专利名称：固态消火花辅助接触器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电气开关设备，特别是一种用于大功率接触器的消火花辅助接触器。
在电气开关通断的瞬间总会产生电火花，特别是开关大电流时尤为强烈，产生的强电磁脉冲严重干扰电子设备的工作；同时对防爆要求严格的场所(如矿山)，电火花还是一种危险的火源。此外，长期打火，使接触器的触头积碳严重，且受到破坏，其接触不良、功耗增大和输出电压下降等，为了消除电火花，以前有人曾采用的办法主要是改进触点的导电性，如镀金、镀银，或将触点形状改成球形，或在触点周围采用各种吸弧装置等等，尽管采用了以上各种方法，但仍不能有效地消除电火花，特别是在大电流状态时，或者是采用的方法过于复杂，使得设备体积过大，成本过高，在低电压、小电流的场合直接采用固态继电器可彻底解决电火花问题，但对高电压、大电流场合，目前还无法解决大功率器件问题，同时功耗和散热问题也使得在实际应用中不能被广泛地采用。
本实用新型的目的在于提供一种能彻底消除接触器开关时产生电火花的固态辅助接触器。
本实用新型是用如下方式实现的固态消火花辅助接触器，其特征是由光电隔离电路2的光电耦合器IC3的输入端接至接触器开关控制信号线，光电耦合器IC3的输出端接至逻辑电路3，由接电源的电源变换电路1输出经RC延时电路接至逻辑电路3，从逻辑电路3输出接至执行电路4的VMOS管的栅极，用VMOS管的源极和漏极并接在接触器的主触点上。电源变换电路1是由稳压电路IC1输出接DC/DC隔离变换器IC2产生对地浮动电源电压。逻辑电路3是由输入信号-路经反相器IC4后输入至或非门IC6的输入端，输入信号的另一路经RC延时电路的可调电阻W1接至反相器IC5的输入端，反相器IC5的输入端经RC延时电路的电容C接至电源变换电路1，反相器IC5的输出端接至或非门IC6的输入端，或非门IC6输出经反相器IC7输出。执行电路4还可采用电压控制型功率器件或者是绝缘栅极电力晶体管或者是可关新型晶闸管。
固态消火花辅助接触器是由隔离电源变换电路1、光电隔离电路2、逻辑电路3和执行电路4组成，隔离电源变换电路1在直流电路中通过DC/DC变换法取得隔离的浮动电源，提供给整个电路使用，在交流电路中，通过变压器降压取得浮动电源，经整流、滤波、稳压后供整个电路使用，光电隔离电路2将控制输入端5输入的接触器控制信号，经光电隔离后输出到逻辑电路3，一方面提高抗干扰能力，另一方面也是浮地信号的需要，逻辑电路3在输入控制信号的作用下，形成两路时序信号，一路直接输出到执行电路4，使执行电路4立即接通，由于电磁接触器在加上控制信号，大约有几十～几百毫秒的接通延时，而执行电路接通延时小于1微秒，由于执行电路与电磁接触器是完全并联的，等到接触器接通时触头之间的压降仅1伏左右，所以不会产生电火花，逻辑电路3的另一路时序信号，在控制信号去掉后，使执行电路4延时断开，通过调整此延时时间保证电磁接触器断开后执行电路4才断开，从而保证接触器断开时触头之间的电压降仍为很低的电压，在接触器稳定导通期间，逻辑电路3始终使执行电路4处于导通状态，但由于接触器的闭合触头将执行电路4短路，所以执行电路4在稳定工作期间几乎无电流通过，不需承受较大功耗；也不会发热，从而实现了用较小功率元件应用于较大电流的场所。
图1是本实用新型电路方框图图2是本实用新型电路原理图图3是本实用新型应用于交流电路时的执行电路4原理图图4是本实用新型安装结构示意图
以下结合附图对本实用新型作进一步详细介绍如图1所示，本实用新型是由隔离电源变换电路1、光电隔离电路2、逻辑电路3和执行电路4组成，本实用新型的一个实施例如图2所示，它是应用于直流27V、200A接触器的一个实施例，隔离电源电路1由稳压器IC1(7812)将27V电源电压稳压到12V，输出给DC/DC隔离变换器IC2(NR12S1280A)，产生对地浮动的12V电源电压，提供给整个电路使用，其中电容C1、C2、C3为滤波电容，电阻R4和发光二极管LD2组成电源指示器，光电隔离电路2由光电耦合器IC3(4N33)等组成，光电耦合器IC3的输入端经电阻R1、发光二极管LD1接至接触器的开关控制信号线，R1为输入限流电阻，LD1为输入信号指示器，在光电耦合器IC3的输出端接有输出负载电阻R2和接至逻辑电路3，当有控制信号时(也是对地为+27V的电压信号)，LD1发光，a点为低电平，否则为高电平，注意光耦的输入地为27V负端，输出地为浮地电源负端逻辑电路3是由IC4、IC5、IC6、IC7组成(它是由一片CD 4001组成)，光电隔离电路2的输出端a点输出的信号，一路经反相器IC4后加到或非门IC6的b端，另一路经RC延时电路的可调电阻W1加到反相器IC5的输入端d点，经RC延时电路的电容C接到电源变换电路1的输出端，从反相器1C5的输出加到或非门IC6的c端，当a点高电平变成低电平时，由于电容C4的充电延时，d点的电平下降到1/3Vcc电平时，反相器IC5的输出才由低变高，反之，当a点的电位由低变高时，由于电容C4的放电延时，直到d点的电位大于2/3Vcc电平时输出才由高变低，而反相器IC7的输出由或非门IC6的c、d输入端的信号取或运算输出决定。所以在控制信号加来时，由于反相器IC4的输出为高电平，故反相器IC7的输出为高电平，无延时。但当去掉控制信号时，由于反相器IC5的高电平输出要延时一段时间(由W1调整)后才变成低电平，故反相器IC7的输出也保持一段延时高电平，才翻转为低电平，IC7的输出端e点接到执行电路4，执行电路4由大功率VMOS管(2SK1506)V1和V2并联组成，脉冲电流最大可达400A，由于本机应用时脉冲重复率很低，所以器件要求的散热器很小，基本不占体积，由于浮地电源的负端接VMOS管的源极(输出端7)，故e点电位为高电平时，V1和V2导通，相当于接触器接通，e点电位为低电平时，V1和V2立即关断，相当于接触器跳开，V1和V2的源极和漏极并接于接触器TN的两端6和7，电路中的二极管D1、D2为功率管自带的反向二极管，D3为栅极过压保护稳压管，R3、LD3为输出指示器，电容C5(C6)、电阻R5(R6)为VMOS管并联时防自激电路，R7为60V压敏电阻，防止反向尖峰电压击穿VMOS管，当接触器输出端带有有源负载时(如发电机)二极管D4起隔离作用。
当此辅助接触器应用于交流电路时，执行电路4如图3所示，D5～D8与VMOS管一起构成大电流通路，当电路导通时6、7两端的压降相对于直流应用时增大1.4伏。
本实用新型固态消火花辅助接触器的使用非常方便，根据不同的用途，此辅助接触器的引出脚和接触器的引线位置对应伸出金属引线片兼固定支脚，如图4所示，拧开接触器接线螺钉后，放上此辅助接触器再拧上螺钉即可安装好，使用时与未装此辅助接触器一样，但彻底消除了接触器通断时产生电火花的问题，大大藏小了对其他弱电设备的干扰，同时特别适应于防爆环境中(如矿山)中使用，此外大大延长了接触器的使用寿命，并增大其工作可靠性。
权利要求1．一种固态消火花辅助接触器，其特征是由光电隔离电路[2]的光电耦合器IC3的输入端接至接触器开关控制信号线，光电耦合器IC3的输出端接至逻辑电路[3]，由接电源的电源变换电路[1]输出经RC延时电路接至逻辑电路[3]，从逻辑电路[3]输出接至执行电路[4]的VMOS管的栅极，用VMOS管的源极和漏极并接在接触器的主触点上。
2．根据权利要求1所述固态消火花辅助接触器，其特征在于电源变换电路[1]是由稳压电路IC1输出接DC/DC隔离变换器IC2产生对地浮动电源电压。
3．根据权利要求1所述固态消火花辅助接触器，其特征在于逻辑电路[3]是由输入信号一路经反相器IC4后输入至或非门IC6的输入端，输入信号的另一路经RC延时电路的可调电阻W1接至反相器IC5的输入端，反相器IC5的输入端经RC延时电路的电容C接至电源变换电路[1]，反相器IC5的输出端接至或非门IC6的输入端，或非门IC6输出经反相器IC7输出。
4．根据权利要求1所述固态消火花辅助接触器，其特征在于执行电路[4]还可采用电压控制型功率器件或者是绝缘栅极电力晶体管或者是可关断型晶闸管。
专利摘要本实用新型属于一种固态消除接触器火花的辅助接触器,它解决了目前大功率电路中使用的接触器存在的电火花问题,以及由此产生的强电磁干扰、对危险气体环境的引爆和使接触器性能下降缩短使用寿命等问题,它是由光电隔离电路2的输入端接至接触器开关控制信号线,电接电源的电源变换电路1输出经延时电路接逻辑电路3,从逻辑电路3输出接执行电路4,用执行电路4的VMOS管并接于接触器上,它能消除接触器打火现象,具有体积小,使用方便,适用于并接在接触器上使用。
文档编号H01H47/00GK2324626SQ9723921
公开日1999年6月16日 申请日期1997年11月18日 优先权日1997年11月18日
发明者尹红迈 申请人:尹红迈