冲直流稳压电源，恒流控制开 关电路、泄放电阻，其特征是控制开关电路和泄放电 阻并联后与激磁线圈串联，再连接于单脉冲直流稳压 电源输出端。本实用新型不仅可作为交流接触器使 用，还可作为低压断路器使用，作为低压断路器使用 时体积小，工作可靠，作为交流接触器使用时，具有接 通和分断短路电流的能力，并有短路过载等保护功 能。

Description

本实用新型涉及一种交流接触器，特别是一种多功能交流接触器。
目前，普遍使用的交流接触器其结构多为采用的是交流电磁铁，或直流电磁铁，采用直流电磁铁有如下缺点：1、铁芯开距大时吸力特小，吸力特性徒，2、体积大笨重，因此目前很少有人采用这种直流电磁铁结构的交流接触器，采用交流电磁铁虽然铁芯开距大时吸力较大，吸力特性较缓，体积小，工作较稳定，但仍然存在如下缺点：1、接触器闭合时易产生振动，因此降低了使用寿命。2、交流电磁铁释放运动时间长，当出现短路电流时不能及时分断，触头易产生电弧，从而造成熔焊，因此丧失了分断能力。3、在电流过零时，开断电路不会出现电弧，这样的开关叫同步开关，交流电磁铁无法实现同步开断。
本实用新型目的是为了克服上述缺点，发明了一种具有交流接触器和低压断路器功能的多功能交流接触器，当作为低压断路器使用时体积小、寿命长，工作可靠，能频繁操作；当作为交流接触器使用时具有接通和分断短路电流的能力，并有短路过载等保护性能，节省了熔断器和热继电器，同时保证了每次分断时燃弧时间为最短，实现了同步开断，使用寿命长。
本实用新型的目的是这样实现的：它包括激磁线圈、铁芯、电磁铁、单脉冲直流稳压电源、恒流控制开关电路、泄放电阻，其特征是恒流控制开关电路和泄放电阻并联后与激磁线圈串联，再接于单脉冲直流稳压电源。
单脉冲直流稳压电源有两个整流回路叠加而成，其一是低电压、直流稳压回路，其二是高电压脉冲回路，二极管整流电容隔直触发线路只能触发一次，可控硅只能出现一个双波峰脉冲，叠加在低电压回路上，恒流控制开关电路有四个输入控制回路，即高电压脉冲导通回路，事故跳闸信号输入回路，恒流控制信号回路，电流测试峰值信号输入回路。可控硅只能出现一个双波峰脉冲叠加在低电压回路上。
工作原理：由于在原交流接触器中增加了单脉冲直流稳压电源，激磁电压是由单脉冲直流稳压电源供给，激磁电压波形是固定不变的，克服了铁芯吸合时的随机性，高电压脉冲具有两个波峰，第一个波峰时动铁芯开始吸合，运动过程中正好是处在双峰电压之间的波谷时间内，动铁芯带动触头的运动速度小，触头接通时第一次碰撞振动就小，减小了触头第一次振动，触头接通后，反力猛增，这时正好是第二个波峰时，铁芯吸力猛增，吸力特性正好与反力特性相吻合，铁芯走完全程相碰时其吸力足够大，从而动铁芯不会跳开而带动触头再跳开，这样就彻底避免触头第二次振动，只要触头压力够大就能接通短路电流，铁芯闭合后激磁电压是经稳压后的直流低电压电源供给，由于滤波电容储能，外电路电压波动时铁芯吸力不受影响，这要比交流铁芯稳定的多，同时也没有交流声，这时激磁电流是稳定不变的，该电流值记为Io，Io对应的铁芯磁感应强度记为B，直流铁芯吸力记为F，则F＝B2、S／μo，负号表示吸力，μo是真空磁导率，S是铁芯一个极的面积，去掉激磁电流后铁芯仍有剩余磁感应强度记为Bγ，剩磁产生的吸力记为Fγ，则Fγ＝－Bγ2s／uo，铁芯所受最大反力是主触头弹簧终压力，辅助触头终压力，支持弹簧终压力及动铁芯和支持件，重力的总合力记为F1，应该使F＞F1＞Fγ，这就是说最大反力小于铁芯吸力而大于铁芯剩磁时的吸力，这与传统的交流铁芯或直流铁芯有实质性区别，因传统的交流或直流铁芯受最大反力都小于剩磁的吸力，所以铁芯得有工作气隙才能释放，而单脉冲直流电磁铁受的最大反力大于剩磁吸力，所以铁芯没有工作气隙就能释放。由于增加了单脉冲直流电磁铁，反力大于剩磁的吸力，使动铁芯释放运动时间大为缩短，动铁芯释放运动时间有两段，第一段叫释放触动时间，其含义是当去掉激磁电流后，由于铁芯有剩磁吸力，该吸力下降至小于反力时，动铁芯才能产生释放速度，这段时间叫释放触动时间。显然单脉冲直流电磁铁释放触动时间很小，激磁电流去掉后，反力大于剩磁吸力，因此立即产生释放速度，第二段是动铁芯运动时间，反力大加速度就大，要比交流电磁铁大五倍以上，所以，单脉冲直流电磁铁释放运动能够在5毫秒之内将触头打开。当短路电流一出现，电子脱扣器会立即给出信号在5毫秒之内将触头打开，就可以分断短路电流，动铁芯释放运动时间超过10毫秒就会丧失分断短路电流的能力。传统的接触器铁芯释放时间大于10毫秒，则中间就存在电流过零点。当触头被短路电流斥开后，遇到电流过零时又会接通熔焊，从而丧失分断能力。另外，短路电流产生的电动斥力一旦将触头斥开从而将动铁芯拉开，因激磁电流不会增加，只要动铁芯分离就不会生新闭合，一经分离就必然带动触头分离，不会使触头产生振动，而直接跳闸，这等于和电子脱扣器形成双重短路跳闸保护。因此本实用新型能够接通和分断短路电流。由于单脉冲直流电磁铁在分断时，激磁电流Io经泄放电阻衰减下降为零，泄放电阻阻值远大于线圈电阻和电源电阻，故线圈和电源内阻均可忽略，泄放电阻阻值记为R，铁芯线圈的电感值记为L，电感放电时间常数为τ＝L／R，分断时激磁电流下降规律为I＝Ioe－t／τ，铁芯吸力下降到最大反力时的磁感应强度记为B1，则F1＝B1 2S／μo，求出B1值，再由铁芯磁化曲线上查得B1对应的激磁电流值该电流值记为I1，则有I1＝Io－t1／τ成立，t1就是动铁芯释放触动时间，t1＝τenIo／I1。而放电时间常数与泄放电阻阻值成反比，因此该泄放电阻能精确控制动铁芯释放触动时间，泄放电阻一经调整固定后，则动铁芯释放触动时间就固定不变了。由于激磁电流Io值是常数，铁芯释放运动没有不稳定因素，所以运动时间是常数，调节R值的大小，使动铁芯释放运动时间等于5毫秒，那么在首开相电流峰值时给出信号使恒流控制三极管截止，动铁芯释放运动时间为5ms，正好当电流过零时将首开相触头分离，从而实现了同步开断。要实现同步开断，铁芯的激磁电流Io值必须稳定，它不能单靠稳压电源来稳定。对稳压电源的稳压精度要求并不高，而是铁芯刚一闭合时，激磁电流还很大，如果没有相当大的串联电阻使激磁电流衰减，那么激磁电流要经数百毫秒甚至于更长时间才能下降为稳定的激磁电流Io值，这样在100毫秒之内分断时就不能保证动铁芯释放运动时间的准确性，恒流控制开关电路在铁芯闭合后如果激磁电流大于Io值，则内阻非常大，使之迅速衰减为Io值，这样就能在各种条件下都能实现同步开断。
下面结合附图作实施说明。
图1是本实用新型的机械结构图。
图2是本实用新型的电路方框图。
图3是本实用新型控制线路接线原理图。
由图1可知，动铁芯5通过缓冲弹簧固定在机壳7底端，通过动触头绝缘支持件8和主触头弹簧4和动触头3连接在一起，静触头9固定在机壳7上，分段时，静触头9与动触头3之间的距离为开距，接通时，触头接触后，动铁芯5继续运动与静铁芯6吸合，停留在限位位置上，触头接触后动铁芯继续走过的距离为超程，激磁线圈2压在静铁芯6上（激磁线圈是与恒流控制开关电路、泄放电阻并联后），动触头3、静触头9都封闭在灭弧室中，灭弧罩1是灭弧室的外罩，分断时支持弹簧顶开动铁芯及动触头，动铁芯的行程等于开距与超程之和。
由图2可知，单脉冲直流稳压电源的输入端与电源电压相连接，恒流控制开关电路3与泄放电阻4并联，再与激磁线圈2相串联，接在单脉冲直流稳压电源输出端。
由图3可知，单脉冲直流稳压电源有两个整流回路叠加而成，其一是由电容器1、限流后经二极管5、6、7、8整流，并由电容26、28稳压、二极管30滤波稳压后，经隔离二极管27、29输出，其二是由可控硅20、21控制，将交流电压直流由二极管9、10、11、12整流后叠加在低压整流稳压回路上。电容47、电阻46为滤波，经二极管53、稳压二极管40输出，二极管43、电容24、电阻22、23、24是可控硅21的触发线路，电容13、二极管16、19、电阻17、18是可控硅20的触发线路，二极管15整流，电容14隔直切断触发线路电流，所以可控硅只能触发一次。
恒流控制开关电路主回路是三极管和电阻37构成，稳压二极管44是防止电阻37上的电压降过高，它有四个输入回路，其一三极管36是事故信号输入，该管导通三极管3截止而跳闸，其二是电阻41、二极管42是高电压脉冲输入信号，使三极管3在高电压脉冲时导通，其三是电阻39、二极管38、35稳压管34是恒流控制信号输入，其四，三极管32、电阻31、二极管33是首开相电流峰值点控制输入，电阻48、50、三极管49、桥式整流51、电流电压转换互感器52是电流峰值点测试线路，电阻45是闭锁电阻，电阻4是泄放电阻，线圈2是激磁线圈，将恒流控制开关电路与泄放电阻串联后，再与激磁线圈并联。
本实用新型的优点是：具有多种功能，它不仅可作为交流接触器使用，还可作为低压断路器使用，作为低压断路器使用时体积小，寿命长，工作可靠，能频繁操作，当作为交流接触器使用时，具有接通和分断短路电流的能力，并有短路过载等保护功能，节省了熔断器和热继电器，同时保证上了每次分断时燃弧时间短，实现了同步开断，使用寿命长。

Claims (3)

1、一种多功能交流接触器，它包括激磁线圈、铁芯，在上述基础上增加单脉冲直流稳压电源，恒流控制开关电路、泄放电阻，其特征是控制开关电路和泄放电阻并联后与激磁线圈串联，再连接于单脉冲直流稳压电源输出端。
2、根据权利要求1所述的多功能交流接触器，其特征是单脉冲直流稳压电源有两个回路叠加而成，恒流控制开关电路有四个输入控制回路，即高电压脉冲导通回路、事故跳闸信号输入回路，恒流控制信号回路、电流测试峰值点信号输入回路。
3、根据权利要求1所述的多功能交流接触器，其特征是单脉冲直流稳压电源的两个回路，其一是直流稳压回路，其二是高电压脉冲回路叠加而成，高电压回路中可控硅触发线路有二极管整流电容隔直，因此只能触发一次，成为只有一个双峰脉冲的回路。
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