[發(fā)明專利]一種電子式零投切接觸器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 01113435.6
• 申請日: 2001-06-14
• 公開（公告）號: CN1392575A
• 公開（公告）日: 2003-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林在榮
• 申請（專利權(quán)）人: 林在榮
• 主分類號: H01H9/56
• 分類號: H01H9/56;H02J3/18
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 白璧華,歐陽堅

本發(fā)明涉及一種融合了電力電子技術(shù)的全新電子式交流接觸器，適用工業(yè)和民用各種場合，屬于低壓電器技術(shù)領(lǐng)域。

在電力系統(tǒng)中，為了減少線路的電壓損耗和提高電力線路的功率因數(shù)，幾乎每一家工廠、企業(yè)、大樓都必須按供電部門的要求，安裝無功功率自動補(bǔ)償裝置。其電氣原理，就是根據(jù)電力網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載狀況自動投入或退出并聯(lián)的電力電容，以補(bǔ)償無功損耗。由于是自動投切，而電力負(fù)載又是一個不斷變化的動態(tài)過程，因此造成電力電容的投切頻率要大大高于手動投切。這種情況導(dǎo)致了一個技術(shù)難題的產(chǎn)生，這就是電力電容在投入瞬間的浪涌電流過大，難以克服。

因此，在電力行業(yè)中，使用無功補(bǔ)償器，在投入電力電容時，往往會在接觸器觸點處產(chǎn)生極大的火花，在切斷電力電容時，又容易粘住觸頭，造成咬死，松不開現(xiàn)象。之所以出現(xiàn)上述的問題，是因為電容器固有的物理特性是：電容兩端的電壓不能躍變。在電力電容投入電網(wǎng)的瞬間，由于其初始態(tài)的端電壓為零，一下子投到220V或380V電壓的電網(wǎng)中，將造成巨大的浪涌電流，其幅值在不加其他措施時，通常的浪涌電流為器件額定電流的20倍以上，因此導(dǎo)致交流接觸器和電力電容本身受到大電流沖擊而損壞。

為解決這個問題，通常的解決辦法有下列兩種：

(1)采用帶預(yù)投電阻的CJ19型專用接觸器；

(2)采用雙向晶閘管取代投切電力電容的接觸器。

上述兩種方案都有各自的弊端。因為若采用(1)方案，并不能根本解決觸頭燒損問題，因為它是利用機(jī)械彈簧加電阻對于三相同時投入。而實際上，每相之間相位差為120度，不可能保證三相電容在投入時每相都保證無浪涌電流的投入，何況機(jī)械式接觸器由于彈簧新舊，應(yīng)力不一樣，同樣很快會失去保護(hù)觸頭不燒損的作用。試驗證明，采用(1)方案時，其浪涌電流仍為電力電容額定電流的9-10倍。

采用方案(2)盡管可以減少浪涌電流，但卻會帶來另外的副作用。表現(xiàn)在：其一，這時是用雙向晶閘管取代接觸器，其導(dǎo)通時有0.8V左右的導(dǎo)通壓降，會造成電路功耗過大。其二，由于晶閘管在過零時有一個死區(qū)電壓造成電壓電流的不連續(xù)性，從而使電網(wǎng)中產(chǎn)生較大的諧波成份。后種狀況，在電力系統(tǒng)中是被嚴(yán)格禁止的。因為，電網(wǎng)諧波成份過大會導(dǎo)致電力系統(tǒng)中許多自動控制設(shè)備失靈，釀成更大的電力事故。其三，完全用雙向晶閘管代替接觸器也造成整體成本過高。

需要指出的是，僅僅靠機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計改進(jìn)不能完全滿足或克服其工作過程中瞬態(tài)變化要求，導(dǎo)致傳統(tǒng)的接觸器的工作壽命和可靠性降低。

本發(fā)明的目的是提供一種新的電子式零投切接觸器，即由電力電子元件與傳統(tǒng)的接觸器組合起來，該接觸器在線路中通電或斷電的瞬間由附加的電力電子元件來承受強(qiáng)電電路的瞬態(tài)過程，待瞬態(tài)過程結(jié)束后，使電力電子元件退出運行，由接觸器投入運行完成開關(guān)投切時穩(wěn)態(tài)過程，從而達(dá)到零投切的目的。

此技術(shù)方案的最大優(yōu)點是：從根本上解決了接觸器在通電時產(chǎn)生的巨大浪涌電流，斷開時產(chǎn)生的拉弧問題。由于該接觸器量大面廣，在低壓線路中缺它不可，因此它的生產(chǎn)、使用，可以解決接觸器電壽命短的問題并提高其可靠性，對接觸器來說是具有革命性的變化。

本發(fā)明的任務(wù)是這樣完成的：1、在接觸器通電之前，先由電力電子元件將接觸器觸點兩端短接，使負(fù)載浪涌電流經(jīng)由雙向晶閘管通過。然后接通接觸器電源，使觸點閉合，延遲一段時間后，晶閘管退出。接觸器斷電時與上述類似，也是先接通并聯(lián)于接觸器觸頭兩端的雙向晶閘管，再使接觸器斷電，延遲一段時間后，晶閘管退出運行。2、每一相的強(qiáng)電執(zhí)行部分都設(shè)計成過零觸發(fā)電路。當(dāng)晶閘管導(dǎo)通控制指令發(fā)出后，該相并不立即動作，而要到本相電壓過零點時，才開始導(dǎo)通，浪涌電流幾乎與額定電流相等。3、作為接觸器的單體產(chǎn)品，控制方式要簡單化。為此，本發(fā)明采用由電子元件組成的硬件數(shù)字邏輯電路，完成電路所要求的工作時序，并實現(xiàn)了單一化指令觸發(fā)。其觸發(fā)和工作時序圖見圖3波形圖。

由圖3的工作時序結(jié)合圖1、2、4的電氣原理圖可見，整個電氣原理圖包括兩種：一種是單片機(jī)PC，另一種是數(shù)字邏輯電路。后者由三大部分組成：(1)指令觸發(fā)系統(tǒng)；(2)晶閘管瞬態(tài)接入系統(tǒng)；(3)接觸器穩(wěn)態(tài)接入系統(tǒng)。