專利名稱：無觸點(diǎn)交流同步接觸器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及交流輸配電網(wǎng)絡(luò)中的無功功率補(bǔ)償裝置，特別是一種防止電容器涌流的無觸點(diǎn)交流同步接觸器。
電容器是電力系統(tǒng)中的一種主要無功電源，用以吸收容性無功功率以實(shí)現(xiàn)對(duì)感性無功功率的補(bǔ)償，適宜分散裝設(shè)于用戶處，目前使用較普遍。使用中，可以采用雙向可控硅開關(guān)來控制電容器組的投入或切除。由于電網(wǎng)調(diào)節(jié)的需要，投切電容器組的操作相當(dāng)頻繁。而電容器在投切過程中所造成的涌流比電容器正常工作的電流大幾十倍至幾百倍。不但對(duì)電容器本身壽命有影響，還會(huì)干擾電網(wǎng)電壓，使系統(tǒng)中其它電器設(shè)備損壞。因此，必須將涌流值限制在允許的范圍內(nèi)。電容器投入時(shí)涌流產(chǎn)生的根本原因，是由于電容器上的殘留電壓與電網(wǎng)的即時(shí)電壓振幅和相位不等而造成的。以往采用機(jī)電式接觸器，電容投入會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生尖峰脈沖電流，導(dǎo)致電容器耗損增加，壽命降低，接觸器本身也易損壞。在CN1042456中公開了一種無功功率補(bǔ)償裝置，通過一套復(fù)雜的微機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其功能，這種裝置只能在電網(wǎng)電壓最大值時(shí)投入，且只能用于單向電容器。它本身不能作為一個(gè)獨(dú)立開關(guān)單獨(dú)使用，價(jià)格也較貴，使其應(yīng)用受到限制。
本實(shí)用新型的目的是要避免現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足之處，而提供一種在電容器投入時(shí)不產(chǎn)生涌流的無觸點(diǎn)交流接觸器，檢測線路簡單，響應(yīng)速度快，適于頻繁操作，可供投切一仟伏以下電容器使用。
本實(shí)用新型采用的原理是利用一個(gè)檢測電路，隨時(shí)檢測電網(wǎng)電壓和電容器殘壓，在電網(wǎng)電壓與電容器殘壓相等的瞬間給出控制信號(hào)，使電容器投入運(yùn)行。
本接觸器的具體結(jié)構(gòu)除包括雙向可控硅開關(guān)、投切開關(guān)和穩(wěn)壓電源外，其主要特征在于該接觸器具有一個(gè)電壓比較器，它的兩個(gè)輸入端分別與處在可控硅開關(guān)兩側(cè)的相線端和被控電容器端相連，它的輸出端與雙向可控硅開關(guān)的控制極相連，當(dāng)被比較的電壓相等時(shí)，觸發(fā)可控硅開關(guān)導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)無涌流投入。
為了使投切開關(guān)便于控制電壓比較器的投切狀態(tài)，可以將比較器的一個(gè)輸入端與光電耦合器相連，該光電耦合器的輸入端則與投切開關(guān)控制的觸發(fā)器相連。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例。


圖1是無觸點(diǎn)交流接觸器的電路原理圖。
圖2是該接觸器用于單相電容器的單相接線圖。
圖3是用于單相電容器的三相帶零線星形接線圖。
圖4是用于單相電容器的三相角形接線圖。
圖5是用于三相電容器的三角形接線圖。
參見圖1，電網(wǎng)相線A點(diǎn)的電壓經(jīng)變壓器降壓后，次級(jí)主電源得到交流電壓，經(jīng)二極管D5、D6整流和電容C3、C4濾波，再經(jīng)穩(wěn)壓管W5、W6穩(wěn)壓后獲得穩(wěn)壓電源1。它可向其它半導(dǎo)體器件提供土12伏電源。第二部分是檢測器，由R11、D7、C6、D8、W4、W3、R4、R5、R6、R7、和電壓比較器IC2組成。這是本原理圖的核心，圖中輸入端A直1接接相線，另一輸入端X接被控電容器。兩者之間被可控硅開關(guān)KP1隔離，X點(diǎn)處在開關(guān)KP1的輸出端。在KP1斷開時(shí)，A－X間的電壓就是電源電壓和電容器殘壓之差，稱為取樣電壓。把這個(gè)壓差送往由比較器或差分放大器等構(gòu)成的電壓比較電路以找出壓差的過0時(shí)刻，此時(shí)電源電壓和電容器殘壓正好相等。圖中A－X間的電壓送到R11、W3、W4上，這里W3和W4作為電壓限幅之用。上述兩個(gè)電壓分別經(jīng)D8、R6和D7、R7送到電壓比較器IC2的兩個(gè)輸入端。比較器內(nèi)部可通過一射極輸出器輸出，R21、R22為發(fā)射極電阻，當(dāng)A－X間電壓不為零時(shí)，無論是正、負(fù)半波，R6后的電位都高于R7，比較器輸出都為高電平1，R21、R22上無電流，三極管G2不導(dǎo)通，可控硅KP1不導(dǎo)通。這里D7、D8可使比較器在A－X間電壓的正負(fù)兩個(gè)半波時(shí)，輸出都為1。電容C6可將電壓相位略微推后，使操作更為即時(shí)。當(dāng)A－X間電壓為零時(shí)，比較器輸出為低電平0，R21、R22上有電流，這個(gè)電流在R22上的分壓使G2導(dǎo)通，可控硅KP1的控制極電流就從陰極經(jīng)控制極、R24、G2、到達(dá)－12V電源，KP1被導(dǎo)通，電容器投入。
第三部分是操作信號(hào)輸入端口，它由投切開關(guān)K、R16、R17、C8、R12－R15和R－S觸發(fā)器IC4組成。外界啟動(dòng)、停止的投切信號(hào)由K輸入。K的切換使R－S觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，從而使光電耦合器IC3導(dǎo)通。當(dāng)IC3導(dǎo)通時(shí)，它向IC2送入一個(gè)高電平使IC2輸出為1，從而使KP1關(guān)斷。當(dāng)開關(guān)K轉(zhuǎn)換，IC3關(guān)斷時(shí)，比較器IC2就可在A－X電壓的過零點(diǎn)，反轉(zhuǎn)為低電平0，使G2導(dǎo)通，從而使雙向可控硅KP1導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)無涌流投入。此后控制極一直保留著觸發(fā)信號(hào)，直到接收切除命令時(shí)，檢測器才撤消觸發(fā)信號(hào)，可控硅在電流過零時(shí)自動(dòng)關(guān)斷。R－S觸發(fā)器上還有供微機(jī)使用的接口。
第四部分是抗干擾電路，由C1、R1、W1、W2、D1、D2、D3、D4、R2、R3、C2和電壓較器IC1組成。它是防止當(dāng)電網(wǎng)電壓出現(xiàn)尖峰脈沖時(shí)IC2誤觸發(fā)，致使1誤導(dǎo)通而損壞。
第五部分是串聯(lián)可控硅KP2的附加器。即當(dāng)可控硅KP1耐壓不夠需串聯(lián)KP2時(shí)而附加的一部分。它由G1、光電耦合器IC5，R20、R19、R23、G3、C5、D10－D13組成。當(dāng)只用一個(gè)可控硅時(shí)，該附加電路可省去。
綜上所述可知，本裝置利用一個(gè)專門的檢測電路，隨時(shí)檢測電網(wǎng)電壓和電容器殘壓，當(dāng)接到投入即合閘命令時(shí)，檢測器能在電網(wǎng)電壓與電容殘壓相等的瞬間向作為開關(guān)元件的雙向可控硅送出一個(gè)觸發(fā)脈沖，可控硅導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)電容器投入時(shí)不產(chǎn)生涌流。
本接觸器適合與各種無功功率自動(dòng)補(bǔ)償器配套。使用中，每只電容器配一個(gè)無觸點(diǎn)接觸器。這種接觸器不但適用于單相電容器，如圖2所示的單相接線法，圖3所示的三相帶零星形接線法和圖4的三相三角形接線法，而且適用于三相電容器的三角形接線法，如圖5所示。各圖中的主要元件為接觸器1，可控硅KP1和電容器3。從整體意義上講，可控硅KP1仍屬接觸器1的一個(gè)組成部分。
本實(shí)用新型的接觸器適于投切一仟伏以下電容器，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本身是一個(gè)獨(dú)立開關(guān)器件，可以像一個(gè)普通交流接觸器那樣使用。
2、不論電容器的殘壓為多少，均可自動(dòng)無涌流投入。由于不出現(xiàn)涌流，可以大大提高電容器的使用壽命，并可消除對(duì)電網(wǎng)的不利影響。
3、電容器響應(yīng)時(shí)間短，一般小于20ms，適于頻繁操作，且本身帶有可與微機(jī)接口的電路，特別適合與各種無功功率自動(dòng)補(bǔ)償器配合使用。
4、壽命長，不存在普通交流接觸器觸點(diǎn)易燒壞的問題。
5、不僅適用于單相電容器的各種接法，而且適用于三相電容器的三相接法等。
6、結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。
權(quán)利要求1.一種防止電容器發(fā)生涌流的無觸點(diǎn)交流同步接觸器，包括穩(wěn)壓電源、雙向可控硅開關(guān)KP1和投切開關(guān)K，其特征在于該接觸器具有一個(gè)電壓比較器IC2，它的兩個(gè)輸入端分別與處在開關(guān)KP1兩側(cè)的相線端A和被控電容器端X相連，它的輸出端與雙向可控硅開關(guān)KP1的控制極相連，當(dāng)A-X間電壓相等時(shí)，觸發(fā)可控硅開關(guān)KP1導(dǎo)通。
2.如權(quán)利要求1所述的接觸器，其特征在于所說的電壓比較器IC2內(nèi)有一射極輸出器，其發(fā)射極電阻R22上的分壓供G2導(dǎo)通，G2的集電極與可控硅KP1的控制極相連。
3.如權(quán)利要求1或2所述的接觸器，其特征在于所說的比較器IC2的一個(gè)輸入端與光電耦合器IC3相連，光電耦合器IC3的輸入端則與投切開關(guān)K控制的觸發(fā)器IC4相連，用于控制IC2的投切狀態(tài)。
專利摘要該接觸器包括穩(wěn)壓電源、雙向可控硅開關(guān)和投切開關(guān)等，其特征在于該接觸器具有一個(gè)電壓比較器，它的兩個(gè)輸入端分別與處在可控硅開關(guān)兩側(cè)的相線端A和被控電容器端X相連，它的輸出端與雙向可控硅開關(guān)的控制極相連。本裝置利用電壓比較器隨時(shí)檢測電網(wǎng)電壓和電容殘壓當(dāng)A—X間電壓相等時(shí)，觸發(fā)可控硅開關(guān)導(dǎo)通。從而實(shí)現(xiàn)無涌流投入。該接觸器本身可作為一獨(dú)立開關(guān)使用，響應(yīng)時(shí)間短一般小于20ms、適于頻繁操作。
文檔編號(hào)H02J3/18GK2132325SQ92206998
公開日1993年5月5日 申請(qǐng)日期1992年4月11日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月11日
發(fā)明者徐樹生 申請(qǐng)人:中國建筑西北設(shè)計(jì)院建筑電氣研究所