一种间歇式供电的交流接触器启动保持运行电路的制作方法

本实用新型涉及电气控制技术领域，尤其是一种间歇式供电的交流接触器启动保持运行电路。

背景技术：

当前，交流接触器都是采用额定的交流电直接给其线圈供电，线圈流过电流产生磁场，使其触头闭合，从而启动运行，以控制负载的电器。然而，交流接触器在启动运行时消耗的电能大，浪费能源。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是要解决当前交流接触器采用额定的交流电启动运行，存在消耗的电能大而不节能的问题，为此提供一种间歇式供电的交流接触器启动保持运行电路。

本实用新型的具体方案是：一种间歇式供电的交流接触器启动保持运行电路，包括有整流电路、高压快速启动电路，其中高压快速启动电路设有MOS管，MOS管的源极连接整流电路直流输出侧的负极，MOS管的漏极作为起动输出端连接交流接触器线圈的一端，线圈的另一端连接整流电路直流输出侧的正极，MOS管的栅极与整流电路直流输出侧的正极之间串联有起动电阻，并在MOS管的栅极与源极之间并联有保护器件Z1；其特征是：还包括有恒流源电路、方波发生器和方波驱动电路，其中方波发生器含有RC延时电路，恒流源电路从整流电路直流输出侧的正极取电，并为方波发生器和方波驱动电路提供工作电源，方波发生器用于向方波驱动电路输出频率和占空比可调节的高频脉冲方波，方波驱动电路根据接收到的高频脉冲方波信号控制MOS管间歇式地导通与截止，MOS管的起动输出端输出的有效值电压确保了交流接触器在启动后保持吸合状态。

本实用新型中在整流电路直流输出侧的正极与恒流源电路之间串联有隔离二极管；在交流接触器线圈的两端并联有反向脉冲吸收保护二极管。

本实用新型中所述整流电路为单相桥式不可控整流电路，整流电路的交流输入侧设有由共模滤波线圈和安规电容组成的电源滤波电路。

本实用新型中所述方波发生器为由运算放大器组成的频率和占空比可调节的电路，并含有控制方波延时产生的RC延时电路。

本实用新型中所述恒流源电路与整流电路直流输出侧的负极之间设有限流电阻、稳压滤波电路A和稳压滤波电路B，其中限流电阻与稳压滤波电路A构成串联线路后再与稳压滤波电路B构成并联回路；并且还设有快速放电电路，快速放电电路用于在交流接触器停电时，快速放掉稳压滤波电路中电容上残余的电压，使得整个电路处于初始状态，以确保交流接触器再次快速启动运行。

本实用新型中所述方波驱动电路由三极管Q2、Q3、Q4组成射极跟随器推挽电路，以驱动MOS管的导通与截止。

本实用新型结构简单、设计巧妙，实现了交流接触器在高压快速启动，在脉冲低压下保持吸合，即交流接触器在高压快速启动后，在高频直流脉冲信号的控制下快速重复启停，并在启停的过程中保持吸合，从而实际降低了交流接触器吸合时的等效电压；本实用新型相对于传统的交流接触器的启动运行而言，节约电量达到80%以上，可广泛运用于各种类型的交流接触器。

附图说明

图1是本实用新型的控制结构框图；

图2是本实用新型的电气原理图；

图3是交流接触器在高压启动吸合时，MOS管的起动输出端向线圈输出的电压波形示意图；

图4是交流接触器在脉冲低压下保持吸合时，MOS管的起动输出端向线圈输出的电压波形示意图。

图中：1—整流电路，2—高压快速启动电路，3—线圈，4—起动电阻，5—恒流源电路，6—方波发生器，7—方波驱动电路，8—电源滤波电路，9—限流电阻，10—稳压滤波电路A，11—快速放电电路，12—稳压滤波电路B。

具体实施方式

参见图1-2，本实用新型包括有整流电路1、高压快速启动电路2，其中高压快速启动电路2设有MOS管Q1，MOS管Q1的源极连接整流电路1的直流输出侧的负极，MOS管Q1的漏极作为起动输出端连接交流接触器线圈3的一端，线圈3的另一端连接整流电路1的直流输出侧的正极，MOS管Q1的栅极与整流电路1的直流输出侧的正极之间串联有起动电阻4，起动电阻4由串联电阻R1、R2组成，并在MOS管Q1的栅极与源极之间并联有保护器件Z1；特别是：还包括有恒流源电路5、方波发生器6和方波驱动电路，其中恒流源电路5从整流电路1的直流输出侧的正极取电，并为方波发生器6和方波驱动电路7提供工作电源，方波发生器6用于向方波驱动电路7输出频率和占空比可调节的高频脉冲方波，方波驱动电路7根据接收到的高频脉冲方波信号控制MOS管Q1间歇式地导通与截止，MOS管的起动输出端输出的有效值电压确保了交流接触器在启动后保持吸合状态。

本实施例中由运算放大器组成的频率和占空比可调的方波发生器6中含有控制方波的RC延时电路，选择R11和C6的可以控制方波输出的延时时间。

本实施例中所述整流电路1为单相桥式不可控整流电路，整流电路1的交流输入侧设有由共模滤波线圈和安规电容组成的电源滤波电路8。

本实施例中，采用恒流源电路5供电，使得本实用新型所述的启动保持运行电路能够实现110V-380V的各种交流接触器的正常启停，从而具备宽电压兼容功能。

参见图2，本实施例中所述恒流源电路5与整流电路1的直流输出侧的负极之间设有限流电阻9（限流电阻9在图2中用电阻R8表示）、稳压滤波电路A10和稳压滤波电路B12，其中限流电阻9与稳压滤波电路A10构成串联线路后再与稳压滤波电路B12构成并联回路。稳压滤波电路A10由保护器件Z3和电容C5组成，用于对方波发生器6的供电电压进行稳压和滤波；稳压滤波电路B12由保护器件Z2和电容C4组成，用于对方波驱动电路7的供电电压进行稳压和滤波。

与此同时，在电路中还设有快速放电电路11，快速放电电路11用于在交流接触器停电时，快速放掉稳压滤波电路10中电容C4、C5上残余的电压，使得整个电路处于初始状态，以确保交流接触器再次快速启动运行。

参见图2，本实施例中在整流电路1直流输出侧的正极与恒流源电路5之间串联有隔离二极管D1，用以防止停电后，恒流源电路5上的直流电压返回到高压快速启动电路2，保证了整个电路的正常运行；在交流接触器的线圈3的两端并联有反向脉冲吸收保护二极管D3，用以吸收交流接触器的线圈3在停电后产生的反向脉冲高压，进而保护MOS管Q1不受反向脉冲高压影响而损坏。

本实用新型的工作原理如下：

参见图2，交流接触器通电后，整流电路1将110V-380V交流电整流成工频脉动电压，并通过高压快速启动电路2向交流接触器的线圈3供电，线圈3得电使得交流接触器吸合，此时线圈3的电压波形如图3所示，其中在图3中纵轴V表示线圈电压，单位为伏特，横轴S表示时间，单位为秒，工频脉动电压一个周期时长为T₀。

与此同时，整流电路1直流输出侧的正极端通过隔离二极管D1向恒流源电路5供电，方波发生器6和方波驱动电路7的供电电压均由模块IC2构成的恒流源电路5提供，并分别由保护器件Z2、电容C4和保护器件Z3、电容C5进行稳压、滤波，从而将供电电压转换成为平滑的直流电压。由运算放大器IC1组成的频率和占空比可调节的方波发生器6和控制方波延时产生的R11和C6组成的RC延时电路开始工作。方波发生器6延时输出高频脉冲方波通过方波驱动电路7（由三极管Q2、Q3、Q4组成射极跟随器推挽电路）驱动MOS管Q1进行间歇式地导通与截止，以产生维持交流接触器线圈吸合的脉冲电压，完成了交流接触器由接通电源-快速启动-维持吸合的工作过程。交流接触器在脉冲电压下维持吸合的过程中，线圈3的电压波形如图4所示，其中在图4中纵轴V表示线圈电压，单位为伏特，横轴S表示时间，单位为秒，S1表示线圈的供电脉冲，S2表示线圈的供电脉冲周期，其中方波发生器6包括由两个运算放大器构成的模块IC1及与其匹配的控制电路，通过调节R11和C6的值可以控制方波产生的时间，调节电路中R19、R20电阻的值，可以改变方波发生器6输出高频脉冲的占空比，配合调整电容C8的以改变输出脉冲的频率，从而改变线圈的供电脉冲的占空比和周期，达到降低线圈保持电压目的。

由图4可显而易见得知，交流接触器在脉冲电压下维持吸合的过程中，交流接触器工作的等效电压远小于交流接触器以额定电压运行时的等效电压，从而大大节约了电能。

为保证交流接触器在停电后能再次快速启动，电路中设有由三极管Q5、Q6、Q7组成的快速放电电路11，参见图2；交流接触器在工作时，经过整流电路1整流后的工频脉动电压由串联电阻R3、R4不断地向三极管Q5的基极提供偏流，从而使得电容C7对地电压始终为低电平，三极管Q6、Q7截止；在交流接触器停电后，三极管Q5即失去偏压，然而电容C3上的残留的电压即向三极管Q6、Q7的基极提供偏流，三极管Q6、Q7导通，从而将电容C4和C5上的电压快速放掉，交流接触器即可进行下一次的启动运行。