专利名称：接触器专用微功耗节电控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及低压电器节能降耗的电子控制技术领域，特别是一种接触器专用微功耗节电控制器。
目前，公知的常规接触器在运行时必须保持通电，其电磁系统才能把电能转变为机械能，以维持吸持力，从而保持接触器主触头的接通。现以最常用的CJ20-100型交流接触器为例，当接触器启动运行后，其电磁系统消耗的功率可达215伏安，这个电耗的数据警示我们，在高速发展的现代电气化时代，通用性强，涉及领域广泛、应用量已相当于″天文数量级″的接触器，其运行的电能消耗问题，应该引起全社会的关注了。
为了解决接触器在运行中的节电问题，目前主要有两种解决的技术方法一是机械保持，二是剩磁保持，但是无论采用什么方法，都应遵循确保接触器原有的技术性能的原则。例如当接触器处在运行时突然停电，这时接触器内的电磁系统会因失电而立即退磁释放，其主触头快速分断而切断负载电源，防止重新来电时酿成事故。然而采用机械保持方法或剩磁保持方法，都面临着一个难以逾越的技术问题，既接触器执行停止指令时，其电磁系统必须实现快速释放。为此上述两种解决方法都必须设置储电电路，以备接触器在突然停电或执行停止指令时，为机械保持提供释放机械锁定的所必须具备的驱动电源；为电磁系统的吸持剩磁，提供反向排斥磁场的直流电源，以消除电磁系统剩磁的吸持力，使接触器实现快速释放。然而，恰恰是这个必不可少的储电电路，在接触器运行中，为确保快速释放，时刻处于储能而耗电的工作状态，所以这两种解决方法节电甚微，结构复杂，不但难以保证常规接触器原有的技术性能，而且还存在可靠性差(释放技术问题)、危及安全的致命隐患。
本实用新型针对现有技术的不足，提供一种接触器专用微功耗节电控制器，只要用导线把常规接触器和本实用新型连接起来，接入交流电路中，就能实现常规接触器的微功耗运行，电耗大幅度地下降，节电率达到99.76％，其性能稳定、使用安全、可靠。
本实用新型是通过下述技术方案实现的采用电子控制电路，为常规接触器电磁系统提供预置、变量的直流电源，其特征在于当接触器执行启动指令时，能为被控接触器电磁系统在启动的瞬间提供可调、安全、而又充足的启动电能，使电磁系统产生强劲的电磁吸合力，保证了接触器标准的闭合动作时间；在运行时，又能快速、自动地调整、降低到预置且又极其微量的功耗状态，为接触器提供最精确、最可靠、最节省的吸持电能；在需要停止运行时，由于常规接触器具有极佳的电磁系统(操作频率每小时可达1200次)，所以能快速释放，保证了接触器标准的分断动作时间。由于本实用新型能提供强劲的电磁吸合力驱动电源，能提供最精确、最可靠、最节省的吸持电能，能实现接触器电磁系统的快速释放，所以保证了接触器原设计的接通与分断能力；保证了接触器原设计的标准操作频率；实现了常规接触器的微功耗运行。本实用新型其特征还在于解决了接触器交流电磁系统实现直流运行的技术问题，同时本实用新型更适于控制直流电磁系统的接触器。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
附
图1是本实用新型的电路逻辑图。
附图2是本实用新型实施例的电路图。
附图中1.负载电源，2.主控电路，3.交流电源输入端，4.调控电路，5.触发电路，6.吸引线圈，7.控制电源，8.限流电阻，9.二极管，10.电阻，11.电阻，12.电容，13.主控双向可控硅，14.停止常闭按钮，15.电容，16.电阻，17.稳压二极管，18.控制整流二极管，19.晶体三极管，20.电阻，21.电容，22.电容，23.电阻，24.双基极二极管，25.电阻，26.控制晶体三极管，27.电阻，28.电阻，29.电阻，30.电位器，31.启动常开按钮，32.电阻，33.电阻，34.触发双向可控硅，35.启动常开按钮，36.常开触头。
具体实施方式
在附图1中，2个交流电源输入端(3)，其上边端与负载电源(1)左边的交流输入侧相连，同时还与限流电阻(8)相连，其下边端与主控电路(2)相连，负载电源(1)右边的交流输入侧与主控电路(2)相连，其直流输出端与接触器电磁系统的吸引线圈(6)的两个输入端并联，控制电源(7)左边交流输入侧与限流电阻(8)相连，右边交流输入侧与主控电路(2)相连，其直流输出端与调控电路(4)和触发电路(5)相连。在附图1本实用新型的电路逻辑图中，负载电源(1)与主控电路(2)实质是串连在交流回路中，由主控电路(2)调控负载电源(1)的交流电压，经负载电源(1)整流输出的直流电是接触器电磁系统吸引线圈(6)的工作电源。控制电源(7)为调控电路(4)和触发电路(5)提供整流且经削波的同步触发电源。调控电路(4)具有调控、预置吸持和延时之功能，从而控制触发电路(5)输出精确、延迟、变量的移项触发脉冲，注入主控电路(2)，使主控电路(2)平滑地按着预置的参数自动调整直流输出，为接触器电磁系统吸引线圈(6)提供变量、精确、可靠的直流电源。从而使接触器电磁系统在启动瞬间具有足够的电磁吸合驱动力，而在运行时，又能以极其微量的电耗维持接触器电磁系统的可靠吸持，在需要停止运行时，又能快速地释放，通过上述技术措施，使常规的接触器实现了微功耗运行。
在附图2所示的实施例电路图中，由4个整流二极管(9)组成桥式整流负载电源(1)，接触器电磁系统吸引线圈(6)跨接在桥式整流的直流输出端上。由电阻(11)、电容(12)、主控双向可控硅(13)组成主控电路(2)，电阻(11)和电容(12)串联后与主控双向可控硅(13)并联，组成主控双向可控硅(13)的保护电路，其中电阻(11)有两个作用，一是能阻尼LC回路的振荡，二是能限制主控双向可控硅(13)的电流上升率，电容(12)能抑制主控双向可控硅(13)的电压上升率。由电阻(10)、电阻(33)、触发双向可控硅(34)、电阻(16)、4个整流二极管(18)、晶体三极管(19)、电阻(32)、单结晶体管(24)、电阻(20)、电容(21)、控制晶体三极管(26)、电阻(29)组成触发电路(5)。由电位器(30)、电阻(28)、电阻(23)、电阻(25)、电容(22)、电阻(27)，启动常开按钮(31)以及控制晶体三极管(26)等组成调控电路(4)。由限流电阻(8)、2个反向串联的稳压二极管(17)、电容(15)、4个整流二极管(18)组成控制电源(7)。在附图2所示的实施例电路图中，由启动常开按钮(35)、接触器的常开触头(36)、停止常闭按钮(14)以及与启动常开按钮(35)机械联动的启动常开按钮(31)，是执行接通、分断的主令开关。在这里需要指出一是本实用新型实施例中的接触器电磁系统的吸引线圈(6)是由380V交流供电的。二是在附图2所示的实施例电路图中，有些元件很难绝对界定为附图1所示电路逻辑图中，属于哪个逻辑电路范畴内的。例如4个整流二极管(18)组成的桥式整流电路，既可划归于控制电源(7)范畴，但因其起到触发的功能，又可划归于触发电路(5)的范畴内，所以在说明时，也须在触发电路(5)中予以叙述。再如控制晶体三极管(26)，它既是触发电路(5)中的控制元件，又是调控电路(4)中的放大元件。为确保本实用新型提供的实施例能够正确、顺利地实施，现将附图2中所涉及的元件规格、数据说明如下8.限流电阻38K/3W，9.二极管5A/1000V，10.电阻100Ω/1/4W，11.电阻250Ω/4W，12.电容0.1μF/800V，13.主控双向可控硅5A/1000V，14.停止常闭按钮LA系列控制按钮，15.电容0.022μf/100V，16.电阻50Ω/4W，17.稳压二极管18-20V/1W，18.控制整流二极管2A/800V，19.晶体三极管3DK9C，20.电阻120Ω/2W，21.电容0.068μF/63V，22.电容22μF/100V，23.电阻900K/1/8W，24.双基极二极管BT35，25.电阻68K/1/8W，26.控制晶体三极管9014，27.电阻10Ω/1/4W，28.电阻68K/1/8W，29.电阻2K/1/4W，30.电位器470K/1/4W，31.启动常开按钮LA系列控制按钮，32.电阻240Ω/1/4W，33.电阻10K/6W，34.触发双向可控硅3A/1000V，35.启动常开按钮LA系列控制按钮。在附图2中，已经全部标示出各元器件之间在电路中的连接关系，所以不再一一叙述。
以下结合附图2所示的实施例电路图，说明本实用新型的原理。首先把交流电源输入端(3)接在380V的交流电源上，按动一下启动常开按钮(35)，与其机械联动的启动常开按钮(31)也同时接通瞬间，380V的交流电通过启动常开按钮(35)接入电路，交流电的一端经限流电阻(8)限流，另一端经电阻(16)输出，约20V的交流电经4个整流二极管(18)整流，再由2个反向串联的稳压二极管(17)限幅、削波后，形成与交流电同步的触发及工作电源，为调控电路(4)和触发电路(5)中的元件供电。当启动常开按钮(31)的瞬间，正电流经电阻(27)向电容(22)迅速充电，同时经电阻(25)向控制晶体三极管(26)的基极注入正向偏置的启动电流，使控制晶体三极管(26)迅速导通，电容(21)也迅速充电，双基极二极管(24)等元件组成的驰张振荡器输出逐渐变量的移项触发脉冲，致使开关晶体三极管(19)导通，使由4个控制整流二极管(18)构成的整流桥的交流输入端随着移项触发脉冲的变化导通，电阻(16)压降的变化，使触发双向可控硅(34)导通，从而触发主控双向可控硅(13)，使由4个整流二极管(9)组成桥式整流负载电源(1)输出的直流电注入接触器电磁系统的吸引线圈(6)，使接触器迅速吸合，接通被控电路。以上所述的本实用新型控制接触器启动吸合的过程是在瞬间完成的，虽然启动常开按钮(35)在按动后迅速分断，但是由于接触器吸合时，其常开触头(36)迅速接通，所以实现了电源电路的自保。当需要接触器停止运行时，只要按动停止常闭按钮(14)，电源电路就被切断，接触器电磁系统的吸引线圈(6)因失电而迅速释放，虽然停止常闭按钮(14)在按动后自动回位而接通电源电路，但是由于接触器常开触头(36)由接通转为分断，所以整个控制电路又回复到待启动状态。
以下结合附图2，侧重说明本实用新型实现接触器微功耗运行的原理。在启动时虽然启动常开按钮(31)在瞬间接通电源后，自动回位分断了控制晶体三极管(26)基极的控制电流和调控电路(4)中电容(22)的充电电源，但是电容(22)在瞬间充电后，通过电阻(25)能继续向控制晶体三极管(26)注入逐渐衰减的正偏压电流，迫使触发电路(5)输出的移项触发脉冲由提前逐渐滞后，致使主控双向可控硅(13)的导通角由最大逐渐变小，所以主控电路(2)所调控的交流电源与串联的负载电源(1)所输出的直流电压同步地发生衰减，接触器电磁系统吸引线圈(6)所得到的电流由大渐小，电压也由高渐低。最终电容(22)结束放电，触发电路(5)的驰张振荡电路停止振荡，主控电路(2)中的主控双向可控硅(13)关断，接触器电磁系统吸引线圈(6)失电使接触器释放而停止运行。但是，本实用新型要实现的是用极微量的电能来保证接触器电磁系统的吸持，所以在调控电路(4)中设置了电阻(28)和电位器(30)，调整电位器(30)，为控制晶体三极管(26)提供可预置的正偏置电流，同时也是设定、保持触发电路(5)中驰张振荡电路振荡幅度和振荡频率的最低、最佳参数，在确保主控电路(2)中的主控双向可控硅(13)不关断的情况下，维持接触器电磁系统的可靠吸持。不同规格的接触器所需的吸持电压和吸持电流是不同的，调整电位器(30)，就能使本实用新型适应不同规格的接触器使用。按照本实用新型提供的实施例经实施后，用其控制CJ20--100型交流接触器，经实用、检测，其启动功耗由570VA降至100VA，节电率82.45％；吸持功耗由215VA降至0.8VA，节电率99.76％。值得指出的是非频繁操作状态的接触器经启动后，就一直处于长期运行的工作状态(例如石油企业数十万台抽油机控制用的接触器)，其时刻消耗的吸持电能，正是接触器节电控制技术的主攻目标，也是本实用新型发明、设计的目标和宗旨。
权利要求1.接触器专用微功耗节电控制器主要由控制电源、调控电路、触发电路、主控电路、负载电源等组成，其特征在于由4个整流二极管(9)组成桥式整流负载电源(1)；由电阻(11)、电容(12)、主控双向可控硅(13)组成主控电路(2)；由电阻(10)、电阻(33)、触发双向可控硅(34)、电阻(16)、4个整流二极管(18)、晶体三极管(19)、电阻(32)、单结晶体管(24)、电阻(20)、电容(21)、控制晶体三极管(26)、电阻(29)组成触发电路(5)；由电位器(30)、电阻(28)、电阻(23)、电阻(25)、电容(22)、电阻(27)，启动常开按钮(3 1)以及控制晶体三极管(26)等组成调控电路(4)；由限流电阻(8)、2个反向串联的稳压二极管(17)、电容(15)、4个整流二极管(18)组成控制电源(7)；控制电源(7)的2个交流电源输入端，其上边端与负载电源(1)左边的交流输入侧相连，同时还与限流电阻(8)相连，其下边端与主控电路(2)相连，负载电源(1)右边的交流输入侧与主控电路(2)相连，其直流输出端与接触器电磁系统的吸引线圈(6)的两个输入端并联，控制电源(7)左边交流输入侧与限流电阻(8)相连，右边交流输入侧与主控电路(2)相连，其直流输出端与调控电路(4)和触发电路(5)相连。
2.根据权利要求1所述的接触器专用微功耗节电控制器，其特征在于其接触器电磁系统吸引线圈(6)跨接在负载电源(1)的直流输出端上，电阻(11)和电容(12)串联后与主控双向可控硅(13)并联，组成主控双向可控硅(13)的保护电路。
3.根据权利要求1所述的接触器专用微功耗节电控制器，其特征在于调控负载电源(1)与主控电路(2)实质是串连在交流回路中，由主控电路(2)调控负载电源(1)的交流电压，经负载电源(1)整流输出的直流电是接触器电磁系统吸引线圈(6)的工作电源；控制电源(7)为调控电路(4)和触发电路(5)提供整流、削波的同步触发电源；调控电路(4)具有调控、预置吸持和延时之功能，从而控制触发电路(5)输出精确、延迟、变量的移项触发脉冲，注入主控电路(2)，使主控电路(2)平滑地按着预置的参数自动调整直流输出，为接触器电磁系统吸引线圈(6)提供变量、精确、可靠的直流电源。
专利摘要接触器专用微功耗节电控制器主要由控制电源、调控电路、触发电路、主控电路、负载电源等组成。使用本实用新型控制接触器运行时，能为被控接触器电磁系统在启动的瞬间提供可调、安全、而又充足的启动电能，使电磁系统产生强劲的电磁吸合力，保证了接触器标准的闭合动作时间；在运行时，又能快速、自动地调整、降低到预置且又极其微量的功耗状态，为接触器提供最精确、最可靠、最节省的吸持电能；从而实现了常规接触器的微功耗运行。本实用新型提供的实施例经实施后，用其控制CJ20－100型交流接触器，经实用、检测，启动功耗由570VA降至100VA，节电率为82.45％；吸持功耗由215VA降至0.5VA，节电率达到99.76％。
文档编号H01H47/00GK2702432SQ0328088
公开日2005年5月25日 申请日期2003年9月26日 优先权日2003年9月26日
发明者汪多峰 申请人:汪多峰