专利名称：新型的智能交流电磁电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型的智能交流电磁电器，属交流电磁电器领域，特别是交流接触器类别；近年来，随着微电子技术和微处理器的发展，对传统控制电器产生了深刻影响，电器元件及成套装置的机电一体化已成为国内外电器行业的一个重要发展方向，如《第五届全国低压电器年会论文》发表的《智能交流电磁系统中最佳合闸相角的选择》就是现有智能型交流接触器的一种方案，它是采用交流电源经主晶闸管控制交流接触器线圈，续流靠续流二极管完成。不过，这种方案的缺点是1、主晶闸管关断时刻无法控制；2、每个周波的接通相位都是一致的，未能实现优化；3、电源电压无法再大幅度增加启动磁势，因此也无法大幅度增加反力；4、续流元件为二极管，虽然节能效果显著，但无法实现分断过程控制，使释放时间很长，其电寿命很低。
由于以上缺点致使交流接触器不能实现启动动态过程控制与分断控制，当然也无法实现最优控制，由于电弧能量增加，因此反而降低了电寿命。其性能经济指标很差。
本实用新型的目的是研制并提供一种新型的智能交流电磁电器以实现①在系统启动过程中，使交流电磁系统能在不同的电源电压下，实行不同的控制程序，从而自动实现在触头电压为零时触头闭合，且消除触头跳动，使铁芯撞击能量达到最小；②在系统分断过程中得以控制，且大幅度增大反力，使交流电磁系统线圈在开断时刻触头电流为零，或在电压为零时，开断负载电流且之开断过程释放时间很短，触头开断速度很大，触头间开断电弧能量很小，从而使触头磨损很小，而能大幅度提高电气寿命；③运行节能效果好。
实现本实用新型目的的技术方案是新型的智能交流电磁电器由直流电源、主电路、控制电路、驱动电路及控制主程序组成，其特征在于(1)主电路由降压变压器、全波整流器、交流电磁系统线圈，可控续流元件及主晶体管所组成；其连接关系是降压变压器T的付边绕组接于全波整流器D的交流侧，全波整流器D的正端分别接交流电磁系统线圈J的一端，可控续流元件S一端，线圈J的另一端与可控续流元件S的另一端相接，再接至主晶体管TR的集电极，而TR的发射极接至整流器D的负端，TR的基极接驱动电路输出的一端，可控续流元件S的控制极接驱动电路输出的另一端；(2)驱动电路由与非门E4、E5，或非门E6，光电耦合器E7，E8，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9，小功率晶体管D1、D2所组成，其连接关系是从单片机W2的接点P1.0、P1.1引出开始，P1.1接至E4并依次与E5、R2及D1的基极串接，电源＋5V接至E4、E5与R1，R1的另一端接至光电耦合器E7，然后与D1的集电极相接，D1发射极接地，E7的输出经过R3，接至可控续流元件S的一端；P1.0接至E6，并与R6串接至D2的基极，D2发射极与E6的另一接点与地相接，D2的集电极与光电耦合器E8相接，而＋5V电源通过R4与E8相接，＋7V电源通过R5与E8相接，E8的输出与R8相接后接至主晶体管TR的发射极，R8的另一端与小功率晶体管D3的基极相接，D3的集电极通过R7接至电源＋7V，D3的发射极通过R9接至TR的发射极，R9的另一端与R8相连，D3的发射极与TR的基极相连，而TR的发射极接地。
(3)控制电路由或非门E1、E2，与非门E3、A／D转换器W1、单片机芯片W2、地址锁存器W3、EPROMW4及电容C1、C2、C3，所组成。其连接关系是，由电压或电流变换器来的信号接到A／D转换器，然后接至带ROM的单片机系统，而A／D转换器及单片机系统的电源是由整流电源提供的＋5V电源，由单片机系统输出的控制信号分别接至驱动电路的两部分，并通过电平调整及电气隔离后，一支输给主电路中的TR基极，一支输给主电路中可控续流元件S的控制极；(4)上述各电路之间的工作程序是由预先设计好新型智能交流电磁电器的最佳设计方案执行，并由单片机控制主程序实现的。
其控制主程序是按以下步骤实现的(見图4)
图1(a)为实施例(a)的主电路元件接线图；图1(b)为实施例(b)的主电路元件接线图；图2为本实用新型的控制电路与驱动电路的结构框图；图3为本实用新型内部接线图；图4为主程序图。
其中符号 名称 型号、规格W1 A／D转换器 AC0809
W2 单片机芯片 8031W3 地址锁存器 74LS373W4 EPROM EPROM 2732E1、E2、E6 或非门 74LS02E3、E4、E5 与非门 74LS0DE7、E8 光电耦合器 4N32TR 功率晶体管 2SD1403S 可控续流元件 3CT5A，1000VD1、D2、D3 小功率晶体管 3DG12B现结合附图并通过最佳实施例(a)、(b)进一步对本实用新型的结构情况加以说明；实施例(a)在本实施例中选用续流晶闸管作为可控续流元件S，在此情况下，交流电磁电器主电路中的线圈J的一端与续流晶闸管的阳极相接，然后再连接至主晶体管TR的集电极，电路的其他部分的连接关系与本实新型的技术方案叙述相同。
实施例(b)在本实施例中选用续流晶体管作为可控续流元件S，在此情况下，交流电磁电器主电路中的线圈J的一端与续流晶体管的集电极相接，然后再接至主晶体管TR的集电极，电路的其他部分的连接关系与本实用新型的技术方案叙述相同。
本实用新型与现有技术相比的优点是1、使交流电磁电器实现了在触头电压为零时的触头闭合，并且消除了触头跳动，使铁芯撞击能量达到最小；2、使交流电磁电器在分断过程实现了控制，且使反力得以大幅度加大；3、使交流电磁电器开断时，触头电流为零，或电压为零时开断负载电流，使释放时间大为减短，触头开断速度增大，从而减少了开断电弧的能量，而减少触头的磨损，大幅度增加了电气寿命，提高了经济效益；4、节能效果好。
权利要求1.新型的智能交流电磁电器由直流电源、主电路、控制电路、驱动电路及控制主程序组成，其特征在于(1)主电路由降压变压器、全波整流器、交流电磁系统线圈，可控续流元件及主晶体管所组成；其连接关系是降压变压器T的付边绕组接于全波整流器D的交流侧，全波整流器D的正端分别接交流电磁系统线圈J的一端，可控续流元件S一端，线圈J的另一端与可控续流元件S的另一端相接，再接至主晶体管TR的集电极，而TR的发射极接至整流器D的负端，TR的基极接驱动电路输出的一端，可控续流元件S的控制极接驱动电路输出的另一端；(2)驱动电路由与非门E4、E5，或非门E6，光电耦合器E7，E8电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9，小功率晶体管D1、D2所组成，其连接关系是从单片机W2的接点P1.0、P1.1引出开始，P1.1接至E4并依次与E5、R2及D1的基极串接，电源+5V接至E4、E5与R1，R1的另一端接至光电耦合器E7，然后与D1的集电极相接，D1发射极接地，E7的输出经过R3，接至可控续流元件S的一端；P1.0接至E6，并与R6串接至D2的基极，D2发射极与E6的另一接点与地相接，D2的集电极与光电耦合器E8相接，而+5V电源通过R4与E8相接，+7V电源通过R5与E8相接，E8的输出与R8相接后接至主晶体管TR的发射极，R8的另一端与小功率晶体管D3的基极相接，D3的集电极通过R7接至电源+7V，D3的发射极通过R9接至TR的发射极，R9的另一端与R8相连，D3的发射极与TR的基极相连，而TR的发射极接地；(3)控制电路由或非门E1、E2，与非门E3、A/D转换器W1、单片机芯片W2、地址锁存器W3、EPROMW4及电容C1、C2、C3，所组成。其连接关系是，由电压或电流变换器来的信号接到A/D转换器，然后接至带ROM的单片机系统，而A/D转换器及单片机系统的电源是由整流电源提供的+5V电源，由单片机系统输出的控制信号分别接至驱动电路的两部分，并通过电平调整及电气隔离后，一支输给主电路中的TR基极，一支输给主电路中可控续流元件S的控制极；(4)上述各电路之间的工作程序是由预先设计好新型智能交流电磁电器的最佳设计方案执行，并由单片机控制主程序实现的。
2.根据权利要求1所述的新型的智能交流电磁电器，其特征在于在主电路中选用续流晶闸管作为可控续流元件，并使主电路中的线圈J的一端与续流晶管的阳极相连接，然后再接至主晶体管TR的集电极。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的新型的智能交流电磁电器，其特征在于在主电路中选用续流晶体管作为可控续流元件，并使主电路中的线圈J的一端与续流晶体管的集电极相接，然后再接至主晶体管TR的集电极。
专利摘要新型的智能交流电磁电器，是由直流电源、主电路、控制电路、驱动电路及控制主程序组成，它根据交流电磁电器动态最优设计预编成由单片机适用的控制主程序，来控制主电路的触头闭合和开断过程及运行状态，实现了最佳控制方案，提高了工作可靠性，消除触头跳动，减小了铁芯撞击能量，实现了触头电压或电流过零或趋零的分断，减少了电弧能量，使电气寿命提高，且节能效果显著。该产品经济效益高。
文档编号H01H47/00GK2153862SQ9224609
公开日1994年1月19日 申请日期1992年12月31日 优先权日1992年12月31日
发明者张培铭 申请人:福州大学