[發明專利]新型電子式交流接觸器

有效

• 申請號: 201310181137.7
• 申請日: 2013-05-16
• 公開（公告）號: CN103248349A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 肖謀廷;黃志剛;蔡小艷
• 申請（專利權）人: 湖南長重機器股份有限公司
• 主分類號: H03K17/72
• 分類號: H03K17/72
• 代理公司: 長沙新裕知識產權代理有限公司 43210
• 代理人: 鄧文武

技術領域

本發明涉及電子、電器及電氣工程領域，特別地涉及一種大電流的電子無觸點換相開關。

背景技術

現有國內外的交流接觸器幾乎都是有觸點接觸式開關，其構成的結構組件由電磁機構、觸點系統、滅弧裝置及其它輔助機構組成，電磁機構中的電壓線圈的得電與失電是控制其觸點通、斷的核心部件。特別是在現有電氣自動化的工業生產中，現有的交流接觸器更顯得弊病突出，如大電流負載頻繁切換造成主觸點燒壞易造成接觸不良故障，尤其是在有電機正反方向運行的生產中，必須要同時配備正反方向運行的兩個接觸器來回切換，雖然有滅弧裝置，但因觸點通、斷的機械動作頻率的間隙不能完全消除火花，無論是觸點的使用壽命、運行的可靠性都會有著一定的影響。

現有無觸點開關分為磁放大器式無觸點開關，電子管、離子管式無觸點開關和半導體無觸點開關。各種無觸點開關的內部結構不同，開關特性也有所不同。磁放大器式無觸點開關體積與重量較大且電流轉換速度慢，已較少采用；電子管、離子管式無觸點開關由于電子管、離子管的功率不能做得很大，在實際應用中受到了很大的限制；半導體無觸點開關是借電路中半導體器件的可控導通性來實現電路通斷，具有良好的應用前景。盡管已開發有晶閘管作為回路通斷元件的電子開關，但至今還是沒有一個功能完整的電子式交流接觸器。

發明內容

本發明目的在于提供一種功能完整、便于切換、適應交流回路通斷、具有過載保護的電子式無觸點交流接觸器，是一種安全可靠、節能高效、多功能、無觸點的電子式交流接觸器。

本發明采取的具體技術方案為：

一種新型電子式交流接觸器，其特征在于包括固態開關及其保護電路，固態開關為每組搭載二個二極管和IGBT管，先反并聯二極管和IGBT管后再串聯組成的全控型固態開關，其在三相交流電路中，接C相的固定為公共不變，接A、B相的受PLC控制信號而變換電源相序，實現電機的正反轉；保護電路由IC555時基電路、熱敏電阻、調節電位器、電容、電磁繼電器、直流電源組成，依靠改變電路阻抗值，階躍地改變負荷電流和電壓輸出，完成電路的通斷，從而保護電機和IGBT管。

所述的IGBT管，即絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT（雙極型三極管）和MOSFET（絕緣柵型場效應管）組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點，驅動功率小而飽和壓降低。通過加正向柵極電壓形成溝道，給晶體管提供基極電流，使IGBT管導通；反之，加反向門極電壓消除溝道，切斷基極電流，使IGBT管關斷。

所述的IGBT管，與二極管在大功率負載應用時采用分立元器件組合，但隨著現代科技水平的發展也可集成在同一個晶圓上面，引入場終止技術和溝道柵技術，使飽和導通壓降減少，減小導通損耗，實現逆向導通，為逆程電壓提供通路。

所述的固態開關，由五組反并聯二極管和IGBT管組成，每組由二個二極管和二個IGBT管組成，即每個二極管和IGBT管反并聯再串聯接入電路，也就是說一個二極管正極和一個IGBT管的源極（又稱發射極）連接，而該二極管的負極和另一個IGBT管的漏極連接，再將由IGBT管和二極管并聯組成的電路串聯，IGBT管的柵極作為PLC控制信號的輸入端。

當PLC輸出電機正轉信號時，接A相的第一組IGBT管的兩個柵極、接B相的第三組IGBT管的兩個柵極、接C相的第五組IGBT管的兩個柵極加入控制電壓使其晶體管導通；當PLC輸出電機反轉信號時，接A相的第四組IGBT管的兩個柵極、接B相的第二組IGBT管的兩個柵極、接C相的組第五組IGBT管的兩個柵極加入控制電壓使其晶體管導通，外接電機隨A、B相的切換而改變旋轉方向。

其導通路徑是：當交流電正半周時，電流從第一組A相流入，因前級IGBT管的柵極有控制信號而導通，與其并聯的二極管因加反向輸入電壓而截止，與其串聯的后級二極管因加正向電壓而導通；當交流電負半周時前級二極管加正向電壓而導通，而與其串聯的后級二極管因加反向電壓而截止，因后級IGBT管的柵極有控制信號而導通，從而完成交流電的全導通。B、C相的工作路徑及原理如同所述。

所述的IC555時基電路，是一種將模擬電路和數字電路結合在一起的混合式集成電路，一般由二個比較器、一個基本RS觸發器、一個反相緩沖器、一個三極管和三個5kΩ電阻組成，可以采用4．5～15V的單獨電源，也可以和其它的運算放大器和TTL電路共用電源，能提供準確的定時時間。