[實用新型]模擬控制電路智能無聲節電器

有效

• 申請號: 201220283964.8
• 申請日: 2012-06-16
• 公開（公告）號: CN202695292U
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 羅時旺
• 申請（專利權）人: 羅時旺
• 主分類號: H01H47/02
• 分類號: H01H47/02
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

技術領域

本實用新型涉及電動機用電器，具體說是一種交流接觸器外附的模擬控制電路智能無聲節電器。

背景技術

電磁式交流接觸器(以下簡稱為接觸器)是一種采用電磁系統操作的機械開關，用于控制電路的接通和斷開。接觸器電磁系統的線圈(以下簡稱為接觸器的線圈或者線圈)通電時產生電磁力，使接觸器“起動”即接觸器的動鐵芯帶著動觸頭速度從零開始運動。然后進入“吸合”過程即動鐵芯帶著動觸頭向靜鐵芯和靜觸頭運動，動觸頭與靜觸頭先接觸使電路接通，但動觸頭與靜觸頭碰撞會產生彈跳，使電路“接通-斷開-接通……”，此時產生的彈跳稱為觸頭的“一次彈跳”，因電流還不大彈跳產生的電弧影響并不大。隨后動鐵芯與靜鐵芯接觸碰撞產生鐵芯彈跳，并使觸頭連動產生彈跳，此時的觸頭彈跳因鐵芯彈跳而產生，稱為觸頭的“二次彈跳”，因電流大彈跳產生的電弧影響大。彈跳停止后，接觸器的“起動-吸合”過程才結束，進入接觸器的“吸持”過程—電路接通的穩定工作狀態；當線圈電壓過低（或線圈斷電），產生的電磁力過低，接觸器的復位彈簧反力使接觸器釋放動作（與起動-吸合相反的過程），觸頭斷開電路。

由于供電和用電絕大多數采用交流電壓，故接觸器的操作通常采用交流操作，但交流操作存在的問題長期以來困擾著廣大用戶，一是交流“起動-吸合”的弊病，即不能保證起動-吸合過程中線圈輸入的能量與接觸器起動-吸合所需要的能量平衡，吸力特性與反力特性難達到良好動態配合。這是因為接觸器的“起動-吸合”過程是一個動態過程，其動鐵芯的起動-吸合速度與線圈電壓、電源合閘相角之間的關系變化復雜。交流起動-吸合是隨機的，線圈電壓和電源合閘相角都會變化，使吸力特性發生變化，不能與接觸器固有的反力特性配合好。當交流操作電壓（即線圈電壓）持續偏低時，吸力特性偏低，線圈輸入的能量雖可使接觸器起動、但不能使接觸器完全吸合，在吸合的臨界狀態會出現觸頭持續“閉合-彈開-閉合-彈開……”的嚴重故障狀態(以下稱為“抖動”，或稱為“顫動”)，輕者會造成觸頭非正常磨損及線圈發熱嚴重，重者造成觸頭燒毀、線圈燒毀、用電設備（例如電動機）燒毀；在釋放的臨界狀態也會出現“抖動”的嚴重故障狀態；而當交流操作電壓偏高時，吸力特性偏高,線圈輸入的能量大于吸合需要的能量，動鐵芯的起動-吸合速度過快、與靜鐵芯的碰撞能量過大,不僅加大了鐵芯磨損，更為嚴重的是引起觸頭嚴重的二次彈跳、造成觸頭彈跳時間長達幾十甚至上百毫秒，存在十幾次甚至幾十次觸頭“閉合-彈開……”的過程，相應造成的電弧不僅加速了觸頭磨損，而且可能產生觸頭熔焊，嚴重影響接觸器的工作可靠性和電壽命；即使采用穩壓電源穩定線圈電壓，電源合閘相角的變化也會使線圈輸入的能量偏小或者偏大、吸力特性偏低或者偏高。二是交流吸持的弊病，即交流電壓會使電磁系統產生磁滯損耗和渦流損耗，使線圈功率損耗大、浪費電能（有功功率損耗少則幾瓦多則幾百瓦）、線圈發熱嚴重（溫度升高往往超過60K甚至100K）、線圈絕緣易老化、易產生交流噪聲（噪聲往往超過40分貝，鐵芯極面污染或磨損后、或者分磁環斷裂后會超過60分貝甚至上百分貝）；在接觸器交流吸持接通電路運行的過程中，由于電網故障造成電壓瞬間較大幅度波動或者短時斷電又恢復的現象稱為“晃電”，會使接觸器釋放產生跳閘停機，對連續生產中要求大量設備在工藝流程上不允許電動機跳閘停機的企業是災難性的，輕者幾十萬、上千萬經濟損失，嚴重的還會發生火災、爆炸乃至人身安全。

上世紀70年代就有接觸器外附的無聲節電器，將交流操作改為直流操作，先用高電壓直流“起動-吸合”（一般采用交流半波整流電路）、后用轉換電路轉換到低電壓直流吸持（一般采用交流降壓半波整流電路）。雖能消除交流吸持的弊病，能夠節電、降低線圈溫升和噪聲，但對交流“起動-吸合”的弊病卻無能為力，也無抗“晃電”功能，此外轉換電路有的還需要占用接觸器的常閉輔助觸頭。由于功能少、性價比不高、轉換電路不可靠，應用不廣。

上世紀90年代日本富士電機公司推出了“超級電磁系統”（日本富士電機公司SC系列接觸器）,采用專用集成電路控制接觸器電磁系統,將交流操作改為直流操作，用高電壓直流“起動-吸合”并自動轉換到低電壓直流吸持，能判別吸合門檻電壓,當交流電壓低于吸合門檻電壓時，線圈無起動-吸合電壓，接觸器靜止不動；當交流電壓高于門檻吸合電壓時，線圈有起動-吸合電壓，接觸器起動-吸合并吸持。既能消除交流吸持的弊病，又能消除交流電壓偏低導致吸力特性偏低的弊病（抖動），但對交流電壓偏高導致吸力特性偏高的弊病還無能為力。