专利名称：节电交流接触器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种带有节电装置的交流接触器、一种节电交流接触器。
在低压电器领域，为了解决交流接触器电磁系统功耗大的问题，人们采用了交流接触器直流运行的方法，设计出带有节电装置的交流接触器，常见的有两类一类是所带的节电装置要占用一个辅助触头，它是在电磁系统衔铁吸合后，断开常闭触头，而转换为吸持，如带有变压器式节电装置的交流接触器、带有电容降压限流式节电装置的交流接触器；另一类是所带的节电装置无需占用辅助触头，使用时无需对原交流接触器进行任何改动。如中国专利局《实用新型专利公报》于1990年6月20日公告的、申请号是89204500.0、名称是“交直流两用接触器无声运行节电器”的专利申请，带有这种节电装置的交流接触器是利用该节电装置的导通角变换器来实现吸合与吸持的转换。显然，后者相对前者来说，结构上要简单，操作上会更方便。但是，这种包括导通角变换器的节电装置，其转换特性不是很好，从而影响了带有这种节电装置的交流接触器的转换特性，使交流接触器吸合及分断性能变差。
本实用新型的目的是解决现有的带有节电装置的交流接触器存在的上述问题，提供一种其节电装置无需占用辅助触头，而且转换特性好的节电交流接触器，这种智能型节电交流接触器还可带有断相保护电路。
实现本实用新型目的的技术方案是这样的。一种节电交流接触器，包括铁芯、线圈、触头、节电装置。节电装置包括电源电路、滤波电路、控制电路、执行电路；其特点是节电装置的控制电路采用了开关电源技术和脉宽调制控制技术。它包括由CMOS集成电路与非门I2与电阻R3、二极管D3、电阻R4、二极管D4及电容C3组成的施密特与非门振荡电路和由CMOS集成电路与非门I1与电阻R2、电容C2组成的延时电路。这样，电源电路的电压信号经滤波电路的滤波稳压后，供给控制电路的与非门I1、与非门I2做工作电源用。与非门I2与电阻R3、二极管D3、电阻R4、二极管D4及电容C3组成的施密特与非门振荡电路输出振荡信号，经由与非门I1与电阻R2、电容C2组成的延时电路，来控制执行电路功率器件T1的导通角，使之处于开关工作状态，保证电路在起动的瞬间，功率器件T1处于饱和导通状态，给线圈输入高电压、大电流，使铁芯可靠吸合；延时一段时间后，功率器件T1的导通角变小，给线圈输入低电压、小电流，来维持铁芯吸合，该节电接触器正常运行。
如上所述的节电交流接触器，为了改善其节电装置控制电路中所使用的CMOS集成电路的可靠性和稳定性，控制电路还包括CMOS集成电路与非门I3和与非门I4，与非门I4经限流电阻R6与滤波电路连接，与非门I3连接在与非门I4和由与非门I2与电阻R3、二极管D3、电阻R4、二极管D4及电容C3组成的施密特与非门振荡电路之间。
如上所述的节电交流接触器，它还包括断相保护电路，该断相保护电路包括由二极管D14～D19构成的桥式整流电路III、由光耦合器GD及电阻R13、电阻R14、电容C6、电容C7构成的光耦合电路、由三极管GB及电阻R15构成的放大电路。供电电源(三相)的电压信号经桥式整流电路III后输给光耦合器GD二极管部分、光耦合器GD三极管部分与输出的电压信号经放大电路的三极管GB倒相输给节电装置控制电路的与非门I4。在供电电源(三相)工作正常情况下，光耦合器GD脚4、脚5导通，输出呈低电位，经放大电路的三极管GB倒相后输出高电位，使得节电装置控制电路的与非门I4的输入端(脚12、脚13)为高电位，与非门I2的输入端(脚5)也为高电位，节电装置工作正常。在供电电源(三相)工作不正常(断相)情况下，则反之，光耦合器GD输出呈高电位，三极管GB输出低电位，与非门I4的输入端为低电位，与非门I3的输出也为低电位，则节电装置控制电路的与非门I2的输入端(脚5)为低电位，施密特与非门振荡电路停止振荡，没有信号输给与非门I1，执行电路的功率器件关闭，线圈失电，该智能节电交流接触器停止运行。
如上所述的智能节电交流接触器，节电装置的电源电路包括由二极管D5～D8构成的桥式整流电路I，供电电源电压信号一路经该桥式整流电路I整流后供给线圈作直流起动及直流维持运行；另一路经该桥式整流电路I中的一个二极管D7半波整流及电阻R7降压后供给节电装置的滤波电路。
如上所述的智能节电交流接触器，节电装置的电源电路包括由二极管D9～D12构成的桥式整流电路II，供电电源电压信号一路经由电阻R8与电容C5并联而成的降压电路降压，再经桥式整流电路II整流后供给滤波电路、控制电路；另一路经二极管D9半波整流后供给线圈作直流起动及直流维持运行。
下面通过附图详细介绍本实用新型。
图1是本实用新型实施例节电装置原理图之一(滤波、控制、执行部分)；图2是本实用新型实施例断相保护电路原理图；图3是本实用新型实施例节电装置原理图之二(电源部分I)；图4是本实用新型实施例节电装置原理图之三(电源部分II)。
如图1所示是节电交流接触器节电装置原理图(滤波电路、控制电路、执行电路部分)。电源电路的电压信号分两路输入，一路由B、C两端直接供给线圈，一路由A、C两端经滤波电路的滤波电容C4、泄放电阻R5、稳压管D2供给控制电路。控制电路包括与非门I2和电阻R3-二极管D3、电阻R4-二极管D4及电容C3组成的施密特与非门振荡电路、与非门I1和电阻R2、电容C2组成的延时电路、以及与非门I4和与非门I3。与非门I4的两输入端(脚12、脚13)并接后经限流电阻R6与滤波电路连接，与非门I4的接地端(脚7)与电路的接地端连接，与非门I3的两输入端(脚1、脚2)并接后和与非门I4的输出端连接，与非门I2的一输入端和与非门I3的输出端连接，与非门I2的另一输入端(脚6)经电容C3与电路的接地端(C端)连接，电阻R3与二极管D3串接后，电阻R4与二极管D4串接后均连接在与非门I2的输出端(脚4)与另一输入端(脚6)之间，前者构成电容C3的充电回路，后者构成电容C3的放电回路。与非门I1的一输入端(脚9)和与非门I2的输出端(脚4)连接，限流电阻R3连接在与非门I1的另一输入端(脚8)与电路的高电位端(A端)连接，与非门I1的输出端与执行电路连接。执行电路包括功率器件T1和电阻R1、电容C1，控制电路的与非门I1输出端经电阻R1、电容C1并联电路滤波整形后与功率器件T1连接，功率器件T1的输出与线圈的一端连接。图中J是线圈，二极管D5并接在线圈J的两端作续流用，与非门I1～I4可选用CMOS集成电路，功率器件T1可选用MOS功率器件。
如图2所示是节电交流接触器断相保护电路，它包括由二极管D14-D19构成的桥式整流电路III、由光耦合器GD及电阻R12、电阻R13、电阻R14、电容C6、电容C7构成的光耦电路、由三极管GB及电阻R15构成的放大电路。桥式整流电路III与供电电源(三相)之间分别连接有限流电阻R9、R10、R11。电阻R13是降压电阻，光耦合器GD的二极管部分与电阻R13串接后连接在桥式整流电路III的输出端，电阻R12是回路电阻，电阻R14是限流电阻。三极管GB1的输入端经电阻R15与光耦合器GD的输出端(脚5)连接，三极管GB1的输出端与节电装置控制电路与非门I4的输入端(脚12、脚13)连接，图中电容C6连接在光耦器GD三极管部分的输入端(脚3)与输出端(脚5)之间，其作用是提高光耦合器GD的输入灵敏度；电容C9连接在光耦合器GD三极管部分的输出端(脚5)与电路的接地端之间，其作用是对光耦合器延迟抗干扰用。
如图3所示是节电交流接触器节电装置原理图之二(电源部分I)，它包括一个由二极管D5～D8构成的桥式整流电路I。该电源电路I分两路一路由桥式整流电路I整流后供给线圈，一路由二极管D7半波整流、电阻R1降压后供给滤波电路、控制电路，从图中可知，此电源电路I专为供电电源为AC220V时所设计。
如图4所示是节电交流接触器节电装置原理图之三(电源部分II)，它包括一个由二极管D9～D12构成的桥式整流电路II。该电源电路II分两路一路是供电电源电压信号经由电阻R8与电容C5并联两成的降压电路降压再经桥式整流电路II整流后供给滤波电路、控制电路；另一路经二极管D9半波整流后供给线圈。从图中可知，此电源电路II专为供电电源为AC380V时所设计。
从上述可知，在节电交流接触器起动时，线圈输入直流电压，同时电源电路的电压信号经滤波电路的滤波电容C4、泄放电阻R5、稳压管D2的滤波稳压后供给CMOS集成电路。包括与非门I2的施密特与非门振荡电路是一个可控振荡电路，与非门I2具有不同的上升阈电平和下降阈电平，若初态时与非门I2输出端为高电位，则会经电阻R3、二极管D3对电容C3上充电，至电容C3的电压达到上升阈电平时，与非门I2输出端就会跳变为低电平，这时电容C3会经电阻R4、二极管D4对与非门I2输出端放电，至电容C3上电压达到下降阈电平时，与非门I2输出端就会跳变为高电平，如此反复，并可将此振荡频率设计为高于音频。包括与非门I1的延时电路，在节电交流接触器起动的瞬间，电源电路的电压信号经电阻R2限流对电容C2充电，在短时间内充至电容C2上的电压达到与非门I1的上升阈电平，在这短时间内与非门I1输出端呈高电平，使MOS功率器T1全导通，而给线圈输入高电压、大电流，使铁芯可靠吸合。过后，电容C2上的电压已达到与非门I1的上升阈电平，则由与非门I2输出的电压信号去控制与非门I1的输出端。与非门I1输出的电压信号经电阻R1、电容C1滤波整形后去控制MOS功率器件T1的导通角，使之以较低的电压、较小的电流供给线圈，以维持节电交流接触器的正常运行。此外，将断相保护电路应用于该智能型节电交流接触器，在供电电源(三相)正常的情况下，光耦合器GD脚4与脚5导通，光耦合器GD输出呈低电位，经三极管GB1倒相后，输出高电位，由于三极管GB1的输出端与节电装置控制电路与非门I4的输入端(脚12、脚13)连接，与非门I4的输入端为高电位，与非门I2一输入端(脚5)也为高电位，控制电路工作正常。在供电电源(三相)不正常即断相的情况下，三相桥式整流电路变成单相桥式整流电路，同时完好的两相中的电阻是串联的，整流后的峰值电流也略低，故光耦合器GD脚4与脚5截止，光耦合器输出会跳变的高电位，三极管GB输出迅速地变为低电位，节电装置控制电路与非门I4的输入端(脚12、脚13)为低电位，与非门I2一输入端(脚5)也为低电位，施密特与非门振荡电路停止振荡，没有信号输给与非门I1，MOS功率器件T1关闭，线圈失电，该智能节电交流接触器停止运行。
从上述可知，图1中，使用与非门I4、I3是为了提高CMOS集成电路的可靠性和稳定性，以用上为佳，也可以不用；施密特与非门振荡电路中设置有电容C3的充电回路和放电回路，通常以电容C3的充电时间t1大于放电时间t2为佳，而电容C3的充电时间t1和放电时间t2的大小，决定了施密特与非门振荡电路的振荡频率，以及MOS功率器件T1导通角的大小，我们也可以只设置一个电容C3的充放电回路；与非门I1的输出端和MOS功率器件T1输入端之间设置有电阻R1和电容C1的并联电路，以对与非门I1输出放电压信号滤波整形，也可以不用，或只有电阻R1；线圈J两端并接有二极管D1是对线圈J起续流保护用，也可以不用。图2中，在光耦合管GD的脚5与脚3之间并接电容C6，在脚5与脚4之间并接电容C7，前者用以提高光耦合管GD的输入灵敏度，后者用以抗干扰，它们也可以不用。
本实用新型在节电装置的控制电路中采用了开关电源技术、以及脉宽调制控制技术，能够很好控制执行电路功率器件的导通角，进而很好地控制线圈的电流、电压，使得处在起动吸合状态下的线圈具有高电压、大电流，铁芯具有足够的吸合力，整个起动吸合过程又被严格地控制在很短的时间内，铁芯吸合之后，线圈上的电压、电流会降至很低，铁芯能可靠地处在维持吸合状态，而且开关电源的振荡频率可设计在音频之上，因此，该智能节电交流接触器运行过程中不仅具有节电、消声、节电装置无需占用辅助触头的特点，而且它的转换特性好。此外，在断相保护电路中采用光耦合电路，电路的灵敏度高，而且整个电路与节电装置有机地结合，断相保护的反应速度快；节电装置的电源电路采用供电电源为AC220V或AC380V两种选择，以适应不同的供电电源，电路简单。可见，本实用新型是一种全新概念的节电交流接触器，是一种的产品。
权利要求1.一种节电交流接触器，包括铁芯、线圈、触头、节电装置；节电装置包括电源电路、滤波电路、控制电路、执行电路；其特征在于节电装置的控制电路包括与非门I2和电阻R3、二极管D3、电阻R4、二极管D4及电容C3组成的施密特与非门振荡电路、与非门I1和电阻R2、电容C2组成的延时电路；与非门I2的一输入端(脚5)与滤波电路连接，电阻R3与二极管D3正向串联后、电阻R4与二极管D4反向串接后各自连接在与非门I2的输出端(脚4)与另一输入端(脚6)之间，电容C3连接在与非门I2的另一输入端(脚6)与电路扫地端之间；与非门I1一输入端(脚9)和与非门I2输出端(脚4)连接，电阻R2连接在与非门I1的另一输入端(脚8)与电路高电位端之间，电容C2连接在与非门I1的另一输入端(脚8)与电路接地端之间，与非门I1的输出端与执行电路连接。
2.根据权利要求1所述的节电交流接触器，其特征在于节电装置的控制电路还包括与非门I3和与非门I4，与非门I3的输出端(脚3)和与非门I2一输入端(脚5)连接，与非门I3的两输入端(脚1、脚2)并接后和与非门I4的输出端(脚11)连接，与非门I4的两输入端(脚12、脚13)并接后经限流电阻R6与滤波电路连接，与非门I4的接地端(脚7)与电路的接地端连接。
3.根据权利要求2所述的节电交流接触器，其特征在于还包括断相保护电路，该断相保护电路包括由二极管D14-D19构成的桥式整流电路III，由光耦合器GD及电阻R12、电阻R13、电容C6、电容C7构成的光耦合电路，由三极管GB及电阻R15构成的放大电路；在供电电源(三相)与桥式整流电路III输入端之间分别连接有电阻R9、R10、R11；光耦合器GD的二极管部分与电阻R13串接后连接在桥式整流电路III输出端，在桥式整流电路输出端还连接有回路电阻R12，电阻R14连接在光耦合器GD(脚5)，与直流电源DC之间；三极管GB的输入端经电阻R15与光耦合器GD的输出端(脚5)连接，三极管GB的输出端与节电装置控制电路与非门I4的输入端(脚12、脚13)连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的节电交流接触器，其特征在于节电装置的电源电路包括由二极管D5-D3构成的桥式整流电路I，该桥式整流电路I的两输出端中的高电位端连接在线圈J的一端，接地端连接在电路的接地端，一电阻R7连接在该桥式整流电路的一输入端与滤波电路之间。
5.根据权利要求1或2或3所述的节电交流接触器，其特征在于节电装置的电源电路包括由二极管D9-D12构成的桥式整流电路II，该桥式整流电路的两输出端中的高电位端与滤波电路连接、接地端与电路的接地端连接，在该桥式整流电路II的一输入端与供电电源之间连接有电阻Rs与电容D5并接而成的降压电路，在该桥式整流电路II的一输入端与线圈J的一端之间正向连接有二极管D13。
专利摘要本实用新型涉及一种节电交流接触器,包括铁芯、线圈、触头、节电装置,节电装置包括电源电路、滤波电路、控制电路、执行电路,节电装置控制电路采用包括与非门I
文档编号H01H47/02GK2369347SQ9922579
公开日2000年3月15日 申请日期1999年2月12日 优先权日1999年2月12日
发明者林李杰, 林李忠, 林李东 申请人:乐清市飞跃开关厂