應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器，包括由動觸點、常閉觸點、常開觸點、動鐵芯、靜鐵芯、復(fù)位彈簧、勵磁線圈、常開輔助觸點所組成的常規(guī)交流接觸器與電子單元兩部份。其中所述的節(jié)電單元由第一電容、第二電容、第三電容、第一電阻、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第五二極管、第六二極管、瞬態(tài)電壓抑制二極管、場效應(yīng)管、AC1端、AC2端、DC1端、DC2端組成。
【專利說明】
應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及低壓電器領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用常開輔助觸點，實現(xiàn)高效節(jié)電的“應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器”。
【背景技術(shù)】
[0002]交流接觸器(Alternating Current Contactor)是一種應(yīng)用非常廣泛的低壓電器，截止2015年，我國在線運行的交流接觸器超十億只，而且以每年新增8000萬只的速度遞增。其工作原理是利用電磁鐵帶動動觸點(movable contact)，使常閉觸點(normallyclosed contact)或常開觸點(normally open contact)分離或閉合，達到切斷或接通電路的目的。它適用于起動或控制三相感應(yīng)電動機和其它用電設(shè)備。
[0003]圖1為常規(guī)交流接觸器的工作原理圖。這種常規(guī)的交流接觸器主要由動鐵芯、靜鐵芯、勵磁線圈、復(fù)位彈簧、動觸點、常閉觸點、常開觸點所組成。當(dāng)勵磁線圈接通AC220V、ACllOV或AC380V電壓(以下通稱AC220V、AC110V或AC380V為AC電壓或勵磁電源)時，動鐵芯受勵磁線圈產(chǎn)生的磁力的作用而與靜鐵芯閉合，與動鐵芯聯(lián)動的動觸點也隨之與常開觸點閉合，外電路便通過此常開觸點而接通；當(dāng)勵磁線圈上的AC電壓斷開時，動鐵芯失磁并受復(fù)位彈簧的作用而與靜鐵芯分離，常開觸點復(fù)位斷開，外電路便隨之被切斷。
[0004]圖2為常規(guī)交流接觸器之四組觸點的分布圖。在常規(guī)交流接觸器中，“與動鐵芯聯(lián)動的觸點”共有四組，其中，主觸點1、主觸點2、主觸點3這三組為用于接通或切斷“三相電”的主觸點，另一組為“常閉”或“常開”的“輔助觸點K”(本發(fā)明所指的“輔助觸點K”為常開輔助觸點)一一用于系統(tǒng)的控制。
[0005]另外，還可在交流接觸器中附加“輔助常閉觸頭”、“輔助常開觸頭”、“輔助常閉延時觸頭”、“輔助常開延時觸頭”一一用于復(fù)雜系統(tǒng)的控制。
[0006]這種常規(guī)的交流接觸器的工作過程可分為“吸合”、“吸持”、“復(fù)位”三個階段:
[0007]1、吸合:勵磁線圈與AC電壓接通，動、靜鐵芯吸合，主觸點1、主觸點2、主觸點3、常開輔助觸點K均隨之閉合。在此階段，為克服動鐵芯的慣性和復(fù)位彈簧的彈力，勵磁電源必須提供較大的功率(以下稱此功率為“吸合功率”)，動、靜鐵芯才能互相吸合。
[0008]2、吸持:勵磁線圈繼續(xù)與AC電壓接通，動、靜鐵芯繼續(xù)保持吸合的狀態(tài)。在此階段，勵磁電源只須提供較小的功率(以下稱此功率為“吸持功率”)，動、靜鐵芯也能繼續(xù)吸合。若在此階段，勵磁電源提供過大的吸持功率，將造成電能浪費并導(dǎo)致交流接觸器不應(yīng)有的發(fā)熱升溫；
[0009]3、復(fù)位:勵磁線圈斷開AC電壓，動、靜鐵芯“復(fù)位”分離，主觸點1、主觸點2、主觸點
3、常開輔助觸點K均隨之復(fù)位斷開。
[0010]交流接觸器的用途千差萬別，結(jié)構(gòu)也千差萬別，但它們的工作原理均與圖1相同。
[0011]常規(guī)的交流接觸器由于吸合與吸持階段勵磁線圈中均通以相同的AC電壓，
[0012]因此存在以下的嚴重缺點:
[0013]1、無謂的耗電:前已述，在吸合和吸持階段，常規(guī)的交流接觸器的勵磁線圈中均通以“相同的” AC電壓，使吸持功率過大，造成了無謂的電能損耗；
[0014]2、發(fā)熱:無謂的電能損耗所產(chǎn)生的惡果是“升溫發(fā)熱”，嚴重時，甚至?xí)龤СＲ?guī)的交流接觸器的勵磁線圈；
[0015]3、存在煩人的交流噪聲；
[0016]針對常規(guī)的交流接觸器存在的嚴重缺點，電子、電器行業(yè)內(nèi)的技術(shù)人員研究、設(shè)計了多種用于改善常規(guī)的交流接觸器性能的“節(jié)電線路”、“節(jié)電器”、“節(jié)能交流接觸器” ο中國專利申請?zhí)枮?7216246.1的“高效節(jié)能交流接觸器”、申請?zhí)枮?4202133.9的“節(jié)能交流接觸器裝置”、申請?zhí)枮?01010144412.4的“一種節(jié)能交流接觸器”公開了專利
【申請人】各自的研究成果;杭州、常州、珠海等地的院?；驈S商也有用于改善常規(guī)交流接觸器性能的“節(jié)電器”問世。
[0017]上述的現(xiàn)有技術(shù)的確為改善常規(guī)交流接觸器的性能，作出了有益的探索并取得了一定的成就，但普遍存在以下的缺陷:
[0018]1、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以實施；
[0019]2、所用的電子器件太多，電子線路太復(fù)雜；采用單片機控制的“交流接觸器節(jié)電器”則易受交流接觸器本身或電機等電器的電磁干擾而導(dǎo)致內(nèi)部程序執(zhí)行錯誤、產(chǎn)生“飛跳”誤控一一此誤控在某些場合會釀成大禍！
[0020]3、實施生產(chǎn)的產(chǎn)品售價太高，例如廣東省珠海市某有限公司生產(chǎn)的QXJB型交流接觸器節(jié)電器的售價高達1500元/臺！小型的交流接觸器的售價才二十多元，中型的交流接觸器的售價也只有幾百元，如此昂貴的“QXJB型交流接觸器節(jié)電器”將使用戶寥寥。
[0021]4、由于電子線路復(fù)雜，所用的電子器件多，因此，交流接觸器的節(jié)電控制部份難以與交流接觸器集成為一體，所述的節(jié)電控制部份須另設(shè)一個盒子，造成用戶安裝不便、接線麻煩。
[0022]5、由于電子線路復(fù)雜，所用的電子器件多，因此，交流接觸器的節(jié)電控制部份自身的電耗(IC電耗、執(zhí)行器電耗等)將增大，有的甚至大到與小型接觸器的吸持功率相比擬的地步。
[0023]針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，本發(fā)明要迖到的目標(biāo)是:“應(yīng)用電子技術(shù)，改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)”，設(shè)計一種電子線路盡量簡單的、所用器件盡量少的、性能超過現(xiàn)有技術(shù)的“應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器”。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0024]一種應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器，包括由動觸點MC、常閉觸點NC、常開觸點NO、動鐵芯M、靜鐵芯G、復(fù)位彈簧F、勵磁線圈L、常開輔助觸點K所組成的常規(guī)交流接觸器與電子單元100兩部份，其特征在于:所述的節(jié)電單元100由第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第一電阻R1、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5、第六二極管D6、瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS、場效應(yīng)管FET、AC1端、AC2端、DCl端、DC2端組成;其中，所述的DCl端、DC2端分別與所述的勵磁線圈L之Al端、A2端相連接;所述的瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS的負極、正極分別與所述的常開輔助觸點K之BI端、B2端相連接;所述的ACl端、第一電容Cl的一端均與AC電壓的Pl端相連接;第一電容Cl的另一端與瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS的負極、第六二極管D6的正極均相連接;第六二極管D6的負極與第一電阻Rl的一端、第二電容C2的一端、場效應(yīng)管FET的閘極均相連接;場效應(yīng)管FET的漏極與第五二極管D5的負極相連接;第五二極管D5的正極與所述的DC2端相連接;第一二極管Dl的正極、第四二極管D4的正極也均與DC2端相連接;第一二極管Dl的負極、第二二極管D2的正極均與ACl端相連接;第二二極管D2的負極、第三二極管D3的負極均與DCl端相連接;第四二極管D4的負極、第三二極管D3的正極均與AC2端相連接;第三電容C3的一端也與AC2端相連接;第三電容C3的另一端、場效應(yīng)管FET的源極、第二電容C2的另一端、第一電阻Rl的另一端、瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS的正極均與AC電壓的P2端相連接。
[0025]所述的電子單元100與常規(guī)交流接觸器按以上所述的方式相組合，即可組成本發(fā)明所指的“應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器”。其中:
[0026]所述的勵磁線圈L之Al端、A2端可以互換端口連接;所述的常開輔助觸點K之BI端、B2端也可以互換端口連接。
[0027]所述的常開輔助觸點K可以用其他常開開關(guān)例如接觸器輔助常開觸頭、接觸器延時輔助常開觸頭替代。
[0028]所述的場效應(yīng)管FE T可以用其他開關(guān)器件例如單向晶體閘流管(S i I i c ο ηControlled Rectif ier，SCR)、雙向晶體閘流管(Tr1de AC Switch，TRIAC)、絕緣棚.雙極型晶體管(Insulatend Gate Bipolar Transistor，IGBT)、電子注入增強棚.晶體管(Inject1n Enhanced Gate Tansistor，IEGT)、靜電感應(yīng)晶閘管(Static Induct1nThyristor，SITH)或開關(guān)三極管代替。
[0029]所述的瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS可以用其他二極管例如整流二極管、穩(wěn)壓二極管替代。
[0030]所述的第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4可以采用集成整流電橋，也可以采用分立器件。
[0031 ]應(yīng)用本發(fā)明，可以取得以下有益效果:
[0032]1、高效節(jié)電:
[0033]為了說明本發(fā)明高效的節(jié)電效率，我們做了以下測試:
[0034](I)、先測常規(guī)交流接觸器的耗電功率:國際馳名的某國某公司的著名品牌3TH8244-0X型交流接觸器:為2.5W;
[0035](2)、再測按本發(fā)明的技術(shù)方案:上述3TH82 44-0X型交流接觸器加本發(fā)明的電子單元100組成的本發(fā)明所指的“應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器”的耗電功率:為0.2W;
[0036]實測結(jié)果表明，與國際名牌3TH8244-0X型交流接觸器相比較，本發(fā)明的節(jié)電效率可達92%。
[0037]2、寂靜無噪:
[0038]自從1924年世界第一只交流接觸器誕生以后，交流噪聲與交流接觸器就“如影相隨”，業(yè)內(nèi)人員對常規(guī)交流接觸器的交流噪聲已經(jīng)達到“司空見慣、見怪不怪”的地步。國際名牌3TH82 44-0X型交流接觸器運行時亦有可聞的交流噪聲，本發(fā)明所指的接觸器”運行時則寂靜無可聞噪聲。
[0039]3、低熱:本發(fā)明具有高效節(jié)電的功能，節(jié)約了電能，運行時必然低熱。
[0040]4、本發(fā)明所指的電子單元100的電子線路簡潔，所用元件少，若用貼片元件制作所述的電子單元100之PCB，則可將該PCB集成到交流接觸器中，制成外觀緊奏的一體化的“應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器”。
[0041]5、應(yīng)用本發(fā)明，可以助推民族企業(yè)創(chuàng)立足可挑戰(zhàn)世界名牌的民族品牌。
【附圖說明】
[0042]圖1為常規(guī)交流接觸器的工作原理圖；
[0043]圖2為常規(guī)交流接觸器之四組觸點的分布圖；
[0044]圖3為實施例1的電路原理圖；
[0045]圖4為實施例1在吸持狀態(tài)的電路原理圖；
[0046]圖5a為AC電壓波形圖；
[0047]圖5b為場效應(yīng)管FET的閘極一源極間的電壓Vg之波形圖。
【具體實施方式】
[0048]下面結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的實施方式。
[0049]圖3為實施例1的電路原理圖。圖3中:L為常規(guī)交流接觸器中的勵磁線圈，Al、A2為其之兩個連接端口；開關(guān)k為常規(guī)交流接觸器中的常開輔助觸點K，B1、B2為其之兩個連接端口 ；虛線方框100表示本發(fā)明的電子單元100。
[0050]結(jié)合圖1、圖3;—種應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器，包括由動觸點MC、常閉觸點NC、常開觸點NO、動鐵芯M、靜鐵芯G、復(fù)位彈簧F、勵磁線圈L、常開輔助觸點K所組成的常規(guī)交流接觸器與電子單元100兩部份，其特征在于:所述的節(jié)電單元100由第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第一電阻R1、第一二極管Dl、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5、第六二極管D6、瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS、場效應(yīng)管FET、AC1端、AC2端、DCl端、DC2端組成;其中，所述的DCl端、DC2端分別與所述的勵磁線圈L之Al端、A2端相連接；所述的瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS的負極、正極分別與所述的常開輔助觸點K之BI端、B2端相連接;所述的ACl端、第一電容Cl的一端均與AC電壓的Pl端相連接;第一電容Cl的另一端與瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS的負極、第六二極管D6的正極均相連接;第六二極管D6的負極與第一電阻Rl的一端、第二電容C2的一端、場效應(yīng)管FET的閘極均相連接;場效應(yīng)管FET的漏極與第五二極管D5的負極相連接;第五二極管D5的正極與所述的DC2端相連接;第一二極管Dl的正極、第四二極管D4的正極也均與DC2端相連接;第一二極管Dl的負極、第二二極管D2的正極均與ACl端相連接;第二二極管D2的負極、第三二極管D3的負極均與DCl端相連接;第四二極管D4的負極、第三二極管D3的正極均與AC2端相連接;第三電容C3的一端也與AC2端相連接;第三電容C3的另一端、場效應(yīng)管FET的源極、第二電容C2的另一端、第一電阻Rl的另一端、瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS的正極均與AC電壓的P2端相連接。
[0051]所述的電子單元100與常規(guī)交流接觸器按以上所述的方式相組合，即可組成本發(fā)明所指的“應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器”。
[0052]在本實施例1中，所述的第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4采用集成整流電撟。
[0053]下面結(jié)合附圖，闡述本實施例1的工作過程:
[0054]結(jié)合圖1、圖3、圖5a、圖5b:
[0055]t = tl時，AC電壓接通，AC電壓經(jīng)第一電容Cl降壓、第六二極管D6整流后對第二電容C2充電，該第二電容C2兩端的電壓將逐步上升。
[0056]當(dāng)?shù)诙娙軨2兩端的電壓即場效應(yīng)管FET的閘極一源極之間的電壓Vg>Vt時，場效應(yīng)管FET導(dǎo)通。上述Vt為場效應(yīng)管FET的開啟電壓。
[0057]場效應(yīng)管FET導(dǎo)通后，在Pl端為高電平、P2端為低電平的AC電壓正半周，勵磁線圈L中的電流1沿著Pl —ACl端一D2—DCl端一Al端一勵磁線圈L 一A2端一DC2端一D5 一場效應(yīng)管FET—P2的路徑流通一一為所述的“應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器”提供“吸合功率”。
[0058]由于電流i的流動，勵磁線圈L產(chǎn)生磁力，吸引動鐵芯M朝靜鐵芯G方向運動。
[0059]t = t2時，動鐵芯M與靜鐵芯G閉合，所述的“應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器”完成吸合過程并進入吸持狀態(tài)。
[0060]再結(jié)合圖4，t= t2時，所述的“應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器”進入吸持狀態(tài)后，與動鐵芯M聯(lián)動的常開輔助觸點K閉合，AC電壓停止對第二電容C2的充電。
[0061 ]在t2?t3時域，第二電容C2通過第一電阻Rl放電，場效應(yīng)管FET的閘極一源極之間的電壓Vg逐步降低，至t = t3時，VgCVt，場效應(yīng)管FET關(guān)斷。
[0062]本發(fā)明稱t2至t3的時間為“吸合一吸持過渡時間Δt”。設(shè)置該Δ t可以帶來以下作用:
[0063]1、鞏固所述的“應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器”的吸合狀態(tài)；
[0064]2、防止因“常開輔助觸點K先閉合”，“動鐵芯M與靜鐵芯G后閉合”而導(dǎo)致的吸合不可靠之現(xiàn)象的發(fā)生。
[0065]場效應(yīng)管FET關(guān)斷后，AC電壓通過第三電容C3繼續(xù)為所述的“應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器”提供“吸持功率”。
[0066]第三電容C3相當(dāng)于一只降壓電容，在t3?t4時域，AC電壓先經(jīng)第三電容C3降壓，再對勵磁線圈L供電。
[0067]t3?t4時域中，在Pl端為高電平、P2端為低電平的AC電壓正半周，勵磁線圈L中的電流1沿著Pl —ACl端一D2—DCl端一Al端一勵磁線圈L 一A2端一DC2端一D4—AC2端一第二電容C3(降壓)一 P2的路徑流通。
[0068]結(jié)合圖4，AC電壓為正半周時，流經(jīng)第三電容C3的電流方向為實線箭頭所示。
[0069]在Pl端為低電平、P2端為高電平的AC電壓負半周，勵磁線圈L中的電流i沿著P2—第二電容C3(降壓)一AC 2端一D3—DCl端一Al端一勵磁線圈L一A2端一DC2端一Dl一AC I端一Pl的路徑流通。
[0070]再結(jié)合圖4，AC電壓為負半周時，流經(jīng)第三電容C3的電流方向為虛線箭頭所示。
[0071 ] t3?t4時域中，電流i通過勵磁線圈L產(chǎn)生的磁力使所述的“應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器”穩(wěn)固地吸持。
[0072]t = t4時，AC電壓關(guān)斷，所述的“應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器”斷電復(fù)位。
[0073]t = t5時，AC電壓再次通電，所述的“應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器”再次進入“吸合”、“吸持”、“復(fù)位”的工作周期中。
[0074]根據(jù)以上的闡述，再結(jié)合圖3，本專業(yè)的人員應(yīng)該清楚:
[0075]所述的常開輔助觸點K可以用其他常開開關(guān)例如接觸器輔助常開觸頭、接觸器延時輔助常開觸頭替代。
[0076]所述的場效應(yīng)管FET可以用其他開關(guān)器件例如單向晶體閘流管、雙向晶體閘流管、絕緣柵雙極型晶體管、電子注入增強柵晶體管、靜電感應(yīng)晶閘管或開關(guān)三極管代替。
[0077]所述的瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS可以用其他二極管例如整流二極管、穩(wěn)壓二極管替代。
[0078]以上闡述了本發(fā)明的技術(shù)方案，一切不脫離本發(fā)明的技術(shù)方案實質(zhì)的替代，都應(yīng)在本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器，包括由動觸點MC、常閉觸點NC、常開觸點NO、動鐵芯M、靜鐵芯G、復(fù)位彈簧F、勵磁線圈L、常開輔助觸點K所組成的常規(guī)交流接觸器與電子單元100兩部份。2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器，其特征在于:其特征在于:所述的節(jié)電單元100由第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第一電阻Rl、第一二極管Dl、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5、第六二極管D6、瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS、場效應(yīng)管FET、AC1端、AC2端、DCl端、DC2端組成。3.如權(quán)利要求2所述的應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器，其特征在于: 其中，所述的DCl端、DC2端分別與所述的勵磁線圈L之Al端、A2端相連接;所述的瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS的負極、正極分別與所述的常開輔助觸點K之BI端、B2端相連接;所述的ACl端、第一電容Cl的一端均與AC電壓的Pl端相連接;第一電容Cl的另一端與瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS的負極、第六二極管D6的正極均相連接;第六二極管D6的負極與第一電阻Rl的一端、第二電容C2的一端、場效應(yīng)管FET的閘極均相連接;場效應(yīng)管FET的漏極與第五二極管D5的負極相連接;第五二極管D5的正極與所述的DC2端相連接;第一二極管Dl的正極、第四二極管D4的正極也均與DC2端相連接;第一二極管Dl的負極、第二二極管D2的正極均與ACl端相連接;第二二極管D2的負極、第三二極管D3的負極均與DCl端相連接;第四二極管D4的負極、第三二極管D3的正極均與AC2端相連接;第三電容C3的一端也與AC2端相連接;第三電容C3的另一端、場效應(yīng)管FET的源極、第二電容C2的另一端、第一電阻Rl的另一端、瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS的正極均與AC電壓的P2端相連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器，其特征在于:其中，場效應(yīng)管FET可以用單向晶體閘流管、雙向晶體閘流管、絕緣柵雙極型晶體管、電子注入增強柵晶體管、靜電感應(yīng)晶閘管或開關(guān)三極管代替。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器，其特征在于:所述的瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS可以用其他二極管例如整流二極管、穩(wěn)壓二極管替代。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用常開輔助觸點的節(jié)電交流接觸器，其特征在于:所述的第一二極管Dl、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4可以采用集成整流電橋，也可以采用分立器件。
【文檔編號】H01H50/54GK105914101SQ201610497414
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月25日
【發(fā)明人】孫浙勝, 汪孟金
【申請人】寧波市鎮(zhèn)海華泰電器廠