专利名称：电磁铁、接触器的节能防烧器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种节能、防烧器，具体说涉及一种电磁铁以及安装有电磁铁的接触器一类电器使用的节能、防烧、去噪声的装置，属于电子技术领域。本申请提出了二极管浮地放电技术，压敏电阻保护技术，恒流开关技术等，借以提高所述节能防烧器对电网过压、欠压、高温、低温及频繁启动的适应性和工作可靠性。所述节能防烧器包括启动电源，保持电源和电子开关三部分，本申请技术内容集中于电子开关部分。
CN91229511.2号专利给出了上述节能防烧器的一种技术方案，提出了浮地放电技术，较成功地解决了电磁铁或接触器一类使用它的电器的频繁启动能力问题。但是实践证明，这种技术方案还存在下述缺点1.当电网电压大幅度变化时(例如220V±60V)，电子开关单向晶闸管启动导通时间相差悬殊，过电压时导通时间一般是欠电压导通时间的3倍。如果将产品设计成适应欠电压型则过电压时启动电流会比欠电压时大2～4倍，当频繁启动时可能烧坏晶闸管甚至烧毁线圈。即使不频繁启动也因电流较大不得不采用较大功率的晶闸管，增加了产品成本。如果将产品设计成适应过电压型则欠电压时，启动电流太小以至于不能可靠启动，当然更谈不上频繁启动。
2.当产品使用环境温度变化很大时(例如－10℃～60℃)，电子开关单向晶闸管的开启触发电流相差极大，因而其导通时间也会相差极大(例如相差2～4倍)，其结果与上述电压大幅度变化相似。
3.晶闸管控制电路采用半波整流，对控制电容的充电具有较大的脉动分量，这就不容易保证晶闸管按时关闭，使电路的可靠性大为下降。
4.浮地放电电阻总和不能太少，否则不是电容充电失效就是分流作用太大使触发失效，不利于更快的频繁启动。
5.万一控制失效必然造成电磁铁等电器的线圈烧毁，没有防止线圈烧毁的措施。
6.浪涌电压可能击穿降压电容或晶闸管。
7.启动结束时整流桥输出端会出现高压冲击，常烧毁二极管。
本实用新型目的就在于提出一系列技术措施来解决上述问题，使得新型节能防烧器能适应过欠电压、高低温环境和频繁启动，并保证节能防烧器在任何情况都能安全可靠地工作。
本实用新型的具体技术措施如下1.在晶闸管的阴极上串接一只恒流电阻，当过压或高温造成启动电流过大时，该电阻的压降也增大，使得产生触发电流的压降减小从而减小了触发电流，使晶闸管的导通时间和导通角减小，从而减小启动电流。相反，当欠压或低温工作时，启动电流减小从而使恒流电阻压降减小导致触发电流增大，延长导通时间并增大导通角从而增加启动电流。这一措施较好地解决了所述防烧器对电压及温度大范围变化的适应性，也便于实现频繁启动。
2.采用基本上不受电压和温度影响的压控型电子开关，例如场效应管这样的电子开关。
3.晶闸管控制电路采用全波限流整流对控制电路充电，可大大减小交流分量，提高触发的可靠性。
4.对触发信号进行滤波，将所述交流分量滤除。
5.在控制电容负极上接放电二极管。
6.设置防烧保险电阻保护线圈。
7.不仅直流侧，而且交流侧设置压敏电阻。直流侧压敏电阻是保护整流二极管而交流侧压敏电阻则是保护晶闸管和降压电容。
下面通过对实施例的叙述进一步说明上述技术措施。
图1是采取上述1、4、5、6、7项措施的示图，作为第1实施例；图2是采取上述1、3、5、6、7项措施的3幅示图，作为第2、第3、第4、第5实施例；
图3是将降压电容换成变压器降压的示图，作为第6、第7、第8、第9实施例。
图4是采用压控型电子开关的第10实施例。
参照图1所示，流控型开关管单向晶闸管［1］及其控制电路构成了所述电子开关。晶闸管导通时将降压电容［11］短接，大电流启动，此时为启动电源。晶闸管关闭后电容［11］降压小电流保持，此时为保持电源。整流桥［14］的直流输出端并接有压敏电阻［15］和线圈［16］(电磁铁或装有电磁铁的其它电器的励磁线圈)。限流电阻［4］、控制电容［3］、触发二极管［2］三者串联经稳压管［9］稳压触发及放电电阻［6］和［10］构成半波整流限流电路及浮地放电的细节在专利CN91229511.2中已经叙述，这里不再重复。这里强调的是(1)在晶闸管［1］的阴极串接上一只恒流电阻［5］，当电压升高或温度升高导致晶闸管［1］通过电流增加时，电阻［5］上的压降随之增大，因而由稳压管［9］限制的触发电压的有效部分值下降，相当于改用了较小稳压值稳压管，从而又降低了晶闸管［1］通过的电流，反之情况相反。这样，电阻［5］就起到了稳定电流的作用，使所述节能防烧器能适应电压、温度大范围变化。电阻［5］的另一端是所述浮地。
(2)在控制电容［2］的阴极和浮地之间，并接一只滤波电容［7］，借以滤除触发信号中的交流分量。
(3)电容［7］的两端并联一只放电二极管［8］。当进行浮地放电时，它将电阻［6］短接，缩短了放电时间，有利于频繁启动。
(4)在降压电容［11］两端并接压敏电阻，既保护该电容又保护晶闸管［1］。它们在电阻［5］外侧的并接点可移到内侧与晶闸管［1］阴极相接，此时可用电阻［5］代替电阻［13］。
(5)在主回路中的交流侧串有保险电阻［13］，在有可能烧毁线圈［16］时首先烧断该电阻以便切断电源。保险电阻还可以串在主回路的直流侧。
本实施例中，电阻［6］可以取消，也可以将其下端接在晶闸管［1］的阴极上。
参阅图2A所示，这里采用了两只分别接于交流输入端的限流电阻［4］、［19］及整流二极管［17］、［18］，对控制电容［3］进行全波整流限流充电控制触发。电阻［4］及［19］的另一端与电容［3］正极相接使交流源的正负半周都能对电容［3］充电。若交流输入的上端电位高为正半周，则正半周工作情况与图1示实施例1相同；当负半周供电时，串接在电阻［5］和整流桥［14］之间的二极管［18］就起到了隔离作用而使电流能路经限流电阻［19］对电容［3］继续充电。与晶闸管［1］反向并联的二极管［17］是为这种负半周充电打开一个通路。其它电路及元器件功能与实施例1相似。在这里，滤波电容［7］可以取消，电阻［6］可以取消，二极管［17］的正极可以改接在电阻［5］的另一端上，这里的浮地是二极管［17］、［18］的阳极联结点。电阻［19］的下端可以改接在二极管［18］的阴极。［11］、［12］器件在电阻［5］外侧的并接点可以移到内侧与［1］的阴极相接。
图2B所示为图2A所示的实施例的另外一种设计作为第3实施例。图2B与图2A的区别在于整流二极管［17］、［18］不再是与晶闸管并联、串联，而是完全对称地把触发电流引至晶闸管的两侧(阴极侧含电阻［5］)，也就是说，整流二极管［17］、［18］的阳极都接在器件［6］、［7］、［8］、［9］、［10］的并联点上，这一点是浮地。而它们的阴极分别接在晶闸管［1］的阳极和阴极串接恒流电阻后的端子上。而电容［11］和电阻［12］在这个端子上的并联点可移至晶闸管的阴极上，此时电阻［5］可以代替电阻［13］。电阻［4］、［19］也可以对称地接在晶闸管［1］的两侧。
在上述实线图的基础上，再增加虚线图部分，就构成了全波整流的启动电源，构成第4个实施例。其方法是完全对称地在［1］、［5］器件两端反向并接另一只单向晶闸管［20］及其阴极串联的恒流电阻［22］，晶闸管［20］的触发二极管［21］也对称地将其阳极与触发二极管［2］的阳极相接。它们的另一种接法如图2C所示，在这里完全对称的特点就更加突出，它表示了第5个实施例。在该实施例中，恒流电阻［22］被串接在晶闸管［1］的阳极，二极管［17］、［18］也完全对称地接在两只完全相同的恒流电阻［22］、［5］的两外端，晶闸管［1］、［20］反向并联，电容［11］及电阻［12］并联在晶闸管［1］、［20］的两并联点之间。两只触发二极管［2］、［21］接法与图2B一样，图中小园圈以外的电路与图2B一样故省略。
上述实施例中的所述全波限流整流电路中的整流二极管可采用4只，即另外两只二极管分别与限流电阻［4］、［19］串联后再与电容［3］相接，以减小在这两只电阻上的能耗。
图3所示为上述实施例中电容［11］降压，改为变压器［24］降压的四个实施例。在这四个实施例中的电子开关除了取消电容［11］外与上述实施例的电子开关完全一样。为了简单，在这里，单晶闸管电子开关用［23］标示的单元表示，简称为单向开关［23］。同样地，双单向晶闸管电子开关简称为双向开关［25］。按这样的简化，图3A给出了启动时单向开关［23］半波整流，保持时变压器付边进行二极管［26］半波整流，启动保持均用二极管［27］续流的实施例6。变压器输入端一侧与开关［23］一侧相接，另一端与付边一端、续流二极管［27］阳极、压敏电阻［15］的一端及线圈［16］的一端接在一起。开关［23］另一侧与整流二极管［26］的阴极、二极管［27］的阴极、压敏电阻［15］的另一端及线圈［16］的另一端联在一起。开关［23］、［25］中的压敏电阻［12］可以用阻容吸收电路取代。
图3B与图3A的差别仅在于保持时进行全波整流。当半波整流启动时续流依靠的是对变压器［24］付边整流的全波整流桥［14］，即开关［23］的另一侧接在桥［14］的正极上而桥［14］的负极与变压器输入端的另一侧、电阻［15］的一端、线圈［16］的一端相接、这样的设计作为第7实施例。
第8实施例由图3C所示，这里采用了双向开关［25］对启动进行全波整流而保持则为半波整流。因而，变压器［24］的交流输入端一侧经开关［25］接全波整流桥［28］交流侧，［28］的另一交流侧与变压器输入端的另一侧相接。变压器［24］付边的一端通过整流二极管［26］接在桥［28］的正极上，另一端接在桥［28］的负极上。
第9实施例与第8实施例不同之处仅在于保持时为全波整流。变压器的付边作为整流桥［29］的交流侧而直流侧则与桥［28］的直流侧并联。图3D示出了第9实施例的特点。
上述9个实施例的电子开关也可以是晶闸管换成晶体三极管，都属于流控型开关元件。下述的第10实施例采用了压控型开关元件，因而不再需要恒流电阻。
参照图4所示，电子开关以场效应管［30］为基础，其栅源极间并接有稳压二极管［31］和分压电阻［32］，其漏栅极间并接有由电阻［33］和电容［34］串接成的阻容控制电路以及另外一只分压电阻［35］。电容［34］的正极接一只放电电阻［36］到浮地上(源极上)，稳压管［31］代替了放电二极管。这个电路在电网交流电经桥［37］全桥整流后经电子开关向线圈［16］供电。启动时电子开关全相角打开，电容［34］充电完毕，场效应管［30］受控于分压电阻［32］进行保持供电，选择合适的分压比可得到合适的保持电流。
实施例10中所述电子开关可只用于半波整流启动，这时图3中的单向开关［23］可换成这种电子开关，但要取消分压电阻［32］、［35］，并用整流或滤波等方法消除对电容［34］充电中的交流分量。自然地图1、图2中的以单向晶闸管［1］为基础的单向开关也可以换成这种电子开关。
实践证明，上述技术措施真正解决了电磁铁的节能、防烧和频繁启动问题。
权利要求1.一种电磁铁、接触器使用的节能、防烧器，它包括启动电源、保持电源、电子开关三部分，其特征是A.在流控型开关管的输出端(例如晶闸管的阴极)串接有恒流电阻[5][22]，由限流电阻[4]、控制电容[3]、触发二极管[2]串接及在电容[3]阴极与浮地之间并接一只滤波电容[7]、一只放电二极管[8]和一只放电电阻[6]构成半波整流限流电路，或由限流电阻及整流二极管构成全波整流限流电路对所述电容[3]充电，一只降压电容[11]和一只压敏电阻[12]一起并联在上述流控型开关管两端；B.所述电子开关[23]被串接在变压器[24]的交流输入端一侧及所述变压器[24]付边输出整流后的正极之间，负极则接在该变压器输入端的另一侧，所述电子开关[25]被串接在所述变压器[24]交流输入端一侧及整流桥[28]的交流侧一端之间，交流侧的另一端则接在该变压器输入端的另一侧，该变压器的付边输出整流后的正负极分别与所述桥[28]的正负极并联；C.所述电子开关是压控型开关，该开关的场效应管[30]的栅源极间并接有稳压二极管[31]和分压电阻[32]，其漏栅极间并接有一只分压电阻[35]、并接有阻[33]容[34]控制电路，放电电阻[36]一端接浮地，一端接电容[34]的正极；D.主回路中串接有防烧保险电阻[13]。
2.根据权利要求1所述节能防烧器，其特征是所述浮地是整流二极管［17］、［18］的阳极，也可以是恒流电阻［5］的另一端，也可以是场效应管的电流输出端，全波整流限流电路与滤波电容［7］可以并存，也可半波整流限流和全波整流限流电路任取一种连接，后者电路中可以取消电容［7］。
3.根据权利要求1所述节能防烧器，其特征是与所述放电二极管［8］并联的电阻［6］可以取消；所述整流二极管［17］［18］可以并串在主回路中，也可以对称地将它们的阴极分别接在晶闸管［1］的两侧而阳极接在所述浮地上；限流电阻［4］［19］可以分别引自交流输入端也可以对称地接在晶闸管［1］的两侧；所述降压电容［11］及压敏电阻［12］并联后可以一端接管［1］的阳极，另端接整流桥［14］的一只交流输入端，当由两只单晶闸管［1］［20］反并联构成双向开关时，它们还可以完成对称地接在这两只晶闸管的并联点上，此时恒流电阻［5］［22］完全对称地串接在所述并联点两侧，而阳极相接在控制电容［3］上的触发二极管［2］、［21］也完全对称地分别接在所述两只晶闸管［1］、［20］的触发极上。
4.根据权利要求1所述节能防烧器，其特征是所述开关［23］、［25］的阻容吸收电路与压敏电阻［12］可以并存，也可以任取一种接线。
5.根据权利要求1所述节能防烧器，其特征是所述变压器［24］降压后整流电路可以是全波整流桥［14］、［29］，也可以是半波二极管［26］整流、及与其阴极相接的二极管［27］或桥［28］续流，它们的直流输出端与启动电源直流输出端并联且与压敏电阻［15］并联。
6.根据权利要求1所述节能防烧器，其特征是所述电子开关可以是单向开关，也可以是双向开关，双向开关是由单向开关的对称式反向并联而成；启动时，单向开关半波整流与其输出端相接的二极管［27］或桥［14］续流，双向开关输出接整流桥［14］或［28］的交流侧。
7.根据权利要求1所述节能防烧器，其特征是所述保险电阻［13］可由所述恒流电阻［5］取代。
专利摘要本实用新型提出一种新型的电磁铁、接触器的节能、防烧和去噪声的装置，其特点是利用电子开关来切换双直流源，但不影响原电磁铁、接触器的频繁起动能力且适用于过电压、欠电压，高温、低温工作。包括启动电源，保持电源、电子开关三部分。本实用新型采用了二极管或稳压管浮地放电技术、压敏电阻保护技术和恒流启动技术，借以实现上述功能。
文档编号H01F7/18GK2146771SQ9223979
公开日1993年11月17日 申请日期1992年11月16日 优先权日1992年11月16日
发明者蔡礼君, 邓警玲 申请人:蔡礼君