節電接觸器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種節電接觸器，包括電源電路、供電觸發脈沖產生電路、隔離耦合電路、開關轉換電路、防電源短路電路和欠壓保護電路。電源電路用于產生三路直流電壓，并供給其他電路。供電觸發脈沖產生電路產生供電觸發脈沖，其一路加到開關轉換電路，另一路通過隔離耦合電路后加到開關轉換電路，使開關轉換電路的一對開關導通，電磁線圈通電吸合。防電源短路電路用于保證供電觸發脈沖存在期間斷電觸發脈沖產生電路不輸出信號。欠壓保護電路用于當人為給控制電路斷電或電源電壓低于要求值時，電路產生斷電觸發脈沖，使開關轉換電路中的另兩只電子開關導通，使接觸器釋放復位。本實用新型節電效率高、釋放速度快、安全性能高、使用壽命長。
【專利說明】
節電接觸器
技術領域
[0001]本實用新型涉及接觸器技術領域，尤其涉及一種節電接觸器。
【背景技術】
[0002]接觸器廣泛用作電力的開斷和控制電路。現有的電磁式接觸器由吸引線圈、鐵芯、銜鐵、觸頭系統、滅弧系統或支持部分組成。當線圈通電后，產生磁場，磁通經鐵芯、銜鐵和工作氣隙形成閉合回路，產生電磁力，將銜鐵吸向鐵芯。與此同時，銜鐵還受到反力彈簧的拉力，只有當電磁吸力大于彈簧反力時，銜鐵才能可靠地被鐵芯吸住;此時直接或通過杠桿原理使動觸頭與靜觸頭接觸，為接通電路提供條件。線圈失電后靠彈簧的反力使動觸頭恢復原位，使動觸頭與靜觸頭分開，從而分斷電路。
[0003]不過傳統的接觸器存在著以下問題:1、接觸器的運行的能量損耗大；2、接觸器的控制電路中沒有采取保護措施，易造成元器件短路而燒毀;3、接觸器釋放速度慢，使用壽命短。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的之一在于提供一種節電接觸器，以解決現有接觸器耗電量大和釋放復位速度慢的問題。
[0005]本實用新型的發明目的是通過下述技術方案來實現的:
[0006]本實用新型所述的節電接觸器包括橋式整流電路ZQ，橋式整流電路ZQ的正極連接第一二極管Dl的陽極、第二電容C2的正極、第一電阻Rl的一端以及第七電阻R6的一端;所述第一二極管DI的陰極連接第一電容Cl的陽極、第一單向可控硅SCRl的陽極、第二單向可控硅SCR2的陽極、第三二極管D3的陰極，第二電阻R2的一端、第三電阻R3的一端、第四電阻R4的一端、第五電阻R5的一端以及第六電阻R6的一端;所述第一電容Cl的陰極和第二電容C2的陰極連接所述橋式整流電路ZQ的負極，所述橋式整流電路ZQ的負極接地;所述第一電阻Rl的另一端連接第一穩壓二極管DWl的陰極，所述第一穩壓二極管DWl的陽極連接第二二極管D2的陰極，所述第二二極管D2的陽極接地，所述第一穩壓二極管DWl的兩端并聯第三電容C3;所述第七電阻R6的另一端連接第二穩壓二極管DW2的陰極和第八電阻R8的一端，所述第八電阻R8的另一端通過第五電容C5接地;所述第一單向可控硅SCRl的陰極連接第三單向可控硅SCR3的陽極和線圈L的A端，所述第三單向可控硅SCR3的陰極接地，所述第三單向可控硅SCR3的控制極連接第四單向可控硅SCR4的控制極;所述第二單向可控硅SCR2的陰極連接所述第三二極管D3的陽極、第一N溝道功率場效應管VFl的漏極和線圈L的B端，所述第一N溝道功率場效應管VFl的柵極連接第二 N溝道功率場效應管VF2的柵極，所述第一 N溝道功率場效應管VFl)的源極和第二 N溝道功率場效應管VF2的源極接地;所述第二電阻R2的另一端連接三極管T的集電極和第四單向可控硅SCR4的控制極，所述三極管T的基極連接所述第二二極管D2的陰極，所述三極管T的射極和第四單向可控硅SCR4的陰極接地；
[0007]時基電路ICl的第I端口接地，所述時基電路ICl的第4端口連接其第8端口，所述時基電路ICl的第2端口連接其第6端口，所述時基電路ICl的第2-4端口分別連接所述第八電阻R8與第五電容C5之間的接點、第二 N溝道功率場效應管VF2的柵極和第二穩壓二極管DW2的陰極；
[0008]光電耦合器IC2的第1-8端口分別連接所述第四電阻R4的另一端、第二N溝道功率場效應管VF2的漏極、第三電阻R3的另一端、第四單向可控硅SCR4的陽極、第二單向可控硅SCR2的控制極、第六電阻R6的另一端、第一單向可控硅SCRl的控制極以及第五電阻R5的另一端。
[0009]進一步的，所述橋式整流電路ZQ、第一二極管Dl、第一電容Cl、第二電容C2、第七電阻R7和第二穩壓二極管DW2組成電源電路；
[0010]所述時基電路ICl、第八電阻R8和第五電容C5組成供電觸發脈沖產生電路；
[0011]所述第一N溝道功率場效應管VFl、第一單向可控硅SCRl、第二單向可控硅SCR2和第三單向可控硅SCR3組成開關轉換電路；
[0012]所述第二N溝道功率場效應管VF2、第四單向可控硅SCR4、光電耦合器IC2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5和第六電阻R6組成隔離耦合電路；
[0013]所述第一電阻Rl、第一穩壓二極管DWl、第三電容C3、第二二極管D2、第二電阻R2和三極管T組成防電源短路電路和欠壓保護電路。
[0014]本實用新型的有益效果:
[0015](I)本實用新型提供的接觸器在其工作的時間內只有控制電路消耗微量的電能，節電效率高。在額定電流10A的工作(吸合)狀態下接觸器耗電僅0.59W，明顯低于普通接觸器的耗電量。
[0016](2)本實用新型提供的接觸器釋放速度快，減輕了觸頭的燒蝕程度，延長了觸頭的使用壽命。因為該接觸器是在復位彈簧的復位彈力和永磁體與吸引線圈中電流在鐵芯中產生的磁場之間的斥力二者共同作用下復位的，所以釋放速度快，不易產生主回路電極間拉弧短路造成的生產和人身安全事故。
[0017](3)本實用新型有欠壓保護功能，安全性能高。當電網電壓低于要求的最低值時接觸器自動復位斷電。避免了電壓過低燒毀某些負載(如電動機)。
[0018](4)本實用新型提供的接觸器在工作時無噪音產生。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型所述的節電接觸器的電路連接圖；
[0020]圖2為本實用新型所述的節電接觸器的工作原理圖。
【具體實施方式】
[0021]下文將結合【具體實施方式】詳細描述本實用新型。應當注意的是，下述實施例中描述的技術特征或者技術特征的組合不應當被認為是孤立的，它們可以被相互組合從而達到更好的技術效果。
[0022]如圖1所示，本實用新型的一種節電接觸器，包括橋式整流電路ZQ，橋式整流電路ZQ的正極連接第一二極管Dl的陽極、第二電容C2的正極、第一電阻Rl的一端以及第七電阻R7的一端;第一二極管DI的陰極連接第一電容Cl的陽極、第一單向可控硅SCRl的陽極、第二單向可控硅SCR2的陽極、第三二極管D3的陰極，第二電阻R2的一端、第三電阻R3的一端、第四電阻R4的一端、第五電阻R5的一端以及第六電阻R6的一端;第一電容Cl的陰極和第二電容C2的陰極連接橋式整流電路ZQ的負極，橋式整流電路ZQ的負極接地;第一電阻Rl的另一端連接第一穩壓二極管DWl的陰極，第一穩壓二極管DWl的陽極連接第二二極管D2的陰極，第二二極管D2的陽極接地，第一穩壓二極管DWl的兩端并聯第三電容C3;第七電阻R7的另一端連接第二穩壓二極管DW2的陰極和第八電阻R8的一端，第八電阻R8的另一端通過第五電容C5接地;第一單向可控硅SCRl的陰極連接第三單向可控硅SCR3的陽極和線圈L的A端，第三單向可控硅SCR3的陰極接地，第三單向可控硅SCR3的控制極連接第四單向可控硅SCR4的控制極；第二單向可控硅SCR2的陰極連接第三二極管D3的陽極、第一 N溝道功率場效應管VFl的漏極和線圈L的B端，第一N溝道功率場效應管VFl的柵極連接第二N溝道功率場效應管VF2的柵極，所述第一 N溝道功率場效應管VFl的源極和第二 N溝道功率場效應管VF2的源極接地;第二電阻R2的另一端連接三極管T的集電極和第四單向可控硅SCR4的控制極，三極管T的基極連接第二二極管D2的陰極，三極管T的射極和第四單向可控硅SCR4的陰極接地。
[0023]時基電路ICl的第I端口接地，時基電路ICl的第4端口連接其第8端口，時基電路ICl的第2端口連接其第6端口，時基電路ICl的第2-4端口分別連接第八電阻R8與第五電容C5之間的接口、第二N溝道功率場效應管VF2的柵極和第二穩壓二極管DW2的陰極。
[0024]光電耦合器IC2的第1-8端口分別連接第四電阻R4的另一端、第二 N溝道功率場效應管VF2的漏極、第三電阻R3的另一端、第四單向可控硅SCR4的陽極、第二單向可控硅SCR2的控制極、第六電阻R6的另一端、第一單向可控硅SCRl的控制極以及第五電阻R5的另一端。
[0025]如圖2所示，本實用新型提供的接觸器包括電源電路、供電觸發脈沖產生電路、隔離耦合電路、開關轉換電路、防電源短路電路和欠壓保護電路的，其工作原理如下:
[0026](I)電源電路將220V的交流電通過整流、濾波、穩壓管削波穩壓產生分別為300V、280V、15V的三路直流電壓;300V電壓供給隔離耦合電路、開關轉換電路、防電源短路電路和欠壓保護電路;300V電壓供給防電源短路電路和欠壓保護電路的；電源電路產生的15V電壓供給供電觸發脈沖產生電路。
[0027](2)供電觸發脈沖產生電路產生供電觸發脈沖，使從給控制電路加電開始，產生持續時間為接觸器吸合所需時間的矩形脈沖，其一路加到開關轉換電路，另一路通過隔離耦合電路后加到開關轉換電路。
[0028](3)供電觸發脈沖產生電路產生的矩形脈沖使開關轉換電路的一對開關導通，電磁線圈通電吸合，主回路接通給負載供電，并靠永磁體的吸合力保持。
[0029](4)防電源短路電路用于保證供電觸發脈沖存在期間斷電觸發脈沖產生電路不輸出信號。
[0030](5)欠壓保護電路用于當人為給控制電路斷電或電源電壓低于要求值時，電路產生斷電觸發脈沖，其一路加到開關轉換電路，另一路通過隔離耦合電路后加到開關轉換電路，使開關轉換電路中的另兩只電子開關導通，電磁線圈則產生與吸合時相反的電流，在永磁體的磁場和電磁鐵的磁場間的斥力和復位彈簧的復位彈力共同作用下接觸器釋放復位，斷開主回路，停止給負載供電。
[0031]橋式整流電路ZQ、第一二極管Dl、第一電容Cl、第二電容C2、第七電阻R7和第二穩壓二極管DW2組成電源電路，橋式整流電路ZQ、第一二極管D1、第一電容Cl和第二電容C2分別組成300V、280V的供電電路，280V的直流電經第七電阻R7和第二穩壓二極管DW2消波、穩壓后產生15V的直流電供給時基電路ICl使用。
[0032]時基電路ICl、第八電阻R8和第五電容C5組成供電觸發脈沖產生電路。時基電路ICl接成單穩態電路工作模式。每次接通電源時，時基電路ICl的第3端口輸出一持續幾十毫秒的矩形脈沖，用以觸發開關轉換電路中的轉換開關。調整第八電阻R8、第五電容C5的參數，即改變了電路的時間常數RC，就調整了輸出矩形脈沖的脈沖寬度。
[0033]第一N溝道功率場效應管VFl、第一單向可控硅SCRl、第二單向可控硅SCR2和第三單向可控硅SCR3組成開關轉換電路。接觸器工作時，給控制電路接通電源，在供電觸發脈沖觸發下，第一N溝道功率場效應管VF1、第一單向可控硅SCRl導通數十毫秒，接觸器吸合，接通主回路，給負載供電。當觸發脈沖消失后第一 N溝道功率場效應管VFl截止，第一單向可控硅SCRl隨之截止，電磁線圈中不再有電流通過。
[0034]若要給控制電路斷電，斷電觸發脈沖使第二單向可控硅SCR2和第三單向可控硅SCR3導通，第一電容Cl中由充電建立的300V的直流電通過電磁線圈L放電。此時放電電流在電磁線圈中的方向與接觸器吸合時是相反的。永磁體和電磁線圈的磁場間的斥力，再加上復位彈簧的復位彈力共同作用使接觸器釋放復位，斷開主回路，給負載斷電。
[0035]第二 N溝道功率場效應管VF2、第四單向可控硅SCR4、光電耦合器IC2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5和第六電阻R6組成隔離耦合電路。
[0036]當對負載供電時，接通交流電源，時基電路ICl的第3端口輸出供電觸發脈沖，此脈沖加在第一 N溝道功率場效應管VFl和第二 N溝道功率場效應管VF2的柵極，第一 N溝道功率場效應管VFl和第二 N溝道功率場效應管VF2均導通。第二 N溝道功率場效應管VF2導通，使光電耦合器IC2的第I和第2端口內的發光二極管通電發光，光電耦合器IC2的第7和第8內的場效應管導通，使第一單向可控硅SCRl被觸發導通，電磁線圈L中產生吸合電流，經數十毫秒，接觸器吸合，接通主回路。供電觸發脈沖消失，第一 N溝道功率場效應管VFl和第一單向可控硅SCRl相繼截止。
[0037]同理，當對負載斷電時，人為的給控制電路斷電，三極管T的集電極輸出斷電觸發脈沖，此脈沖加到第三單向可控硅SCR3和第四單向可控硅SCR4的控制極，第三單向可控硅SCR3和第四單向可控硅SCR4導通，第四單向可控硅SCR4導通，使第二單向可控硅SCR2也導通，電磁線圈L中產生與上方向相反的電流，在永磁體磁場和電磁線圈磁場的斥力和復位彈簧的復位彈力的共同作用下，接觸器釋放復位。當線圈中的電流小于單向可控硅的維持電流后，第二單向可控硅SCR2和第三單向可控硅SCR3截止。
[0038]第一電阻R1、第一穩壓二極管DWl、第三電容C3、第二二極管D2、第二電阻R2和三極管T組成防電源短路電路和欠壓保護電路。防電源短路電路的功能就是保證供電觸發脈沖存在期間斷電觸發脈沖產生電路不輸出信號，避免了開關轉換電路中的四只電子開關都接通或接通不該接通的兩只開關，從而有效避免電源短路燒毀開關。欠壓保護電路的作用是當人為給控制電路斷電或電源電壓低于要求值時，電路產生斷電觸發脈沖，使電磁線圈中產生與接通電源時方向相反的電流，接觸器釋放復位，斷開主回路，停止給負載供電。
[0039]防電源短路的完整電路由第一電阻Rl、第二電阻R2、第一穩壓二極管DWl、第三電容C3、第二二極管D2和三極管T組成，其中的第三電容C3和第一穩壓二極管DWl是最關鍵的元件，此二元器件成本低廉，電路簡單。當接通交流電源時，280V的直流電壓加到第一電阻Rl、第一穩壓二極管DWl、第三電容C3、三極管T的基極所組成的支路兩端，由于第三電容C3兩端的電壓不能突變，電壓剛加上的瞬間第三電容C3近似短接，按所用元件參數，在電壓很低(和最終的280V相較)的時候，可看作只有第一電阻Rl起限流作用，三極管T即刻飽和導通。以后隨時間的延續，因電源對第三電容C3充電的進行，三極管T飽和導通的程度減小，繼而有進入放大區的趨勢。因為280V的電壓上升的極快，調整電路參數使在幾十毫秒的時間內三極管T仍是飽和導通的。
[0040]在三極管T飽和導通的狀態結束以前，280V的電壓早已升到不需要考慮第三電容C3的“短接”作用，三極管T也會處于飽和導通的狀態(S卩280V的電壓已經增高到第一穩壓二極管DWl的穩定電壓以上)。所以在剛加電時供電觸發脈沖存在的數十毫秒內不會有斷電觸發脈沖與其同時加到開關轉換電路，從而有效避免了對300V直流電源的短路。
[0041]電路中第二二極管D2是對三極管T的基極起到反壓保護的作用。
[0042]欠壓保護電路主要是在第一電阻Rl的支路中串聯一個第一穩壓二極管DWl，該欠壓保護動作靈敏、可靠。當電網電壓變化到低于要求值時，第一穩壓二極管DWl就截止，三極管T進入放大狀態甚至截止，在三極管T未截止之前，當電網電壓降低到使三極管T的集電極電壓大于第三單向可控硅SCR3和第四單向可控硅SCR4的觸發電壓時，300V的直流電壓就通過第二單向可控硅SCR2和第三單向可控硅SCR3供給電磁線圈與吸合時方向相反的電流，接觸器釋放復位，主回路斷開。
[0043]當人為的給控制電路斷電時，因第二電容C2的電容量很小(IuF)，280V的直流電壓急劇下跌，接觸器立即復位斷開主回路。
[0044]本實用新型與傳統接觸器相比的優勢如下:
[0045](I)本實用新型提供的接觸器在其工作的時間內只有控制電路消耗微量的電能，節電效率高。在額定電流10A的工作(吸合)狀態下接觸器耗電僅0.59W，明顯低于普通接觸器的耗電量。
[0046](2)本實用新型提供的接觸器釋放速度快，減輕了觸頭的燒蝕程度，延長了觸頭的使用壽命。因為該接觸器是在復位彈簧的復位彈力和永磁體與吸引線圈中電流在鐵芯中產生的磁場之間的斥力二者共同作用下復位的，所以釋放速度快，不易產生主回路電極間拉弧短路造成的生產和人身安全事故。
[0047](3)本實用新型有欠壓保護功能。當電網電壓低于要求的最低值時接觸器自動復位斷電。避免了電壓過低燒毀某些負載(如電動機)。
[0048](4)本實用新型提供的接觸器在工作時無噪音產生。
[0049]當然應意識到，雖然通過本實用新型的示例已經進行了前面的描述，但是對本實用新型做出的將對本領域的技術人員顯而易見的這樣和其他的改進及改變應認為落入如本文提出的本實用新型寬廣范圍內。因此，盡管本實用新型已經參照了優選的實施方式進行描述，但是，其意并不是使具新穎性的設備由此而受到限制，相反，其旨在包括符合上述公開部分、權利要求的廣闊范圍之內的各種改進和等同修改。
【主權項】
1.節電接觸器，其特征在于，包括橋式整流電路(ZQ)，橋式整流電路(ZQ)的正極連接第一二極管(Dl)的陽極、第二電容(C2)的正極、第一電阻(Rl)的一端以及第七電阻(R7)的一端;所述第一二極管(Dl)的陰極連接第一電容(Cl)的陽極、第一單向可控硅(SCRl)的陽極、第二單向可控硅(SCR2)的陽極、第三二極管(D3)的陰極，第二電阻(R2)的一端、第三電阻(R3)的一端、第四電阻(R4)的一端、第五電阻(R5)的一端以及第六電阻(R6)的一端;所述第一電容(Cl)的陰極和第二電容(C2)的陰極連接所述橋式整流電路(ZQ)的負極，所述橋式整流電路(ZQ)的負極接地;所述第一電阻(Rl)的另一端連接第一穩壓二極管(DWl)的陰極，所述第一穩壓二極管(DWl)的陽極連接第二二極管(D2)的陰極，所述第二二極管(D2)的陽極接地，所述第一穩壓二極管(DWl)的兩端并聯第三電容(C3);所述第七電阻(R7)的另一端連接第二穩壓二極管(DW2)的陰極和第八電阻(R8)的一端，所述第八電阻(R8)的另一端通過第五電容(C5)接地;所述第一單向可控硅(SCRI)的陰極連接第三單向可控硅(SCR3)的陽極和線圈(L)的A端，所述第三單向可控硅(SCR3)的陰極接地，所述第三單向可控硅(SCR3)的控制極連接第四單向可控硅(SCR4)的控制極;所述第二單向可控硅(SCR2)的陰極連接所述第三二極管(D3)的陽極、第一 N溝道功率場效應管(VFl)的漏極和線圈(L)的B端，所述第一 N溝道功率場效應管(VFl)的柵極連接第二 N溝道功率場效應管(VF2)的柵極，所述第一 N溝道功率場效應管(VFl)的源極和第二N溝道功率場效應管(VF2)的源極接地;所述第二電阻(R2)的另一端連接三極管(T)的集電極和第四單向可控硅(SCR4)的控制極，所述三極管(T)的基極連接所述第二二極管(D2)的陰極，所述三極管(T)的射極和第四單向可控硅(SCR4)的陰極接地； 時基電路(ICl)的第I端口接地，所述時基電路(ICl)的第4端口連接其第8端口，所述時基電路(ICl)的第2端口連接其第6端口，所述時基電路(ICl)的第2-4端口分別連接所述第八電阻(R8)與第五電容(C5)之間的接點、第二 N溝道功率場效應管(VF2)的柵極和第二穩壓二極管(DW2)的陰極； 光電耦合器(IC2)的第1-8端口分別連接所述第四電阻(R4)的另一端、第二 N溝道功率場效應管(VF2)的漏極、第三電阻(R3)的另一端、第四單向可控硅(SCR4)的陽極、第二單向可控硅(SCR2)的控制極、第六電阻(R6)的另一端、第一單向可控硅(SCRl)的控制極以及第五電阻(R5)的另一端。2.如權利要求1所述的節電接觸器，其特征在于，所述橋式整流電路(ZQ)、第一二極管(Dl)、第一電容(Cl)、第二電容(C2)、第七電阻(R7)和第二穩壓二極管(DW2)組成電源電路； 所述時基電路(IC1)、第八電阻(R8)和第五電容(C5)組成供電觸發脈沖產生電路； 所述第一N溝道功率場效應管(VFl)、第一單向可控硅(SCRl)、第二單向可控硅(SCR2)和第三單向可控硅(SCR3)組成開關轉換電路； 所述第二 N溝道功率場效應管(VF2)、第四單向可控硅(SCR4)、光電耦合器(IC2)、第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第五電阻(R5)和第六電阻(R6)組成隔離耦合電路； 所述第一電阻(Rl)、第一穩壓二極管(DWl)、第三電容(C3)、第二二極管(D2)、第二電阻(R2)和三極管(T)組成防電源短路電路和欠壓保護電路。
【文檔編號】H01H47/02GK205452169SQ201620262421
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月31日
【發明人】李正庭
【申請人】李正庭