专利名称：零电流分断的交流真空接触器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子学领域，尤其是一种零电流分断的交流真空接触器。
背景技术：
真空接触器运用先进的真空技术，具有分断能力强、断流容量大、触头不易 氧化、电弧不外露、适宜频繁操作、安全可靠、维护工作量小等突出优点，在电 力系统中逐渐取代了其它类型开关，得到了广泛的应用。当真空接触器断开感性 负载电流时，往往出现负荷电流在未达到零点前被强行开断的现象，电感负载上 剩余的电磁能会产生过电压，这种由截流现象产生的过电压你为截流过电压。截 流过电压的大小与截流值及负载的电感成正比。
真空管产生截流的原因主要是由于电弧电流较小时，电极斑点提供的金属蒸 汽不够充分稳定引起的。这也就是为什么当真空接触器开断大的电感电流时，反 而不会产生截流过电压的原因。因为随着电流的增大，金属蒸汽充分蒸发，电弧 稳定得多。实验证明，当开断电流达到几百至几千安时， 一般就不发生截流现象。
当真空接触器断开容性电流或大的电感电流时，重燃或重击穿过电压是问题 的主要方面。重燃过电压一般指的是电弧熄灭后，在工频电压相位角为0 90 度范围内电弧复燃；重击穿是指为90 180度范围内电弧复燃。
真空接触器在分断造成小电流截流过电压、大电流电弧重燃及重击穿等问题 的存在严重影响到真空接触器使用安全及寿命，对真空接触器的保护措施虽说不 断完善，但都是采用增加RC吸收电路、串电感、并电容、氧化锌压敏电阻等被 动方式进保护，无法从根本上消除真空接触器的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种零电流分断的交流真空接触器，以解决传统的被动 式保护技术无法彻底消除真空接触器的安全隐患的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为
零电流分断的交流真空接触器，包括有底座，所述底座上设置有三个真空开 关管，以及分别与三个真空管对应配合的三个吸合线圈，所述每个真空开关管一端设有与高压电三相线中的一个相线连接的接线端，其特征在于所述底座上还 设置有与三个真空开关管分别对应配合的三个智能控制装置，所述智能控制装置 包括型号为16F628A的PIC单片机以及同电源相连的电压互感器，所述PIC单 片机的引脚1上连接有上拉电阻后，再通过导线连接至电源，所述PIC单片机的 引脚2和引脚3分别通过导线连接有相同的串联支路，所述串联支路包括型号为 LM2902的双路运算放大器，所述两个双路运算放大器的输出端连接有电阻后， 再分别通过电阻连接至对应的型号为74LS14的六反相触发器，两个六反相触发 器的输出端分别通过导线连接至所述PIC单片机的引脚2和引脚3，所述电阻与 六反相触发器之间还有导线引出，所述引出导线上连接有电容后接地，所述同引 脚3连接的双路运算放大器的同相输入端接地，所述同引脚2连接的双路运算放 大器的反相输入端接地，所述两个双路运算放大器另一个同相输入端与反相输入 端还分别通过导线连接至同一个电容的一个接线端上，所述电容与所述串联支路 中的双路运算放大器之间还有导线引出，所述引出导线上连接有电阻后接地，所 述电容另一接线端通过导线连接有电阻后，再连接至第三个型号为LM2902的双 路运算放大器的输出端，所述电容与所述电阻之间还有导线引出，所述引出导线 连接有电容后接地，所述第三个双路运算放大器的同相输入端有两根导线引出， 一根引出导线上连接有电容后接地，另一根引出导线上连接有两个相互串联的电 阻后，再连接至第四个型号为LM2902的双路运算放大器的输出端，所述第三个 双路运算放大器的反相输入端上有两根导线引出， 一根导线上连接有电阻后接 地，另一根导线连接有电阻后再连接至第三个双路运算放大器的输出端，所述第 三个双路运算放大器的输出端还有两根导线引出， 一根引出导线连接有两个电阻 后，再连接至所述PIC单片机的引脚1上，所述两个电阻之间有导线引出，所述 引出导线上连接有相互串联方向相反的两个二极管后接地，所述第三个双路运算 放大器的输出端上的另一根引出导线连接有电容后，再连接至第三个双路运算放 大器的同相输入端上两个相互串联的电阻之间，所述第四个双路运算放大器的同 相输入端连接有上拉电阻后接地，反相输入端上有两根导线引出， 一根引出导线 连接有电阻后，再连接至所述电压互感器，另一根引出导线连接有电阻后再连接 至所述第四个双路运算放大器的输出端，所述第四个双路运算放大器两个电源端 分别接正负电源；所述PIC单片机的引脚5接地，引脚9上连接有电阻后，再连接至第一个三
极管的基极，所述第一个三极管的集电极上有两根导线引出， 一根引出导线上连 接有上拉电阻后再连接至电源，另一根引出导线连接有电阻后再连接至第二个三 极管的基极上，所述第一个三极管的发射极接地，所述第二个三极管的基极与其 所连接的电阻之间还有导线引出，所述引出导线连接有二极管后接地，所述第二 个二极管的发射极接地，所述第二个二极管的集电极上有导线引出，所述引出导
线连接至型号为MOC3081的光电耦合器的引脚2上，所述光电耦合器的引脚1 上有导线引出，所述引出导线连接有电阻后，再连接至电源，所述光电耦合器的 引脚4上有两根导线引出， 一根引出导线连接至双向可控硅的控制极上，另一根 引出导线上连接有电阻，所述电阻另一端有三根导线引出， 一根引出导线连接至 双向可控硅的第二阳极上，第二根导线上连接有串联的电容和电阻后，再连接至 所述吸合线圈的第一接线端，第三根导线连接至一个二脚的插接件的一个管脚 上，所述光电耦合器的引脚6上有导线引出，所述引出导线连接至电阻的一个接 线端，所述电阻另一个接线端有两个导线引出， 一根导线连接至所述双向可控硅 的第一阳极上，另一根导线连接至所述吸合线圈的第一接线端，所述吸合线圈的 第二接线端通过导线与所述二脚的插接件的另一个管脚连接；
还包括有两个隔离光耦，所述PIC单片机的引脚11和引脚13分别通过导线 与所述两个隔离光耦中三极管的集电极连接，所述两个隔离光耦中三极管的发射 极分别通过导线接地，所述两个隔离光耦中的三极管的集电极上还分别有导线引 出，所述引出导线接有上拉电阻后，再连接至电源，所述两个隔离光耦中的发光 二极管的阳极分别有导线引出，两根引出导线分别接有上拉电阻后再连接至电 源，所述两个隔离光耦中发光二极管的阴极分别通过导线连接至一个四脚的插接 件的两个管脚上，所述四脚的插接件的另外两个管脚分别通过导线接地。
当智能控制装置内部PIC单片机接受到合闸信号，向吸合线圈内电磁铁发出 吸合指令，通过PIC单片机引脚9连接的两个三极管及光电耦合器，控制双向可 控硅的导通，实现对真空管吸合状态的控制，电磁铁吸合，真空管闭合，零电流 分断真空接触器三路全部合闸，设备得电。当智能控制装置内部PIC单片机接受 到分断信号，通过PIC单片机引脚9连接的两个三极管，控制双向可控硅的截止， 实现对真空管分断状态的控制，三路智能控制装置的将根据检测本路电压过零时亥U、电压相位、最佳分断相角并在最佳时刻，发出分断指令，让相应的吸合线圈 内电磁铁失电，并实现在本路真空管在电压过零点的瞬间断开，从而实现零电流 分断目的。
本发明提出一种具有智能化功能的让三相电均在过零点时分断的零电流分 断的交流真空接触器，装置投入使用时，由单片机在对电源电压和相位的不断采 样、比较、记录并等待停止信号。单片机在接到分断指令时，可以根据最佳分断 相角轮流控制三个触点进行零电流分断，减小了火花能量，实现无弧分断。无损 操作，极大提高了设备的使用寿命。本发明由单片机在对电源电压和相位的不断 采样、比较、记录并等待停止信号。单片机在接到分断指令时，可以根据最佳分 断相序控制三个触点在过零点时进行分断，减小了火花能量，实现零电流无弧分 断以及触器无损操作。
本发明的效果
1、 采用高性能CPU进行电压采集、零电流判断，相角运算，使得控制准确、 可靠，实现了分断控制智能化操作。
2、 对设备进行零电流分断，减小了火花能量，实现无弧无损分断。
3、 有效的增加了真空管的控制电流、极大延长了真空管寿命。
4、 提高了设备安全性能。
图1为本发明电路图。
具体实施例方式
零电流分断的交流真空接触器，包括有底座，所述底座上设置有三个真空开 关管，以及分别与三个真空管对应配合的三个吸合线圈，所述每个真空开关管一 端设有与高压电三相线中的一个相线连接的接线端，底座上还设置有与三个真空 开关管分别对应配合的三个智能控制装置，智能控制装置包括型号为16F628A 的PIC单片机以及同电源相连的电压互感器，PIC单片机的引脚1上连接有上拉 电阻R146后，再通过导线连接至电源，PIC单片机的引脚2和引脚3分别通过 导线连接有相同的串联支路，串联支路包括型号为LM2902的双路运算放大器 U14C和U14D，两个双路运算放大器的输出端连接有电阻R191和R192后，再 分别通过电阻连接至对应的型号为74LS14的六反相触发器，两个六反相触发器的输出端分别通过导线连接至PIC单片机的引脚2和引脚3,电阻R191和R192 与六反相触发器之间还有导线引出，引出导线上连接有电容C30和C31后接地， 同引脚3连接的双路运算放大器U14D的同相输入端接地，同引脚2连接的双路 运算放大器U14C的反相输入端接地，两个双路运算放大器U14C和U14D另一 个同相输入端与反相输入端还分别通过导线连接至同一个电容C28的一个接线 端上，电容C28与串联支路中的双路运算放大器U14C和U14D之间还有导线引 出，引出导线上连接有电阻R189后接地，电容C28另一接线端通过导线连接有 电阻R187后，再连接至第三个型号为LM2902的双路运算放大器U14B的输出 端，电容C28与所述电阻R187之间还有导线引出，引出导线连接有电容C29 后接地，第三个双路运算放大器U14B的同相输入端有两根导线引出， 一根引出 导线上连接有电容C20后接地，另一根引出导线上连接有两个相互串联的电阻 R108和R107后，再连接至第四个型号为LM2902的双路运算放大器U14A的输 出端，第三个双路运算放大器U14B的反相输入端上有两根导线引出， 一根导线 上连接有电阻R115后接地，另一根导线连接有电阻R88后再连接至第三个双路 运算放大器U14B的输出端，第三个双路运算放大器U14B的输出端还有两根导 线引出， 一根引出导线连接有两个电阻R40和R145后，再连接至PIC单片机的 弓l脚l上，两个电阻R40和R145之间有导线引出，引出导线上连接有相互串联 方向相反的两个二极管Z28和Z29后接地，第三个双路运算放大器U14B的输 出端上的另一根引出导线连接有电容C19后，再连接至第三个双路运算放大器 的同相输入端上两个相互串联的电阻R108和R107之间，第四个双路运算放大 器U14A的同相输入端连接有上拉电阻R185后接地，反相输入端上有两根导线 引出， 一根引出导线连接有电阻R184后，再连接至电压互感器，另一根引出导 线连接有电阻R244后再连接至第四个双路运算放大器U14A的输出端，第四个 双路运算放大器U14A两个电源端分别接正负电源。
PIC单片机的引脚5接地，引脚9上连接有电阻R50后，再连接至第一个三 极管Q6的基极，第一个三极管Q6的集电极上有两根导线引出， 一根引出导线 上连接有上拉电阻R39后再连接至电源，另一根引出导线连接有电阻R48后再 连接至第二个三极管Q4的基极上，第一个三极管Q6的发射极接地，第二个三 极管Q4的基极与其所连接的电阻R48之间还有导线引出，引出导线连接有二极管D6后接地，第二个二极管Q4的发射极接地，第二个二极管Q4的集电极上 有导线引出，引出导线连接至型号为MOC3081的光电耦合器的引脚2上，光电 耦合器的引脚1上有导线引出，引出导线连接有电阻R34后，再连接至电源， 光电耦合器的引脚4上有两根导线引出，一根引出导线连接至双向可控硅的控制 极上，另一根引出导线上连接有电阻R44，电阻R44另一端有三根导线引出，一 根引出导线连接至双向可控硅的第二阳极上，第二根导线上连接有串联的电容 C26和电阻R42后，再连接至吸合线圈的第一接线端，第三根导线连接至一个二 脚的插接件CON2的一个管脚2上，光电耦合器的引脚6上有导线引出，所述 引出导线连接至电阻R28的一个接线端，电阻R28另一个接线端有两个导线引 出， 一根导线连接至双向可控硅的第一阳极上，另一根导线连接至吸合线圈的第 一接线端，吸合线圈的第二接线端通过导线与二脚的插接件CON2的另一个管 脚1连接。
还包括有两个隔离光耦OP1和OP2，PIC单片机的引脚11和引脚13分别通 过导线与两个隔离光耦0P1和OP2中三极管的集电极连接，两个隔离光耦0P1 和OP2中三极管的发射极分别通过导线接地，两个隔离光耦OP1和OP2中的三 极管的集电极上还分别有导线引出，引出导线接有上拉电阻R1和R2后，再连 接至电源，两个隔离光耦0P1和OP2中的发光二极管的阳极分别有导线引出， 两根引出导线分别接有上拉电阻后再连接至电源，两个隔离光耦0P1和OP2中 发光二极管的阴极分别通过导线连接至一个四脚的插接件CON4的两个管脚3 和4上，四脚的插接件C0N4的另外两个管脚1和2分别通过导线接地。
权利要求
1、零电流分断的交流真空接触器，包括有底座，所述底座上设置有三个真空开关管，以及分别与三个真空管对应配合的三个吸合线圈，所述每个真空开关管一端设有与高压电三相线中的一个相线连接的接线端，其特征在于所述底座上还设置有与三个真空开关管分别对应配合的三个智能控制装置，所述智能控制装置包括型号为16F628A的PIC单片机以及同电源相连的电压互感器，所述PIC单片机的引脚1上连接有上拉电阻后，再通过导线连接至电源，所述PIC单片机的引脚2和引脚3分别通过导线连接有相同的串联支路，所述串联支路包括型号为LM2902的双路运算放大器，所述两个双路运算放大器的输出端连接有电阻后，再分别通过电阻连接至对应的型号为74LS14的六反相触发器，两个六反相触发器的输出端分别通过导线连接至所述PIC单片机的引脚2和引脚3，所述电阻与六反相触发器之间还有导线引出，所述引出导线上连接有电容后接地，所述同引脚3连接的双路运算放大器的同相输入端接地，所述同引脚2连接的双路运算放大器的反相输入端接地，所述两个双路运算放大器另一个同相输入端与反相输入端还分别通过导线连接至同一个电容的一个接线端上，所述电容与所述串联支路中的双路运算放大器之间还有导线引出，所述引出导线上连接有电阻后接地，所述电容另一接线端通过导线连接有电阻后，再连接至第三个型号为LM2902的双路运算放大器的输出端，所述电容与所述电阻之间还有导线引出，所述引出导线连接有电容后接地，所述第三个双路运算放大器的同相输入端有两根导线引出，一根引出导线上连接有电容后接地，另一根引出导线上连接有两个相互串联的电阻后，再连接至第四个型号为LM2902的双路运算放大器的输出端，所述第三个双路运算放大器的反相输入端上有两根导线引出，一根导线上连接有电阻后接地，另一根导线连接有电阻后再连接至第三个双路运算放大器的输出端，所述第三个双路运算放大器的输出端还有两根导线引出，一根引出导线连接有两个电阻后，再连接至所述PIC单片机的引脚1上，所述两个电阻之间有导线引出，所述引出导线上连接有相互串联方向相反的两个二极管后接地，所述第三个双路运算放大器的输出端上的另一根引出导线连接有电容后，再连接至第三个双路运算放大器的同相输入端上两个相互串联的电阻之间，所述第四个双路运算放大器的同相输入端连接有上拉电阻后接地，反相输入端上有两根导线引出，一根引出导线连接有电阻后，再连接至所述电压互感器，另一根引出导线连接有电阻后再连接至所述第四个双路运算放大器的输出端，所述第四个双路运算放大器两个电源端分别接正负电源；所述PIC单片机的引脚5接地，引脚9上连接有电阻后，再连接至第一个三极管的基极，所述第一个三极管的集电极上有两根导线引出，一根引出导线上连接有上拉电阻后再连接至电源，另一根引出导线连接有电阻后再连接至第二个三极管的基极上，所述第一个三极管的发射极接地，所述第二个三极管的基极与其所连接的电阻之间还有导线引出，所述引出导线连接有二极管后接地，所述第二个二极管的发射极接地，所述第二个二极管的集电极上有导线引出，所述引出导线连接至型号为MOC3081的光电耦合器的引脚2上，所述光电耦合器的引脚1上有导线引出，所述引出导线连接有电阻后，再连接至电源，所述光电耦合器的引脚4上有两根导线引出，一根引出导线连接至双向可控硅的控制极上，另一根引出导线上连接有电阻，所述电阻另一端有三根导线引出，一根引出导线连接至双向可控硅的第二阳极上，第二根导线上连接有串联的电容和电阻后，再连接至所述吸合线圈的第一接线端，第三根导线连接至一个二脚的插接件的一个管脚上，所述光电耦合器的引脚6上有导线引出，所述引出导线连接至电阻的一个接线端，所述电阻另一个接线端有两个导线引出，一根导线连接至所述双向可控硅的第一阳极上，另一根导线连接至所述吸合线圈的第一接线端，所述吸合线圈的第二接线端通过导线与所述二脚的插接件的另一个管脚连接；还包括有两个隔离光耦，所述PIC单片机的引脚11和引脚13分别通过导线与所述两个隔离光耦中三极管的集电极连接，所述两个隔离光耦中三极管的发射极分别通过导线接地，所述两个隔离光耦中的三极管的集电极上还分别有导线引出，所述引出导线接有上拉电阻后，再连接至电源，所述两个隔离光耦中的发光二极管的阳极分别有导线引出，两根引出导线分别接有上拉电阻后再连接至电源，所述两个隔离光耦中发光二极管的阴极分别通过导线连接至一个四脚的插接件的两个管脚上，所述四脚的插接件的另外两个管脚分别通过导线接地。
全文摘要
本发明涉及一种零电流分断的交流真空接触器。分别由三个单相接触器组成，装置投入使用时，由单片机在对电源电压和相位的不断采样、比较、记录并等待停止信号。单片机在接到分断指令时，可以根据最佳分断相角轮流控制三个可控硅，三个吸合线圈分别控制三相触点在电位过零时分断，此时电流为零，无火花，实现无弧分断，对接触器无损坏。
文档编号H01H33/66GK101546670SQ20091011668
公开日2009年9月30日 申请日期2009年4月30日 优先权日2009年4月30日
发明者杨同学, 程家龙, 俊 胡 申请人:淮南市启迪电子有限公司;刘正怀;杨斐斐