专利名称：智能型交流真空接触器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机电控制系统技术领域，具体地说是一种适用于控制用 电设备的智能型交流真空接触器。
背景技术：
现有技术的电器设备保护器通常进行缺相、过流保护，保护器种类繁多， 结构各异，其中电机缺相、过流保护是运用模拟电路，模拟电路一个特点是 抗干扰性差，电路延时性靠纯模拟电路特性设定，可修改性差，且电器如-电机上的一项断相时，该相电流急剧减小，从而使保护电路产生相应的动作， 切断电机的供电电源。由于电器在缺相情况下运行，缺相电流不为零，电器 在负荷较小的情况下，缺相的电流值与其它相的电流值比较差别不明显，容 易造成电器保护器保护动作不灵敏，对电器的缺相保护不是很可靠。另外， 传统接触器主要是以空气灭弧，触点易烧灼和氧化，工作环境要求苛刻。 发明内容
本实用新型的目的是提供一种组合式的带有三相电流一体结构互感器保 护器的智能型交流真空接触器。
本实用新型的目的是这样实现的包括带有固定架的接触器壳体，真空 管，励磁线圈，衔铁，铁芯，拨杆，拐臂，辅助触点开关，接线板，主弹簧， 辅助弹簧，其特征是在接触器壳体下部的真空管接线板上套装有一保护器; 在保护器内部设置有三相一体结构的电流互感器单元，真空管接线板插入到 电流互感器单元上的互感线圈定位柱的通孔内；电流互感器单元包括在电 流互感器的整体框架上均匀分布有三个空心互感线圈定位柱，在每个空心互 感线圈定位柱上分别设置有一个互感线圈；用于采集通过真空管接线板电流信号的互感器单元，其输出端与保护电路的数据信号处理电路输入端相连接， 该数据信号处理电路的输出端与用电设备的控制电路相连接，该控制电路的 输出端与励磁线圈相连接；数据信号处理电路还与保护电路中带有按键的显 示电路相连接。
所述的励磁线圈包括在两个骨架上分别缠绕有串连的绕组，绕组的接 线端与桥式整流电路的输出端相连接；在桥式整流电路的输入端串接有一辅 助触点开关，该辅助触点开关上还并联有一电容。
为了使工作性能更加稳定可靠，该劢磁线圈匝数为7000-8000。
上述互感器单元包括有一整体框架，在整体框架内均匀分布有三个空心
互感线圈定位柱；在该空心互感线圈定位柱上分别设置有一个互感线圈。上
述三个互感线圈的输出方式采用四线制输出。
本实用新型互感器单元内的互感线圈优化的匝数比为450-550: 1;互感
线圈匝数与矽钢片优化的片数比为450-550: 42。
上述结构的数据信号处理电路采用单片机电路来实现。 保护器的外壳与接触器壳体采用活连接的方式连接，其活连接为螺栓连
接、铰接或插接。
本实用新型具有如下优点
本实用新型为使电机保护器具有完备的功能，实现综合保护，启动躲峰 延时、过流保护延时、欠流保护延时、欠压保护延时、三相不平衡保护延时 以及保护值上下限都可根据现场要求进行设置。
主触点寿命长；智能真空接触器采用真空来弧室做作为主触点，因为触 点在真空密闭室内，不产生电弧，主触头不会被氧化，因此使接触器使用寿 命延长。
适应粉尘场所；由于传统的接触器是空气灭弧，在粉尘比较大场所使用 时，触点很容易被污染和烧灼。真空接触器不会被粉尘污染，可以用在粉尘
大的场所，因此更适合在矿山、煤矿场所等使用。
智能化、数字化和网络化；保护器部分采用微处理器，使保护功能智能化 和数字化。传统保护器的限流点设置精度很低，并且没有延时保护功能；智 能接触器不仅对限流可以任意设置，而且精度非常高，延时时间可能任意设 置，本保护器具有通讯接口，可能组成网络，实现远程监控。
接触器保护器一体化；本智能接触器与保护器可能组合一起，构成组合 式电器；也可以相互独立分开，安装维修方便。
节能型；接触器的功耗主要集中在动作线圈上，因此，线圈的功耗决定 整机功率。本接触器线圈采用直流励磁方式，并在励磁电路中加功率因数补
偿电容，使整功耗更低。传统的接触器采用交流励磁，有振动、噪声和功耗大。
三相电流互感器一体化；保护器内置三相一体化电流互感器，配备内部 电流采样电路，使其精度达到1%以上。
在内部电路中主要以微控器为核心对电流、电压采样、处理及控制全部 都以软件为基础，通过相应的算法，实现电流过流、欠流、欠压、三项不平 衡进行有效的保护，内部电路主要采用数字电路抗干扰性强。启动延时、保 护延时能根据现场需求进行自由设置，外存能记录电机的运行状态，方便作 业人员检修、维护；显示电路实时显示电机状态；整机结构简单，易于安装、 使用；电机正常工作时发光二极管发绿色光，不正常工作时发红色光。
本实用新型的电路采样设计以数字电路为主，从而避免了纯模拟电路抗 干扰差、保护时间无法根据现场情况变化更改、判断三项电源是否有缺相造 成保护灵敏度低、保护可靠性差的缺陷；该电机智能保护器可靠性高，实用 安全可靠，且产品成本低，结构简单合理，安装、使用、维护方便，应用范 围宽等特点。
图1是本实用新型的局剖结构示意简图； 图2是图1中的俯视图； 图3是本实用新型的电流互感器剖视图； 图4是本实用新型的励磁线圈原理图； 图5是本实用新型的电路方框原理图6是本实用新型保护电路中的数据信号处理电路原理图； 图7是本实用新型的带有按键显示电路的电路原理图。 ※附图主要部分的符号说明※
接触器壳体l，辅助触点开关2，拨杆3，拨杆轴4，拐臂5，接线板6， 拐臂轴7，衔铁8，铁芯9，励磁线圈IO，壳体固定架ll，主弹簧12，壳体 固定架13，保护器壳体14，数据信号处理电路板15，连接板16，真空管接 线板17，互感器单元18，螺钉19，带按键的显示电路板20，辅助弹簧21， 真空管22，保护器固定架23，显示屏24，按键25。
下面将通过实例对本实用新型作进一步详细说明，但下述的实例仅仅是 本实用新型其中的例子而已，并不代表本实用新型所限定的权利保护范围， 本实用新型的权利保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
实例l
由图1 2所示，图中的l为包括带有壳体固定架ll的接触器壳体l,在接 触器壳体1内分别设置有真空管22，励磁线圈IO，衔铁8，铁芯9，拨杆3，拨 杆轴4，拐臂5，辅助触点开关2，接线板7，主弹簧12，附助弹簧21，在接触 器壳体下部的真空管接线板17上套装有一保护器壳体14;在保护器壳体14内 部设置有三相一体结构的电流互感器单元18，真空管接线板17插入到电流互 感器单元上的空心互感线圈定位柱1801的通孔内；电流互感器单元18 (如图3 所示)包括在电流互感器的整体框架1805上均匀分布有三个空心互感线圈
定位柱1801，在每个空心互感线圈定位柱1801上分别设置有一由矽钢片1803、 绕组1802组成的互感线圈；互感线圈的匝数比为500: 1，互感线圈匝数与矽 钢片片数比为500: 42;上述三个互感线圈的输出方式采用四线制输出。上述 的保护器外壳与接触器壳体采用螺栓连接。另外，图中的1804为互感线圈骨架。
如图5所示，用于采集通过真空管接线板电流信号的电路互感器单元，其 输出端与保护电路的数据信号处理电路输入端相连接，该数据信号处理电路 的输出端与用电设备的控制电路相连接，该控制电路的输出端与励磁线圈IO 相连接；数据信号处理电路还与保护电路中带有按键25的显示电路板20相连接。
励磁线圈10 (图6中所示的JP2为励磁线圈)包括在两个骨架901上 分别缠绕有串连的绕组902，绕组的接线端与桥式整流电路D11-D14的输出 端相连接；在桥式整流电路的输入端串接有一辅助触点开关JP5 (图1中的2 部件号)，该辅助触点开关上还并联有一电容C9。
本结构在使用前，先将互感器通过三个接线插口 1806套装在接触器的接 线板上，将各互感线圈的输出线C、 D、 E和公共线F分别接到保护电路中 单片机电路的输入端(图5所示的互感器端子HGXQ,其中端子1与C连接，端 子2与D连接,端子3与E连接，端子4与F连接)。 一、智能交流真空接触器电路由以下十三部分电路构成
1、 JP4输入端与智能交流真空接触器主电源380V连接，JP4的1脚直 接进入变压器Tl的一个输入端，JP4的2脚与电阻R34 —端连接，电阻R34 另一端与变压器Tl的另一输入端连接，变压器的输出端与JP3连接，JP3 与电源输入端子AC连接；
2、 JP4的1脚与整流电路D11-D14的输入端连接，JP3的2脚与电容 C9 一端连接，电容C9另外一端与继电器Kl相连接，在电容C9的两端并联 辅助触点开关JP5输入端相连接，继电器的输出端与整流电路D11-D14输入 端连接；
3、 整流电路D11-D14输出端与励磁线圈的输入端JP2相连接；
4、 控制端子JDQ与JP6相连接，JP6的两端并联一个二极管D15， JP6 的l、 2脚与继电器K1输入端相连接；
5、 智能交流真空接触器电源电路包含Dl-D4 二极管整流电路、Cl-C3 电容滤波电路、U6和U7稳压片的稳压电路、二极管D5是电压负偏二极管 共同组成；
6、 智能交流真空接触器运算放大器电路包含运算放大器芯片U4、其外 围电阻R16—R32、稳压二极管D6-D9共同组成；
7、 智能交流真空接触器采样电路包含采样芯片U2、其外围下拉电阻 R12-R15、其外围滤波电容C5共同组成；
8、 智能交流真空接触器接收发送电路包含接收发送芯片U3、其外围滤 波电容C6共同组成；
9、 智能交流真空接触器储存电路包含储存芯片U5、其外围上拉电阻R9 和R10共同组成；
10智能交流真空接触器的单片机电路包含单片机芯片Ul、由晶振XI 及电容C7和C8构成起振电路、滤波电容C4、上拉电阻R1-R8及上拉电阻 Rll共同组成；
11智能交流真空接触器控制电路包含电阻R33、三极管Ql共同组成； 12智能交流真空接触器接线端子电路包含显示按键端子JP1、电源输入
端子AC、控制端子JDQ、数据接收和发送端子TRX、启动停止按钮端子QT、
互感器端子HGXQ;
13智能交流真空接触器带按键显示电路见带按键显示电路(如图7所
示)，其电路构成如下
① 按键S4的一端与地连接，按键S4另一端分别与显示按键端子JP1的 1脚和JP2的5脚连接；
② 按键S3的一端与地连接，按键S3另一端分别与显示按键端子JP1的 2脚和JP2的4脚连接；
③ 按键S2的一端与地连接，按键S2另一端分别与显示按键端子JP1的 3脚和JP2的3脚连接；
④ 按键Sl的一端与JP2的1脚连接，按键Sl另一端分别与电阻R40 — 端连接和JP2的2脚连接，电阻R40另一端接地，在按键Sl的两端并联电
容C0;
⑤ 显示按键端子JP1的4脚与电阻R38 —端连接，电阻R38另一端三极 管Q6的B极连接，三极管Q6的E极与Ul的1脚连接，三极管Q6的C极 基地，Ul的2脚与电源+5V连接；
⑥ 显示按键端子JP1的5脚与LD2的一端连接，LD2的另一端分别与电 阻R39的一端、二极管D的一端、显示按键端子JP1的21脚连接，电阻R39 的另一端、二极管D的另一端与电源+5V连接；
⑦ 显示按键端子JP1的6-9脚分别与电阻R34-R37的一端连接，电阻 R34-R37的另一端分别与三极管Q2-Q5的B极连接，三极管Q2-Q5的C极 分别与数码块LG364BH的C0-C3脚连接，三极管Q2-Q5的E极分别与电阻 排RP1输入端连接，电阻排RP1输出端接电源+5V连接；
⑧ 显示按键端子JP1的9-ll脚分别与电源+5V、 RST及接地连接，显示 按键端子JP1的13-14脚分别与数码块LG364BH的a-g及dp脚连接；
⑨ JP2的6脚与接地连接。
二、智能交流真空接触器电路的工作原理
该智能交流真空接触器是配合设备一起使用，把智能交流真空接触器与 设备按接线图连接好，根据设备的电参数，在启动设备之前应该把相应的电参数设置好，具体是启动时间、不平衡系数、电流上下限值、是否断电来 电自动启动、保护延迟时间等，把这些电参数保存在储存芯片里面，这些设 置是通过按键操作来设置的，参看下面图6、图7;另外启动时间和保护延时 时间均是通过单片机软件来实现，无需外接其它电路。
1 、当"启动停止按钮端子QT"接收到按钮信号INTO或者INT1为低电平， 单片机接收该低电平信号，做出相应的控制，控制三极管Ql达到控制继电 器K1闭合或者断开，使得整流电路D11-D14闭合或者断开励磁线圈JP2(图 4中的IO部件号)输入端电流，从而控制智能交流真空接触器主电路闭合或 者断开，就能控制启动或者停止；
2、 在电器设备正常工作状态下，当电信号进入到运算放大电路经其放大， 进入采样电路经其采样，进入单片机电路，单片机电路对电信号进行软件处 理，通过接线端子JP1在显示电路依次显示三项电流值。
3、 当单片机电路接收到来自按键S1-S4的电信号，经过单片机电路判断， 能做出以下操作
1) 、当按下S1键使得单片机电路复位；
2) 、当按下S2键实现菜单操作；
3) 、当按下S3键实现加操作；
4) 、当按下S4键实现减操作。
4、在电器设备非正常工作状态下，当电信号进入到运算放大电路经其放 大，进入采样电路经其采样，进入单片机电路，单片机电路对电信号进行软 件处理，通过接线端子JP1在显示电路显示错误状态，通过错误显示，能判 断是过流、欠流、过压、欠压、三项不平衡等错误状态，并把错误状态写入 储存电路芯片中，这是单片机控制三极管Q1，使得继电器K1断开，使得整 流电路D11-D14输入端断电，断开励磁线圈的电流，使得智能交流真空接触 器的主电路断开，从而达到保护电器设备目的。
5、在设置电器设备的各项电参数，通过按键S2-S4，能把电器设备的各 项电参数通过单片机保存在储存电路中，一旦写入必须通过再修改才能改变。 当单片机采集的电信号与保存的电参数进行比较，如果超出设定范围，则执 行4操作。
显示板电路包括(图7所示)电机智能保护器显示板电路，包含键盘电 路、复位电路、蜂鸣器电路、报警显示和动态扫描数码显示驱动电路组成。' 内部电路特征Sl， S2， S3， S4组成键盘电路；R40， Sl， CO组成复位电 路，其中S1为复位按钮；R39， D， LD2组成报警显示电路；R38， Q6， Ul (蜂鸣器)组成蜂鸣器电路；RP1， Q2-Q5， DS (数码块)，R34-R37组成动 态扫描数码显示电路。 原理描述
① 键盘电路当S2， S2， S4按钮按下时，JP1接口的1， 2， 3脚为低电 平；弹起时为高电平。
② S1按钮为复位键。当S1按下时，JP1的11脚为高电平，使单片机强 制复位。R40， CO组成上电复位电路。当电源加电时，R40， CO组成的RC 电路使单片机上电复位。
③ 蜂鸣器电路当JP1的4脚为高电平时，三极管Q6截止，蜂鸣器不 发声；当其为低电平时，三极管Q6导通，自振式蜂鸣器发声。 报警显示电路JP1的5脚、21脚控制LD2双色发光管，使其显示绿色(正 常)、红色(报警状态)。
④ 数码动态扫描显示驱动电路单片机把要显示的数的段码送到JP1的 13-20脚上，然后控制位选信号JP1的6-9脚其中之一，要显示的位控制信号 为低电平时，这位点亮；以同样方式控制其它位显示相应的数据。
权利要求1、一种智能型交流真空接触器，包括带有固定架的接触器壳体，真空管，励磁线圈，衔铁，铁芯，拨杆，拐臂，辅助触点开关，接线板，主弹簧，附助弹簧，其特征是在接触器壳体下部的真空管接线板上套装有一保护器；在保护器内部设置有三相一体结构的电流互感器单元，真空管接线板插入到电流互感器单元上的互感线圈定位柱的通孔内；电流互感器单元包括在电流互感器的整体框架上均匀分布有三个空心互感线圈定位柱，在每个空心互感线圈定位柱上分别设置有一个互感线圈；用于采集通过真空管接线板电流信号的互感器单元，其输出端与保护电路的数据信号处理电路输入端相连接，该数据信号处理电路的输出端与用电设备的控制电路相连接，该控制电路的输出端与励磁线圈相连接；数据信号处理电路还与保护电路中带有按键的显示电路相连接。
2、 根据权利要求1所述的智能型交流真空接触器，其特征是励磁线圈 包括在两个骨架上分别缠绕有串连的绕组，绕组的接线端与桥式整流电路 的输出端相连接；在桥式整流电路的输入端串接有一辅助触点开关，该辅助 触点开关上还并联有一电容。
3、 根据权利要求2所述的智能型交流真空接触器，其特征是劢磁线圈 距数为7000-8000。
4、 根据权利要求1所述的智能型交流真空接触器，其特征是互感线圈 的匝数比为450 550: 1。
5、 根据权利要求1所述的智能型交流真空接触器，其特征是互感线圈 匝数与矽钢片片数比为450 550: 42。
6、 根据权利要求1所述的智能型交流真空接触器，其特征是三个空心互感线圈的信号输出方式采用四线制输出。
7、根据权利要求1所述的智能型交流真空接触器，其特征是保护器的 外壳与接触器壳体采用活连接的方式连接，其活连接为螺栓连接、铰接或插接。
8、根据权利要求1所述的智能型交流真空接触器，其特征是数据信号 处理电路为单片机电路。
专利摘要一种智能型交流真空接触器，包括接触器，其技术要点是在接触器壳体下部的真空管接线板上套装有一带三相一体结构电流互感器单元的保护器；电流互感器单元包括在电流互感器的整体框架上均匀分布有三个空心互感线圈定位柱，在每个空心互感线圈定位柱上分别设置有一个互感线圈；用于采集通过真空管接线板电流信号的互感器单元，其输出端与保护电路的数据信号处理电路输入端相连接，该数据信号处理电路的输出端与用电设备的控制电路相连接，该控制电路的输出端与励磁线圈相连接；数据信号处理电路还与保护电路中带有按键的显示电路相连接。所述的接触器及保护器既可组合使用，实现对电器的实时保护，也可做为独立的接触器和保护器，控制设备配合使用。
文档编号H01H83/00GK201063324SQ20072001335
公开日2008年5月21日 申请日期2007年7月17日 优先权日2007年7月17日
发明者刘万更 申请人:刘万更