专利名称：高性能无声节电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种使交流接触器无声节电运行的电路装置，属于电器开关领域。
无声节电器是作为一独立产品，既可为交流接触器生产厂家配套，又可供用户与适用交流接触器匹配使用的电路装置。现有技术的常用电路为电容器式和变压器式由接触器的常闭辅助触头与限流电阻、整流管构成起动回路，由常开辅助触头和电容器(或变压器)构成吸持回路使接触器无声节电运行。常闭、常开触头的转换都存在一个中间过程(即断电过程)，一般是常闭触头先断开，常开触头后接通，衔铁要吸合的瞬间反弹簧的作用力也是最大的，如这个转换时间正好落在交流电源由正半周到负半周过渡的弱磁区内，线圈中储存的磁能由无法通过二极管形成维持吸合的续流电流而导致衔铁释放，造成失控。失控现象是随机的，经试验，电容式电路的失控率一般为5～10％，变压器式电路的失控率为3～10％。另一方面，由于改为直流供电，线圈对电源呈现的阻抗仅为极小的直流电阻，为了减小电磁铁的直流剩磁和保护整流器件，在起动回路都串有限流电阻，该电阻在起动时要承受70％以上的电源电压而产生大量热量，如选用耗散功率大的电阻，将大大增加节电器的体积，现有产品一般采用25瓦及以下的电阻，为了可靠工作，只有对操作频率加以限制，从而缩小了节电器的应用范围，由于用户不慎仍按接触器原操作频率操作而导致节电器损坏的现象时有发生。据统计和试验，在整流器件选的比较合适的情况下。影响节电器电寿命的因素主要是由于限流电阻过热老化损坏。
为了解决失控问题，节电器生产厂均对用户提出要求，调整接触器的常闭触头，以延缓其断开时间。这种调整会改变接触器的机械性能和电性能，由于调整不当而使接触器和节电器发生故障的现象屡见报导。
上海电器科研所与华通开关厂联合研制的CJ12□系列节电交流接触器(见《低压电器》期刊86年第2期)，在接触器上设计了专用辅助触头，根除了失控问题，但其额定操作频率仅为250A及以下，120次／h；400A及以上，60次／h。远小于同电流等级的CJ12型交流接触器的600次／h，300次／h的操作频率，从而使应用范围受到限制。
目前国内已研制成功的有CJ12－250S机械脱扣分励脱扣式、CJ20双绕组变压器式节能交流接触器等。由于国内众多的接触器生产厂在常规的接触器造型和设计中没有考虑无声节电技术，若采用无声技术将涉及到工艺和结构等给改动带来困难，所以尽管有节能产品研制成功，但迟迟未能投入生产形成大批量，年产量700万台的非节能接触器仍然统治着国内市场，《低压电器》期刊87年第2、3期“交流接触器无声节电技术综述”对此做了详尽的论述。
国内专利申请86210667和86206091不占用接触器的常闭触头，很好的解决了失控问题，但仍存在不少缺点。前者的缺点是储能电容体积大，价格高，因而使产品普及有困难。后者的缺点是仅适用于40A及以下的接触器，因为60A及以上的CJ10、CJ12型接触器已非直动式结构而不存在供其安装的腔室。两者的共同缺点是1.电路中无限流措施使起动电流大，电子器件易损；直流剩磁大使接触器的释放性能变劣。
2.可控硅的成本高(如5A／600V的3CT103可控硅国内市场价格为17元，而6A／1000V的整流二极管价格仅1.6元，从而使性能价格比下降。
3.无交直流转换功能，当电子器件损坏时维修不便，改动接线麻烦。
本实用新型的目的是对目前量大面广的电容器式和变压器式节电器进一步改进，提供一种高性能无声节电器，它能在增加成本不多的情况下克服现有技术和以往实用新型的缺陷。
本实用新型的目的是这样实现的1.用一超小型、低功耗、大触点容量、低成本继电器的常闭触点取代接触器的常闭触头，用一小容量电容与四个二极管串联构成降压电路，整流电路的直流输出做为继电器的电源，整流电路的一交流输入端与吸持电容(或变压器)和接触器常开触头的连接点相连，另一交流输入端与交流电源的另一端相连，从而根除了失控问题。
2.在限流电阻上加装了导热性能良好的铝质散热片，散热片做为外壳的一部分包绕在酚醛塑料外壳的外壁上。从而在不增加电阻体积的情况下增大了电阻的耗散功率，因而大大提高了节电器的操作频率和电寿命。散热片的面积为14000平方毫米。
3.在电路中加装了转换开关和熔断器，使得节电器具有交直流转换功能和短路保护功能，当高于额定操作频率工作时或节电器万一发生故障时，仅需拔一下开关手柄即可交流工作，从而避免了因故障用户改动接线的烦恼和提高了可靠性。
4.设计了零电流分断电路，消除了分断感性负载时产生的电弧对继电器接点的损害。
由于采取了以上措施，使得本实用新型的可靠性，操作频率，电寿命等指标大大提高，虽成本有所增加，但却换来很高的性能价格比。采用本实用新型的电路，JZC－22F型继电器的功耗由0.36瓦降为0.06瓦，加上继电器的功耗，全系列电容式节电器的有功节电率仍在95％以上。节电器分2个电压等级(380V、220V)，6个电流等级(60、100、150、250、400、600A)共12个基本规格，装在体积为116×75×60mm的小型酚醛塑料壳体内，有较好的防尘性能和较高的抗电强度，且具有很高的标准化，通用化系数，既可供接触器厂家配套，又可供用户选用，有很强的普及性和实用性。
表一为本实用新型的电容式节电器与CJ12系列交流接触器配接后与CJ12□系列节电接触器的主要性能指标比较。其中电寿命是在额定操作频率下累计通断的次数，与操作频率有关，若采用与CJ12□节电接触器相同的操作频率，本实用新型的电寿命将远高于后者。
实用新型的实施例由附图给出，
图1虚线框内是电容式节电器的电原理图，图2虚线框内是变压器式节电器的电原理图。下面对本实用新型作进一步的描述如图1所示按下QA，当电源A端为正时，起动电流经A、停止按钮TA、起动按钮QA、接线端子1，继电器常闭接点JZ、限流电阻R1、起动二极管D1，转换开关K的节电触点、接线端子3、接触器线圈JC、接线端子4、熔断器RD、接线端子5、电源B端构成回路；负半周时，线圈JC中储存的磁能经接线端子4，续流二极管D2、K、3转化为续流电流。几个周波后接触器吸合，其常开触头JC接通，由于降压电容C2上的电压不能突变，电源经A、TA、JC、接线端子2、C2、D3D4、继电器线圈JZ、D5D6、RD、5、B构成回路，继电器得电迅速吸合，其常闭接点JZ断开，稳态后由于C2的降压作用，JZ线圈流过很小的吸持电流节电运行。与此同时，电源经A、TA、JC、2、吸持电容C1、K、3、线圈JC、4、RD、5、B构成吸持回路，续流电流经4、D2、K、3、线圈JC构成回路，使接触器节电运行。按下TA，线圈JC断电，触头JC断开，JZ复原，C1上的电荷经R2泄放，C2上的电荷经R3泄放，为下次起动做好准备。将K掷复原位置即可交流工作，其电路与一般接触器控制电路相同。Rμ为MY31型氧化锌压敏电阻，用以吸收线圈JC产生的过电压，保护元器件不受损坏。
如图2所示按下QA，当电源A端为正时，起动电流由A经TA、QA、1、JZ、R1、D1、K、3、线圈JC、4、RD、5、B构成回路，负半周时，续流电流经线圈JC、4、D3、K、3、构成回路，几个周波后，接触器吸合，JC接通，继电器JZ得电吸合，常闭接点JZ断开，与此同时吸持电流经变压器BY的次级、DZ、K、3、线圈JC、4构成回路，续流电流经4、D3、K、3、线圈JC构成回路使接触器节电运行。按下TA，JC断开，常闭接点JZ复原，C2上的电荷经R2泄放，为下次起动做好准备。将开关K掷复原位置即可交流工作。继电器JZ的工作原理、Rμ的作用与图1相同。
图1、图2中。R4、D9和SCR组成零电流分断电路，其工作原理是按下QA，JC吸合后，当R1支路的电压为正时，电源经R4、D9触发可控硅SCR，使其导通，继电器JZ不能吸合。只有当R1支路无电流流过(即电压为负时)，JZ才能得电吸合，其常闭接点JZ断开，实现了零电流分断，由于不存在分断感性负载时产生的电弧对继电器接点的损害，因而使继电器的电寿命至少可提高一个数量级以上。D8的作用是给JZ提供续流回路，并减小断电时JZ线圈产生的反峰压对SCR的影响。
当配接220V、250A的CJ12型接触器时图1实施例的元器件参数为R110Ω／10W，R2、R3910KΩ／0.25W，D1、D23A／1000V，D3－D61A／1000V，C13μF／～250V，C20.1μF／400V，K；3A／220V，RD10A，Rμ800V，JZJZX－22F－1Z型，其最大切换电流达15A。
图2实施例的元器件参数为R110Ω／10W，R2910KΩ／0.25W，D1－D33A／1000V，D4－D61A／1000V，C20.1μF／400V，K3A／220V，RD10A，Rμ800V，JZJZX－22F－1Z型。
图1、图2中，零电流分断电路的元器件参数为R4100KΩ～510KΩ，D91A／1000V，D81A／100V，SCR0.5A／100V～400V本实用新型亦可应用于其他电磁铁等类似电路中。
权利要求1.一种使交流接触器节电无声运行的高性能无声节电器。由电子元器件组成，装在一小型壳体内，其特征在于A.继电器JZ的常闭触点JZ一端与接线端子1相连，另一端与电阻R1相连；降压电路和整流电路串联，其一端接在接线端子2上，另一端接在熔断器RD上以接受电源电压，整流电路的直流输出向JZ线圈供电；B.可控硅SOR与继电器JZ线圈并联，其控制极与R4和D9串联，接在电阻R1和常闭接点JZ相连的联线上；C.散热片将R1包绕，并做为外壳的一部分固定在壳体的外壁上。
2.根据权利要求1所述的节电器，其特征是所述降压电路由电容器O2组成，所述整流电路为四个二极管组成的桥式电路。
专利摘要一种使交流接触器节电无声运行的高性能无声节电器，属于电器开关领域。由电子元器件、继电器等组成，装在一小型壳体内，具有不占用交流接触器常闭触头，操作频率高，电寿命长，工作可靠，交直流转换方便，应用范围广，普及性强，性能价格比高等特点。
文档编号H01H47/02GK2076708SQ8920728
公开日1991年5月8日 申请日期1989年5月13日 优先权日1989年5月13日
发明者刘志强, 王文理 申请人:刘志强