专利名称：一种具有软启动和无弧通断功能的交流接触器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型的交流接触器，特别是涉及一种既能实现无弧通断电路、又能实 现被控电动机软启动功能的新型交流接触器，属于电力通断控制技术领域。
背景技术：
现有的传统交流接触器工作时，接通与分断电路过程中都要不可避免地在接触器触头 间产生电弧，电弧的存在大大降低了接触器的电寿命。多年以来，电器工作者开展了大量 的改进接触器各种性能的工作，在接触器通断电路产生电弧时，许多研究者采用了多种熄 灭电弧的方法，如增加磁场吹弧、采用金属栅片灭弧室等，这些方法都不能从根本上消灭电 弧，只是限制和有助于熄灭电弧，目前市场上虽然有无触点开关出现，属于无弧产品，但存 在着价格昂贵，由于没有机械触点，导通损耗高，过载能力差，体积庞大等缺点；另外，对于 功率超过IOkW的大功率电动机负载，一般都不能直接启动，其控制部分除了接触器以外， 必须配以软启动器或其它降压启动措施，元件越多，可靠性越差，这样既增加了成本，又降 低了控制的可靠性。
发明内容
1、发明目的
本发明提供了一种具有软启动和无弧通断功能的交流接触器，其目的是在现有的交流 接触器的基础上，通过创新设计，使交流接触器既能无弧通断电路，使接触器的电寿命成倍 地提高，大大延长接触器的使用期限，又能实现大功率电动机负载的软启动功能。2、技术方案
本发明是通过以下技术方案来实现的
一种具有软启动和无弧通断功能的交流接触器，其特征在于包括普通接触器、反并联 可控硅SCR、光电耦合双向可控硅驱动器0PT0TRIAC和智能控制器；在普通接触器每相触头 两端并联一对反并联可控硅，反并联可控硅一个引脚通过触发限流电阻与光电耦合双向可 控硅驱动器的双向可控硅一端相连，双向可控硅另一端连到反并联可控硅的另一引脚上， 光电耦合双向可控硅驱动器的发光二极管正极通过电阻与二极管Dl的负极相连，发光二 极管负极与电容Cl 一端相连，电容Cl另一端连电阻R4的一端，电阻R4另一端与二极管Dl 的负极相连，智能控制器的输出端连到二极管Dl的正极，智能控制器的输入端连有电流互 感器TAl、电流互感器TA2、电流互感器TA3和电压互感器TVl。在所述普通接触器触头KMl两端并联一对反并联可控硅Ul，反并联可控硅Ul的引 脚1通过电阻R5与光电耦合双向可控硅驱动器0PT0TRIAC1的双向可控硅一端相连，该双 向可控硅另一端连到反并联可控硅Ul的引脚2上，光电耦合双向可控硅驱动器0PT0TRIAC1 的发光二极管正极通过电阻Rl与二极管Dl的负极相连，该发光二极管负极与电容Cl 一端 相连；在普通接触器触头KM2两端并联一对反并联可控硅U2，反并联可控硅U2的引脚3通 过电阻R6与光电耦合双向可控硅驱动器0PT0TRIAC2的双向可控硅一端相连，该双向可控 硅另一端连到反并联可控硅U2的引脚4上，光电耦合双向可控硅驱动器0PT0TRIAC2的发 光二极管正极通过电阻R2与二极管Dl的负极相连，该发光二极管负极与电容Cl 一端相连；在普通接触器触头KM3两端并联一对反并联可控硅U3，反并联可控硅U3的引脚5通过 电阻R7与光电耦合双向可控硅驱动器0PT0TRIAC3的双向可控硅一端相连，该双向可控硅 另一端连到反并联可控硅U3的引脚6上，光电耦合双向可控硅驱动器0PT0TRIAC3的发光 二极管正极通过电阻R3与二极管Dl的负极相连，该发光二极管负极与电容Cl 一端相连。所述智能控制器为PIC单片机。在普通接触器每相触头两端并联一支双向可控硅代替所述一对反并联可控硅。3、优点及效果 本发明具有如下优点
本发明首次将电力电子器件与接触器机械触点结合，采用单片机智能控制手段，实现 无弧通断和软启动功能于传统交流接触器，结构简单、成本低、功能多、不改变原有接触器 外型尺寸，工艺实现容易，既能无弧通断电路，又能实现电机软启动功能，同时大大提高接 触器的电寿命。
图1为本发明原理图。
具体实施例方式
本发明采用在普通接触器每相触点两端并联一对反并联的可控硅或者并联一支双向 可控硅，通过采用特殊的具有强弱电隔离的控制装置控制触点与可控硅动作顺序，接通电 路时，使可控硅先导通，并通过智能控制单元控制可控硅的导通角，实现软启动功能，待电 动机完成起动后，接触器触头接通，可控硅阴阳两极被接触器触点短路，转为停止工作状 态，由接触器的机械触点完成承载电路接通功能；分断电路时，同理，由控制单元控制接触 器触头先断开，可控硅的截止滞后于接触器的触头，电路的分断由可控硅的截止来实现，由 于是无触点分断电路，不会产生电弧，这样就既实现了无弧通断的功能，同时又实现了不需 外配软启动器就能实现大功率电动机软启动的功能。下面结合附图对本发明加做进一步的说明
一种具有软启动和无弧通断功能的交流接触器，其特征在于如图1中所示，包括普通 接触器、反并联可控硅SCR、光电耦合双向可控硅驱动器0PT0TRIAC和智能控制器1 ；在普通 接触器每相触头两端并联一对反并联可控硅，反并联可控硅一个引脚通过触发限流电阻与 光电耦合双向可控硅驱动器的双向可控硅一端相连，双向可控硅另一端连到反并联可控硅 的另一引脚上，光电耦合双向可控硅驱动器的发光二极管正极通过电阻与二极管Dl的负 极相连，发光二极管负极与电容Cl 一端相连，电容Cl另一端连电阻R4的一端，电阻R4另 一端与二极管Dl的负极相连，智能控制器1的输出端连到二极管Dl的正极，智能控制器1 的输入端分别连有电流互感器TA1、电流互感器TA2、电流互感器TA3和电压互感器TV1。在所述普通接触器触头KMl两端并联一对反并联可控硅Ul，反并联可控硅Ul的引 脚1通过电阻R5与光电耦合双向可控硅驱动器0PT0TRIAC1的双向可控硅一端相连，该双 向可控硅另一端连到反并联可控硅Ul的引脚2上，光电耦合双向可控硅驱动器0PT0TRIAC1 的发光二极管正极通过电阻Rl与二极管Dl的负极相连，该发光二极管负极与电容Cl 一端 相连；在普通接触器触头KM2两端并联一对反并联可控硅U2，反并联可控硅U2的引脚3通 过电阻R6与光电耦合双向可控硅驱动器0PT0TRIAC2的双向可控硅一端相连，该双向可控 硅另一端连到反并联可控硅U2的引脚4上，光电耦合双向可控硅驱动器0PT0TRIAC2的发光二极管正极通过电阻R2与二极管Dl的负极相连，该发光二极管负极与电容Cl 一端相 连；在普通接触器触头KM3两端并联一对反并联可控硅U3，反并联可控硅U3的引脚5通过 电阻R7与光电耦合双向可控硅驱动器0PT0TRIAC3的双向可控硅一端相连，该双向可控硅 另一端连到反并联可控硅U3的引脚6上，光电耦合双向可控硅驱动器0PT0TRIAC3的发光 二极管正极通过电阻R3与二极管Dl的负极相连，该发光二极管负极与电容Cl 一端相连。所述智能控制器1为PIC单片机。还可以在普通接触器每相触头两端并联一支双向可控硅代替所述一对反并联可 控硅。以CJ20-400A交流接触器为例，首先对其无弧通断和软启动功能进行说明
原普通接触器的线圈操作电压为交流380V，本发明这种具有软启动和无弧通断功能的 交流接触器工作时，如图1中所示，接触器每相触头KM两端都并联了一对反并联的可控硅 SCR，该三对反并联可控硅U1、U2、U3的导通与截止由专门的PIC单片机智能控制器控制， 在触头通断瞬间，由智能控制器控制接触器触点与可控硅的接通和导通时间和动作顺序， 电路接通、起动和分断瞬间可控硅承载电流，其它时间由接触器的机械触点承载电流，从而 实现接触器无弧通断电路和软启动的功能。该电路的工作原理如下当给接触器线圈通电 时，该种型号接触器的固有吸合时间为20ms左右，图中的智能控制单元在IOms时使三对反 并联的可控硅导通，这样可控硅已经先于接触器的触头将电路接通，到20ms触头闭合时， 触头只是将可控硅短路，由于可控硅的管压降不足以产生电弧，故实现了无弧接通功能，此 过程当中，如果被控负载为大功率电动机，需要软启动功能，则智能控制单元会延时接通接 触器的控制线圈，并且控制与接触器触点并联的可控硅的导通角，使电源电压由小到大逐 渐增加，实现电动机的软启动功能，待电机启动完毕后，再使接触器线圈通电，接触器触点 接通，通过接触器机械触点将可控硅阴阳两极短路，可控硅停止工作，电流经过接触器机械 触点施加给负载；当接触器线圈断电时，该接触器的固有释放时间为15ms左右，而可控硅 智能控制单元由于有储能电容Cl释放出的电流使智能控制单元直到20ms之前一直保持工 作状态，这样当将近15ms接触器触头即将打开时，由于接触电阻的急剧增加，当触头两端 压降增加到8V左右时(小于生弧电压)，由于触发信号一直存在，可控硅由被触头短路的不 工作状态变为导通状态，这个转换过程极短(微秒级)，在触头尚未打开前，流经触头的电流 已经转到可控硅上，这样触头几乎是在无载开断情况下打开，直到20ms时可控硅由于触发 信号消失而截止，从而使电路实现无弧开断。本发明首次将电力电子器件与接触器机械触点结合，采用单片机智能控制手段， 实现无弧通断和软启动功能于传统交流接触器，且方案简单易行，可靠性高，在不变更原有 接触器的外型尺寸、外特性基础上，只需更换灭弧罩，将控制装置、可控硅等安装于新的取 代灭弧罩的外壳内，该外壳采用耐高温材料制成即可，适于大范围的工业应用。
权利要求
一种具有软启动和无弧通断功能的交流接触器，其特征在于包括普通接触器、反并联可控硅SCR、光电耦合双向可控硅驱动器OPTOTRIAC和智能控制器(1)；在普通接触器每相触头两端并联一对反并联可控硅，反并联可控硅一个引脚通过触发限流电阻与光电耦合双向可控硅驱动器的双向可控硅一端相连，双向可控硅另一端连到反并联可控硅的另一引脚上，光电耦合双向可控硅驱动器的发光二极管正极通过电阻与二极管D1的负极相连，发光二极管负极与电容C1一端相连，电容C1另一端连电阻R4的一端，电阻R4另一端与二极管D1的负极相连，智能控制器(1)的输出端连到二极管D1的正极，智能控制器(1)的输入端连有电流互感器TA1、电流互感器TA2、电流互感器TA3和电压互感器TV1。
2.根据权利要求1所述的一种具有软启动和无弧通断功能的交流接触器，其特征在 于在所述普通接触器触头KMl两端并联一对反并联可控硅U1，反并联可控硅Ul的引脚1 通过电阻R5与光电耦合双向可控硅驱动器0PT0TRIAC1的双向可控硅一端相连，该双向可 控硅另一端连到反并联可控硅Ul的引脚2上，光电耦合双向可控硅驱动器0PT0TRIAC1的 发光二极管正极通过电阻Rl与二极管Dl的负极相连，该发光二极管负极与电容Cl 一端相 连；在普通接触器触头KM2两端并联一对反并联可控硅U2，反并联可控硅U2的引脚3通过 电阻R6与光电耦合双向可控硅驱动器0PT0TRIAC2的双向可控硅一端相连，该双向可控硅 另一端连到反并联可控硅U2的引脚4上，光电耦合双向可控硅驱动器0PT0TRIAC2的发光 二极管正极通过电阻R2与二极管Dl的负极相连，该发光二极管负极与电容Cl 一端相连； 在普通接触器触头KM3两端并联一对反并联可控硅U3，反并联可控硅U3的引脚5通过电 阻R7与光电耦合双向可控硅驱动器0PT0TRIAC3的双向可控硅一端相连，该双向可控硅另 一端连到反并联可控硅U3的引脚6上，光电耦合双向可控硅驱动器0PT0TRIAC3的发光二 极管正极通过电阻R3与二极管Dl的负极相连，该发光二极管负极与电容Cl 一端相连。
3.根据权利要求1所述的一种具有软启动和无弧通断功能的交流接触器，其特征在 于所述智能控制器(1)为PIC单片机。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种具有软启动和无弧通断功能的交流接触器，其特 征在于在普通接触器每相触头两端并联一支双向可控硅代替所述一对反并联可控硅。
全文摘要
本发明是一种替代普通交流接触器和软启动器的具有软启动和无弧通断功能的新型交流接触器，它采用单片机与大功率电力电子器件可控硅等相结合作用于接触器的触头灭弧系统，实现无弧通断电路，并自身具有软启动功能。该新型交流接触器具有结构简单、成本低、功能多、不改变原有接触器外型尺寸，工艺实现容易等优点，既能无弧通断电路，又能实现电机软启动功能，同时大大提高接触器的电寿命。
文档编号H02P1/28GK101980348SQ201010557400
公开日2011年2月23日 申请日期2010年11月24日 优先权日2010年11月24日
发明者厉伟, 朱盛之, 王俭, 蔡志远, 马少华 申请人:沈阳工业大学