專利名稱：多功能交流接觸器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交流接觸器，特別是一種多功能交流接觸器。
目前，普遍使用的交流接觸器其結(jié)構(gòu)多為采用的是交流電磁鐵，或直流電磁鐵，采用直流電磁鐵有如下缺點(diǎn)1、鐵芯開距大時(shí)吸力特小，吸力特性徒，2、體積大笨重，因此目前很少有人采用這種直流電磁鐵結(jié)構(gòu)的交流接觸器，采用交流電磁鐵雖然鐵芯開距大時(shí)吸力較大，吸力特性較緩，體積小，工作較穩(wěn)定，但仍然存在如下缺點(diǎn)1、接觸器閉合時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)，因此降低了使用壽命。2、交流電磁鐵釋放運(yùn)動(dòng)時(shí)間長，當(dāng)出現(xiàn)短路電流時(shí)不能及時(shí)分?jǐn)?，觸頭易產(chǎn)生電弧，從而造成熔焊，因此喪失了分?jǐn)嗄芰Α?、在電流過零時(shí)，開斷電路不會(huì)出現(xiàn)電弧，這樣的開關(guān)叫同步開關(guān)交流電磁鐵無法實(shí)現(xiàn)同步開斷。
本發(fā)明的目的是為了克服上述缺點(diǎn)，發(fā)明了一種具有交流接觸器和低壓斷路器功能的多功能交流接觸器，當(dāng)作為低壓斷路器使用時(shí)體積小、壽命長，工作可靠，能頻繁操作;當(dāng)作為交流接觸器使用時(shí)具有接通和分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰?，并有短路過載等保護(hù)性能，節(jié)省了熔斷器和熱繼電器，同時(shí)保證了每次分?jǐn)鄷r(shí)燃弧時(shí)間為最短，實(shí)現(xiàn)了同步開斷，使用壽命長。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括激磁線圈、鐵芯、電磁鐵、單脈沖直流穩(wěn)壓電源、恒流控制開關(guān)電路、泄放電阻，其特征是恒流控制開關(guān)電路和泄放電阻并聯(lián)后與激磁線圈串聯(lián)，再接于單脈沖直流穩(wěn)壓電源。
單脈沖直流穩(wěn)壓電源有兩個(gè)整流回路疊加而成，其一是低電壓、直流穩(wěn)壓回路，其二是高電壓脈沖回路，二極管整流電容隔直觸發(fā)線路只能觸發(fā)一次，可控硅只能出現(xiàn)一個(gè)雙波峰脈沖，疊加在低電壓回路上，恒流控制開關(guān)電路有四個(gè)輸入控制回路，即高電壓脈沖導(dǎo)通回路，事故跳閘信號(hào)輸入回路，恒流控制信號(hào)回路，電流測試峰值信號(hào)輸入回路?？煽毓柚荒艹霈F(xiàn)一個(gè)雙波峰脈沖疊加在低電壓回路上。
工作原理由于在原交流接觸器中增加了單脈沖直流穩(wěn)壓電源，激磁電壓是由單脈沖直流穩(wěn)壓電源供給，激磁電壓波形是固定不變的，克服了鐵芯吸合時(shí)的隨機(jī)性，高電壓脈沖具有兩個(gè)波峰，第一個(gè)波峰時(shí)動(dòng)鐵芯開始吸合，運(yùn)動(dòng)過程中正好是處在雙峰電壓之間的波谷時(shí)間內(nèi)，動(dòng)鐵芯帶動(dòng)觸頭的運(yùn)動(dòng)速度小，觸頭接通時(shí)第一次碰撞振動(dòng)就小，減小了觸頭第一次振動(dòng)，觸頭接通后，反力猛增，這時(shí)正好是第二個(gè)波峰時(shí)，鐵芯吸力猛增，吸力特性正好與反力特性相吻合，鐵芯走完全程相碰時(shí)其吸力足夠大，從而動(dòng)鐵芯不會(huì)跳開而帶動(dòng)觸頭再跳開，這樣就徹底避免觸頭第二次振動(dòng)，只要觸頭壓力夠大就能接通短路電流，鐵芯閉合后激磁電壓是經(jīng)穩(wěn)壓后的直流低電壓電源供給，由于濾波電容儲(chǔ)能，外電路電壓波動(dòng)時(shí)鐵芯吸力不受影響，這要比交流鐵芯穩(wěn)定的多，同時(shí)也沒有交流聲，這時(shí)激磁電流是穩(wěn)定不變的，該電流值記為Io，Io對(duì)應(yīng)的鐵芯磁感應(yīng)強(qiáng)度記為B，直流鐵芯吸力記為F，則F＝B2、S/μo，負(fù)號(hào)表示吸力，μo是真空磁導(dǎo)率，S是鐵芯一個(gè)極的面積，去掉激磁電流后鐵芯仍有剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度記為Bγ，剩磁產(chǎn)生的吸力記為Fγ，則Fγ＝-Bγ2s/uo，鐵芯所受最大反力是主觸頭彈簧終壓力，輔助觸頭終壓力，支持彈簧終壓力及動(dòng)鐵芯和支持件，重力的總合力記為F1，應(yīng)該使F＞F1＞Fγ，這就是說最大反力小于鐵芯吸力而大于鐵芯剩磁時(shí)的吸力，這與傳統(tǒng)的交流鐵芯或直流鐵芯有實(shí)質(zhì)性區(qū)別，因傳統(tǒng)的交流或直流鐵芯受最大反力都小于剩磁的吸力，所以鐵芯得有工作氣隙才能釋放，而單脈沖直流電磁鐵受的最大反力大于剩磁吸力，所以鐵芯沒有工作氣隙就能釋放。由于增加了單脈沖直流電磁鐵，反力大于剩磁的吸力，使動(dòng)鐵芯釋放運(yùn)動(dòng)時(shí)間大為縮短，動(dòng)鐵芯釋放運(yùn)動(dòng)時(shí)間有兩段，第一段叫釋放觸動(dòng)時(shí)間，其含義是當(dāng)去掉激磁電流后，由于鐵芯有剩磁吸力，該吸力下降至小于反力時(shí)，動(dòng)鐵芯才能產(chǎn)生釋放速度，這段時(shí)間叫釋放觸動(dòng)時(shí)間。顯然單脈沖直流電磁鐵釋放觸動(dòng)時(shí)間很小，激磁電流去掉后，反力大于剩磁吸力，因此立即產(chǎn)生釋放速度，第二段是動(dòng)鐵芯運(yùn)動(dòng)時(shí)間，反力大加速度就大，要比交流電磁鐵大五倍以上，所以，單脈沖直流電磁鐵釋放運(yùn)動(dòng)能夠在5毫秒之內(nèi)將觸頭打開。當(dāng)短路電流一出現(xiàn)，電子脫扣器會(huì)立即給出信號(hào)在5毫秒之內(nèi)將觸頭打開，就可以分?jǐn)喽搪冯娏?，?dòng)鐵芯釋放運(yùn)動(dòng)時(shí)間超過10毫秒就會(huì)喪失分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰Α鹘y(tǒng)的接觸器鐵芯釋放時(shí)間大于10毫秒，則中間就存在電流過零點(diǎn)。當(dāng)觸頭被短路電流斥開后，遇到電流過零時(shí)又會(huì)接通熔焊，從而喪失分?jǐn)嗄芰ΑＡ硗?，短路電流產(chǎn)生的電動(dòng)斥力一旦將觸頭斥開從而將動(dòng)鐵芯拉開，因激磁電流不會(huì)增加，只要?jiǎng)予F芯分離就不會(huì)生新閉合，一經(jīng)分離就必然帶動(dòng)觸頭分離，不會(huì)使觸頭產(chǎn)生振動(dòng)，而直接跳閘，這等于和電子脫扣器形成雙重短路跳閘保護(hù)。因此本實(shí)用新型能夠接通和分?jǐn)喽搪冯娏?。由于單脈沖直流電磁鐵在分?jǐn)鄷r(shí)，激磁電流Io經(jīng)泄放電阻衰減下降為零，泄放電阻阻值遠(yuǎn)大于線圈電阻和電源電阻，故線圈和電源內(nèi)阻均可忽略，泄放電阻阻值記為R，鐵芯線圈的電感值記為L，電感放電時(shí)間常數(shù)為τ＝L/R，分?jǐn)鄷r(shí)激磁電流下降規(guī)律為I＝Ioe-t/τ，鐵芯吸力下降到最大反力時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度記為B1，則F1＝B12S/μo，求出B1值，再由鐵芯磁化曲線上查得B1對(duì)應(yīng)的激磁電流值該電流值記為I1，則有I1＝Io-t1/τ成立，t1就是動(dòng)鐵芯釋放觸動(dòng)時(shí)間，t1＝τenIo/I1。而放電時(shí)間常數(shù)與泄放電阻阻值成反比，因此該泄放電阻能精確控制動(dòng)鐵芯釋放觸動(dòng)時(shí)間，泄放電阻一經(jīng)調(diào)整固定后，則動(dòng)鐵芯釋放觸動(dòng)時(shí)間就固定不變了。由于激磁電流Io值是常數(shù)，鐵芯釋放運(yùn)動(dòng)沒有不穩(wěn)定因素，所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間是常數(shù)，調(diào)節(jié)R值的大小，使動(dòng)鐵芯釋放運(yùn)動(dòng)時(shí)間等于5毫秒，那么在首開相電流峰值時(shí)給出信號(hào)使恒流控制三極管截止，動(dòng)鐵芯釋放運(yùn)動(dòng)時(shí)間為5ms，正好當(dāng)電流過零時(shí)將首開相觸頭分離，從而實(shí)現(xiàn)了同步開斷。要實(shí)現(xiàn)同步開斷，鐵芯的激磁電流Io值必須穩(wěn)定，它不能單靠穩(wěn)壓電源來穩(wěn)定。對(duì)穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓精度要求并不高，而是鐵芯剛一閉合時(shí)，激磁電流還很大，如果沒有相當(dāng)大的串聯(lián)電阻使激磁電流衰減，那么激磁電流要經(jīng)數(shù)百毫秒甚至于更長時(shí)間才能下降為穩(wěn)定的激磁電流Io值，這樣在100毫秒之內(nèi)分?jǐn)鄷r(shí)就不能保證動(dòng)鐵芯釋放運(yùn)動(dòng)時(shí)間的準(zhǔn)確性，恒流控制開關(guān)電路在鐵芯閉合后如果激磁電流大于Io值，則內(nèi)阻非常大，使之迅速減為Io值，這樣就能在各種條件下都能實(shí)現(xiàn)同步開斷。
下面結(jié)合附圖作實(shí)施說明。


圖1是本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明的電路方框圖。
圖3是本發(fā)明控制線路接線原理圖。
圖4是本發(fā)明另一種控制線路接線原理圖。
由圖1可知，動(dòng)鐵芯5通過緩沖彈簧固定在機(jī)殼7底端，通過動(dòng)觸頭絕緣支持件8和主觸頭彈簧4和動(dòng)觸頭3連接在一起，靜觸頭9固定在機(jī)殼7上，分段時(shí)，靜觸頭9與動(dòng)觸頭3之間的距離為開距，接通時(shí)，觸頭接觸后，動(dòng)鐵芯5繼續(xù)運(yùn)動(dòng)與靜鐵芯6吸合，停留在限位位置上，觸頭接觸后動(dòng)鐵芯繼續(xù)走過的距離為超程，激磁線圈2壓在靜鐵芯6上(激磁線圈是與恒流控制開關(guān)電路、泄放電阻并聯(lián)后)，動(dòng)觸頭3、靜觸頭9都封閉在滅弧室中，滅弧罩1是滅弧室的外罩，分?jǐn)鄷r(shí)支持彈簧頂開動(dòng)鐵芯及動(dòng)觸頭，動(dòng)鐵芯的行程等于開距與超程之和。
由圖2可知，單脈沖直流穩(wěn)壓電源的輸入端與電源電壓相連接，恒流控制開關(guān)電路3與泄放電阻4并聯(lián)，再與激磁線圈2相串聯(lián)，接在單脈沖直流穩(wěn)壓電源輸出端。
由圖3可知，單脈沖直流穩(wěn)壓電源有兩個(gè)整流回路疊加而成，其一是由電容器1、限流后經(jīng)二極管5、6、7、8整流，并由電容26、28穩(wěn)壓、二極管30濾波穩(wěn)壓后，經(jīng)隔離二極管27、29輸出，其二是由可控硅20、21控制，將交流電壓直流由二極管9、10、11、12整流后疊加在低壓整流穩(wěn)壓回路上。電容47、電阻46為濾波，經(jīng)二極管53、穩(wěn)壓二極管40輸出，二極管43、電容24、電阻22、23、24是可控硅21的觸發(fā)線路，電容13、二極管16、19、電阻17、18是可控硅20的觸發(fā)線路，二極管15整流，電容14隔直切斷觸發(fā)線路電流，所以可控硅只能觸發(fā)一次。
恒流控制開關(guān)電路主回路是三極管和電阻37構(gòu)成，穩(wěn)壓二極管44是防止電阻37上的電壓降過高，它有四個(gè)輸入回路，其一三極管36是事故信號(hào)輸入，該管導(dǎo)通三極管3截止而跳閘，其二是電阻41、二極管42是高電壓脈沖輸入信號(hào)，使三極管3在高電壓脈沖時(shí)導(dǎo)通，其三是電阻39、二極管38、35穩(wěn)壓管34是恒流控制信號(hào)輸入，其四，三極管32、電阻31、二極管33是首開相電流峰值點(diǎn)控制輸入，電阻48、50、三極管49、橋式整流51、電流電壓轉(zhuǎn)換互感器52是電流峰值點(diǎn)測試線路，電阻45是閉鎖電阻，電阻4是泄放電阻，線圈2是激磁線圈，將恒流控制開關(guān)電路與泄放電阻串聯(lián)后，再與激磁線圈并聯(lián)。
下面結(jié)合附圖4作實(shí)施例二說明。
圖4是本發(fā)明另一種控制線路接線原理圖。
單脈沖直流穩(wěn)壓電源有兩個(gè)整流回路其一是由電容器1限流后經(jīng)二極管5、6、7、8整流，電容21、23濾波，穩(wěn)壓二極管25穩(wěn)壓經(jīng)隔離二極管22、24輸出，其二是可控硅20導(dǎo)通，經(jīng)二極管9、10、11、12整流后由電容器46濾波，經(jīng)電阻45、二極管47穩(wěn)壓二極管36輸出。電容器13、電阻17、18、二極管19、16是可控硅20觸發(fā)線路，二極管15整流電容14隔直使可控硅20只能觸發(fā)一次。只有一個(gè)可控硅，所以只能出現(xiàn)一個(gè)完整的濾波高電壓疊加在低壓直流穩(wěn)壓電源上。恒流控制開關(guān)電路是三極管3和電阻33構(gòu)成穩(wěn)壓二極管34是防止電阻33上電壓降過高的，有四個(gè)輸入回路，(1)三極管31是事故信號(hào)輸入，該管導(dǎo)通，管3截止而跳閘，(2)電阻37、二極管38是高電壓脈沖輸入，使管3在高電壓脈沖時(shí)導(dǎo)通，(3)電阻35、二極管32、29、穩(wěn)壓管30是恒流控制信號(hào)輸入，(4)三極管27、電阻26、二極管28是首開相電流零點(diǎn)信號(hào)輸入。電阻40、三極管41、電容42、電流電壓轉(zhuǎn)換互感器43、橋式整流44是流零點(diǎn)測試線路，電阻37是管27的正反饋電阻，電阻4是泄放電阻，線圈2是激磁線圈。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是具有多種功能，它不僅可作為交流接觸器使用，還可作為低壓斷路器使用，作為低壓斷路器使用時(shí)體積小，壽命長，工作可靠，能頻繁操作，當(dāng)作為交流接觸器使用時(shí)，具有接通和分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰?，并有短路過載等保護(hù)功能，節(jié)省了熔斷器和熱繼電器，同時(shí)保證上了每次分?jǐn)鄷r(shí)燃弧時(shí)間短，實(shí)現(xiàn)了同步開斷，使用壽命長。
權(quán)利要求
1.一種多功能交流接觸器，它包括激磁線圈、鐵芯，在上述基礎(chǔ)上增加單脈沖直流穩(wěn)壓電源，恒流控制開關(guān)電路、泄放電阻，其特征是控制開關(guān)電路和泄放電阻并聯(lián)后與激磁線圈串聯(lián)，再連接于單脈沖直流穩(wěn)壓電源輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能交流接觸器，其特征是單脈沖直流穩(wěn)壓電源有兩個(gè)回路疊加而成，恒流控制開關(guān)電路有四個(gè)輸入控制回路，即高電壓脈沖導(dǎo)通回路、事故跳閘信號(hào)輸入回路，恒流控制信號(hào)回路、電流測試峰值點(diǎn)信號(hào)輸入回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能交流接觸器，其特征是單脈沖直流穩(wěn)壓電源的兩個(gè)回路，其一是直流穩(wěn)壓回路，其二是高電壓脈沖回路疊加而成，高電壓回路中可控硅觸發(fā)線路有二極管整流電容R隔直，因此只能觸發(fā)一次，成為只有一個(gè)雙峰脈沖的回路。
全文摘要
一種多功能交流接觸器，它包括激磁線圈、鐵芯，在上述基礎(chǔ)上增加單脈沖直流穩(wěn)壓電源，恒流控制開關(guān)電路、泄放電阻，其特征是控制開關(guān)電路和泄放電阻并聯(lián)后與激磁線圈串聯(lián)，再連接于單脈沖直流穩(wěn)壓電源輸出端。本發(fā)明不僅可作為交流接觸器使用，還可作為低壓斷路器使用，作為低壓斷路器使用時(shí)體積小，工作可靠，作為交流接觸器使用時(shí)，具有接通和分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰?，并有短路過載等保護(hù)功能。
文檔編號(hào)H01H47/02GK1105476SQ9411001
公開日1995年7月19日 申請(qǐng)日期1994年1月11日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月11日
發(fā)明者王有元 申請(qǐng)人:王有元