CN2212833Y

CN2212833Y - 可调式自控整流消音节电装置

Info

Publication number: CN2212833Y
Application number: CN 94220767
Authority: CN
Inventors: 罗永刚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-09-21
Filing date: 1994-09-21
Publication date: 1995-11-15
Anticipated expiration: 2004-09-21

Abstract

本实用新型提供了一种可调式自控整流消音节电装置，主要由可控整流器、可调自控移相触发器和电磁线圈JC构成。其特征是，该触发器在通电后的启动时间内使可控整流器触发的滞后角较小，使JC 获得较大的直流启动电压而吸合，启动时间过后滞后角较大，使JC保持吸合状态的直流吸持电压较小而消音节电。启动时间、启动电压及吸持电压均可调。该装置体积小、结构紧凑、电路简单、节电率高、通用性强，适合各种型号的接触器和电磁铁使用。

Description

本实用新型涉及电动机的控制技术，具体地说是接触器或电磁铁的一种可调式自控整流消音节电装置。

将接触器或者电磁铁由交流操作改为交流整流操作，可显著降低其电磁系统的有功功率消耗和噪音及温升，是常用的消音节电技术，它必须通电时先输出平均值较大的直流启动电压，后输出平均值较小的直流吸持电压，使电磁线圈先获得较大的启动功率，完成吸合动作，后获得较小的吸持功率来保持吸合状态。机械部上海电器科学研究所出版的期刊《低压电器》1987第2和第3期发表了题为“交流接触器无声节电技术综述”的论文，该文论述了多种消音节电方案。其中有一种晶闸管延时自动转换变压器降压整流节电方案，其特征是：使用两个并联的单相半波整流器分别提供平均值较大的直流启动电压和较小的直流吸持电压。其中一个为启动整流器，它是一个通电时立即导通、然后延时截止的晶闸管单相半波整流器，它的输入端连接在交流电源两端，有续流二极管的输出端连接在电磁线圈的两端，一个通电触发——延时截止的触发器连接在晶闸管的控制极，用于通电时立即触发晶闸管导通、然后经过一段延时时间后停止触发晶闸管，在晶闸管导通的该段延时时间内，输出平均值较大的直流启动电压；另一个为吸持整流器，它是一个用变压器降压的单相半波整流器，变压器初级绕组连接在交流电源两端，次级绕组与整流二极管串联后连接在电磁线圈两端，续流二极管与启动整流器共用，在晶闸管导通时输出端的电压高于变压器次级电压，该整流二极管不导通，当晶闸管截止后该整流二极管导通，电磁线圈获得平均值较小的吸持电压。变压器的有功功率损耗使其节电率降低，变压器的降压比固定使其吸持电压不能根据需要随时调整，而接触器或者电磁铁由于型号不同或型号相同而制造质量不同所需的吸持电压不同，使该方案通用性不强，变压器体积较大使该方案不利于机电一体化，变压器消耗铜、铁等金属材料，而金属材料价格上涨又使成本增高。

本实用新型的目的是为接触器和电磁铁提供一种可调式自控整流消音节电装置，它不用变压器降压可提高节电率，能根据需要随时调整启动时间和直流启动电压及直流吸持电压，能降低成本并缩小体积利于机电一体化。

为了达到上述目的，本实用新型采取的技术方案是：该装置包括接触器或者电磁铁，其特征在于，它还包括：一个可控整流器的输入端连接交流电源，它的输出端与接触器或电磁铁的电磁线圈相连接，它的控制端受可调自控移相触发器控制；一个所述可调自控移相触发器的输入端与交流电源相连接，其输出端连接所述可控整流器的控制端，用于自动进行相位控制。

本实用新型的优点是：1.节电率高、性能稳定；2.通用性强，能随时根据需要调整启动时间和直流启动电压及吸持电压，各种型号的接触器和电磁铁均可使用；3.兼有保护电磁线圈和断电延时释放的功能；4.体积小、电路和结构都简单、制造容易、成本低；5.安装灵活、使用方便、利于机电一体化；6.既可制成独立的装置，供用户与接触器或电磁铁配套使用，也可固定在线圈上制成一体化的可调自控整流消音节电线圈，供用户替换已有接触器或电磁铁的非节能线圈，还可装入接触器或电磁铁组成机电一体化的可调自控整流消音节电接触器或电磁铁。

图1是该可调式自控整流消音节电装置的结构示意图。

图2是工作原理框图。

图3是电路图。

下面对照附图对本实用新型作进一步详细描述。

在图1中，L1和L2是交流电源输入端子，A1和A2是直流电压输出端子，1是直流吸持电压调节旋扭、2是启动时间和直流启动电压调节旋扭、3是壳体、4是印制电路板、5是底座、6是安装孔。

图2为工作原理框图。从图可见，它由一个可控整流器和一个可调自控移相触发器以及接触器或电磁铁的电磁线圈JC三部分构成。交流电源电压从L端输入，经可控整流器整流后从A端输出直流电压，供给电磁线圈JC；同时交流电源电压从L端输入可调自控移相触发器的输入端P，从该可调自控移相触发器的输出端Q输出触发电压，供给可控整流器的控制端G，自动进行相位控制，在接通电源后的启动时间内使可控整流器的触发滞后角较小，JC的直流启动电压较大而吸合动作，在启动时间过后使可控整流器的触发滞后角较大，JC保持吸合状态的直流吸持电压较小，从而达到消音和节电的目的。

图3是电路图。这是一个单相半波可调自控整流消音节电方案，从图可见，该电路由可控整流器、可调自控移相触发器、接触器或电磁铁的电磁线圈JC三大部分组成。晶闸管Vg和续流二极管Ve反向串联构成可控整流器，L1和L2是交流电源电压输入端，A1和A2是直流电压输出端，与JC的两端连接；可调自控移相触发器由可调阻容移相电路、启动自控电路、触发电压输出电路三部分组成。可调电阻R1与二极管V1并联再与电容C1串联组成可调阻容移相电路，V1能使移相工作的起始点与交流电源电压同步，即当交流电源电压变化到负半波峰值－Um时，C1上的电压U_c1也同时为－Um，此后由于R1的作用使U_c1的变化滞后于交流电源电压的变化，R1越大，Uc1滞后的相位角越大，反之越小，R1＝0则Uc1滞后的相位角为零；二极管V2、可调电阻R2、电容C2相互串联组成启动自控电路，启动自控电路与R1并联，其作用是在启动时间内使Uc1滞后的相位角较小，电阻R3与C2并联，R3的作用是在断电后使U_c2＝0；二极管V3正向与触发二极管Vs反向串联组成触发电压输出电路，当U_c1为负值时V3截止，当U_c1为正且大于Vs的触发电压时，V3和Vs均导通，利用Vs反向导通时的负阻特性，能输出较大的触发电压。电路设计时使R3>R1>R2、C2>C1，调节R2的阻值可以改变启动时间的长短和直流启动电压的大小，调节R1的阻值可以改变JC保持吸合状态时的直流吸持电压的大小。Rv是过压保护压敏电阻。

该电路的工作过程是：接通交流电源后，在交流电压的第一个正半周波，电源经L1→P→R1→F→C1→A1→JC→A2→L2，流过C1的一个正向充电电流I_R1。同时，电源经L1→P→V2→R2→C2∥R3→F→C1→A1→JC→A2→L2，流过C1的另一个正向充电电流I_R2，由于初始时U_C2＝0，I_R2>I_R1，使U_C1从－Um（－Um为交流电源电压负半周波峰值）较快上升，由负变正达到触发电压使V3和Vs导通，Uc1经F→V3→Vs→G（Vg）→A1流过触发电流使Vg导通，这样，电源经L1→Vg→A1→JC→A2→L2流过正向输出电流I；在交流电压的负半周波Vg截止而Ve导通，JC经Ve继续流过电流并且方向不变，同时电源经L2→A2→Ve→A1→C1→F→V1→P→L1流过C1的反向充电电流I_V1，使U_C1与交流电源负1／4周波电压相位和幅值相同，当U_C1＝－Um时，V1截止。由于V2阻止C2向除R3以外的回路放电，使C2放电慢而充电快，I_R2使U_C2由零逐渐增大，反过来U_C2的增大使I_R2逐渐减小，从交流电压的第二个正半周波开始，使U_C1从－Um上升到触发电压的滞后时间逐渐增大，即触发电压的滞后角α将由第一个正半周波的αmin逐渐增大，结果JC获得的直流电压平均值将由第一个正半周波的Umax逐渐减小，经过若干个周波后U_C2增大到最大值，I_R2减小到最小值（该值与R3有关，R3越大该值越小），C2处于充放电平衡，U_C2和I_R2不再变化，相应αmax和Umin都不再变化，从接通交流电源到α增大到αmax为止的一段时间（若干个周波的持续时间）即为启动时间，在启动时间内JC获得的直流启动电压平均值由Umax逐渐减小到Umin，启动时间主要与C2的充电时间常数R2·C2（JC的阻抗相对R2很小可忽略）有关，当C2确定之后调节R2的阻值就可以调整启动时间的长短，同时αmin和Umax也主要与R2有关（R1的影响相对R2的影响小），故调节R2同时也调整了Umax，适当调节R2的阻值，使启动时间大于JC的吸合动作时间、Umax大于JC的吸合动作电压，这样通电后，JC就能可靠启动并完成吸合动作；动、静铁芯闭合后空气隙很小（比吸合动作前小几十倍），故只需很小的直流吸持电压Umin（比Umax小十几倍至几十倍）就能产生足够大的电磁吸力，使动、静铁芯维持闭合状态，αmax和Umin的大小主要与R1的阻值有关，适当调整R1的阻值，就可以使JC在最佳节电状态下运行，即能最大限度的节约吸持电功率、又能满足JC保持吸合状态的需要，同时由于JC吸持时等效为一个感抗远大于电阻的低频滤波电感，虽然JC上的吸持电压是断续的、脉动较大的直流电压，但流过JC的电流却是一个连续的、脉动较小的直流电流，使JC的吸持噪音小于用交流电压吸持的噪音；当交流电源断电后，可控整流器无直流电压输出，JC得不到周期性的能量补充，流过JC的电流逐渐衰减，经过零点几秒后小于最小吸持电流值，电磁吸力小于机械反力，动、静铁芯分离而释放，同时C2经R3放电，经过约4·R3·C2时间后，U_C2＝0即可再进行“通电吸合－－吸持运行－－断电释放”的循环操作。从上述分析可知，该电路兼有保护电磁线圈的功能，当接触器或电磁铁因运动部件卡死或者电源电压过低而不能正常吸合时，电路能在启动时间后自动将JC的直流电压降低到吸持值，避免烧毁线圈，当电源出现脉冲过电压时压敏电阻Rv起保护作用。此外还有断电延时释放功能，当发生雷击等故障时，电源电压往往出现短暂消失（约0.1秒），然后很快恢复，电磁线圈通过Ve续流能使接触器或电磁铁继续保护吸合状态。

为了获得较为平稳的直流工作电压，当然也可以采用全波整流，即在Vg前面加上全桥整流电路就可以了。这个电路不仅可以在单相电源上使用，也可在多相电源上使用，只不过随着相数增加本电路的个数也相应增加罢了。

该装置既可将可控整流器与可调自控移相触发器组装在一起成为一个独立的产品，使用时该产品与接触器或电磁铁分离安装，然后用导线连接成为一个装置；也可以将可控整流器、可调自控移相触发器、电磁线圈组装在一起成为一个独立的产品，使用时用该产品代替接触器或电磁铁原有的电磁线圈；还可以将可控整流器、可调自控移相触发器、接触器或电磁铁三者组装在一起成为一个产品。

Claims

1、一种可调式自控整流消音节电装置，它包括接触器或电磁铁，其特征在于，它还包括：

一个可控整流器的输入端连接交流电源，它的输出端与接触器或电磁铁的电磁线圈相连接，其控制端受可调自控移相触发器控制；一个所述可调自控移相触发器的输入端与交流电源相连接，其输出端连接所述可控整流器的控制端，用于自动进行相位控制。