專利名稱：固態(tài)消火花輔助接觸器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電氣開關(guān)設(shè)備，特別是一種用于大功率接觸器的消火花輔助接觸器。
在電氣開關(guān)通斷的瞬間總會產(chǎn)生電火花，特別是開關(guān)大電流時尤為強(qiáng)烈，產(chǎn)生的強(qiáng)電磁脈沖嚴(yán)重干擾電子設(shè)備的工作；同時對防爆要求嚴(yán)格的場所(如礦山)，電火花還是一種危險的火源。此外，長期打火，使接觸器的觸頭積碳嚴(yán)重，且受到破壞，其接觸不良、功耗增大和輸出電壓下降等，為了消除電火花，以前有人曾采用的辦法主要是改進(jìn)觸點的導(dǎo)電性，如鍍金、鍍銀，或?qū)⒂|點形狀改成球形，或在觸點周圍采用各種吸弧裝置等等，盡管采用了以上各種方法，但仍不能有效地消除電火花，特別是在大電流狀態(tài)時，或者是采用的方法過于復(fù)雜，使得設(shè)備體積過大，成本過高，在低電壓、小電流的場合直接采用固態(tài)繼電器可徹底解決電火花問題，但對高電壓、大電流場合，目前還無法解決大功率器件問題，同時功耗和散熱問題也使得在實際應(yīng)用中不能被廣泛地采用。
本實用新型的目的在于提供一種能徹底消除接觸器開關(guān)時產(chǎn)生電火花的固態(tài)輔助接觸器。
本實用新型是用如下方式實現(xiàn)的固態(tài)消火花輔助接觸器，其特征是由光電隔離電路2的光電耦合器IC3的輸入端接至接觸器開關(guān)控制信號線，光電耦合器IC3的輸出端接至邏輯電路3，由接電源的電源變換電路1輸出經(jīng)RC延時電路接至邏輯電路3，從邏輯電路3輸出接至執(zhí)行電路4的VMOS管的柵極，用VMOS管的源極和漏極并接在接觸器的主觸點上。電源變換電路1是由穩(wěn)壓電路IC1輸出接DC/DC隔離變換器IC2產(chǎn)生對地浮動電源電壓。邏輯電路3是由輸入信號-路經(jīng)反相器IC4后輸入至或非門IC6的輸入端，輸入信號的另一路經(jīng)RC延時電路的可調(diào)電阻W1接至反相器IC5的輸入端，反相器IC5的輸入端經(jīng)RC延時電路的電容C接至電源變換電路1，反相器IC5的輸出端接至或非門IC6的輸入端，或非門IC6輸出經(jīng)反相器IC7輸出。執(zhí)行電路4還可采用電壓控制型功率器件或者是絕緣柵極電力晶體管或者是可關(guān)新型晶閘管。
固態(tài)消火花輔助接觸器是由隔離電源變換電路1、光電隔離電路2、邏輯電路3和執(zhí)行電路4組成，隔離電源變換電路1在直流電路中通過DC/DC變換法取得隔離的浮動電源，提供給整個電路使用，在交流電路中，通過變壓器降壓取得浮動電源，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后供整個電路使用，光電隔離電路2將控制輸入端5輸入的接觸器控制信號，經(jīng)光電隔離后輸出到邏輯電路3，一方面提高抗干擾能力，另一方面也是浮地信號的需要，邏輯電路3在輸入控制信號的作用下，形成兩路時序信號，一路直接輸出到執(zhí)行電路4，使執(zhí)行電路4立即接通，由于電磁接觸器在加上控制信號，大約有幾十～幾百毫秒的接通延時，而執(zhí)行電路接通延時小于1微秒，由于執(zhí)行電路與電磁接觸器是完全并聯(lián)的，等到接觸器接通時觸頭之間的壓降僅1伏左右，所以不會產(chǎn)生電火花，邏輯電路3的另一路時序信號，在控制信號去掉后，使執(zhí)行電路4延時斷開，通過調(diào)整此延時時間保證電磁接觸器斷開后執(zhí)行電路4才斷開，從而保證接觸器斷開時觸頭之間的電壓降仍為很低的電壓，在接觸器穩(wěn)定導(dǎo)通期間，邏輯電路3始終使執(zhí)行電路4處于導(dǎo)通狀態(tài)，但由于接觸器的閉合觸頭將執(zhí)行電路4短路，所以執(zhí)行電路4在穩(wěn)定工作期間幾乎無電流通過，不需承受較大功耗；也不會發(fā)熱，從而實現(xiàn)了用較小功率元件應(yīng)用于較大電流的場所。


圖1是本實用新型電路方框圖圖2是本實用新型電路原理圖圖3是本實用新型應(yīng)用于交流電路時的執(zhí)行電路4原理圖圖4是本實用新型安裝結(jié)構(gòu)示意圖
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)介紹如圖1所示，本實用新型是由隔離電源變換電路1、光電隔離電路2、邏輯電路3和執(zhí)行電路4組成，本實用新型的一個實施例如圖2所示，它是應(yīng)用于直流27V、200A接觸器的一個實施例，隔離電源電路1由穩(wěn)壓器IC1(7812)將27V電源電壓穩(wěn)壓到12V，輸出給DC/DC隔離變換器IC2(NR12S1280A)，產(chǎn)生對地浮動的12V電源電壓，提供給整個電路使用，其中電容C1、C2、C3為濾波電容，電阻R4和發(fā)光二極管LD2組成電源指示器，光電隔離電路2由光電耦合器IC3(4N33)等組成，光電耦合器IC3的輸入端經(jīng)電阻R1、發(fā)光二極管LD1接至接觸器的開關(guān)控制信號線，R1為輸入限流電阻，LD1為輸入信號指示器，在光電耦合器IC3的輸出端接有輸出負(fù)載電阻R2和接至邏輯電路3，當(dāng)有控制信號時(也是對地為+27V的電壓信號)，LD1發(fā)光，a點為低電平，否則為高電平，注意光耦的輸入地為27V負(fù)端，輸出地為浮地電源負(fù)端邏輯電路3是由IC4、IC5、IC6、IC7組成(它是由一片CD 4001組成)，光電隔離電路2的輸出端a點輸出的信號，一路經(jīng)反相器IC4后加到或非門IC6的b端，另一路經(jīng)RC延時電路的可調(diào)電阻W1加到反相器IC5的輸入端d點，經(jīng)RC延時電路的電容C接到電源變換電路1的輸出端，從反相器1C5的輸出加到或非門IC6的c端，當(dāng)a點高電平變成低電平時，由于電容C4的充電延時，d點的電平下降到1/3Vcc電平時，反相器IC5的輸出才由低變高，反之，當(dāng)a點的電位由低變高時，由于電容C4的放電延時，直到d點的電位大于2/3Vcc電平時輸出才由高變低，而反相器IC7的輸出由或非門IC6的c、d輸入端的信號取或運算輸出決定。所以在控制信號加來時，由于反相器IC4的輸出為高電平，故反相器IC7的輸出為高電平，無延時。但當(dāng)去掉控制信號時，由于反相器IC5的高電平輸出要延時一段時間(由W1調(diào)整)后才變成低電平，故反相器IC7的輸出也保持一段延時高電平，才翻轉(zhuǎn)為低電平，IC7的輸出端e點接到執(zhí)行電路4，執(zhí)行電路4由大功率VMOS管(2SK1506)V1和V2并聯(lián)組成，脈沖電流最大可達(dá)400A，由于本機(jī)應(yīng)用時脈沖重復(fù)率很低，所以器件要求的散熱器很小，基本不占體積，由于浮地電源的負(fù)端接VMOS管的源極(輸出端7)，故e點電位為高電平時，V1和V2導(dǎo)通，相當(dāng)于接觸器接通，e點電位為低電平時，V1和V2立即關(guān)斷，相當(dāng)于接觸器跳開，V1和V2的源極和漏極并接于接觸器TN的兩端6和7，電路中的二極管D1、D2為功率管自帶的反向二極管，D3為柵極過壓保護(hù)穩(wěn)壓管，R3、LD3為輸出指示器，電容C5(C6)、電阻R5(R6)為VMOS管并聯(lián)時防自激電路，R7為60V壓敏電阻，防止反向尖峰電壓擊穿VMOS管，當(dāng)接觸器輸出端帶有有源負(fù)載時(如發(fā)電機(jī))二極管D4起隔離作用。
當(dāng)此輔助接觸器應(yīng)用于交流電路時，執(zhí)行電路4如圖3所示，D5～D8與VMOS管一起構(gòu)成大電流通路，當(dāng)電路導(dǎo)通時6、7兩端的壓降相對于直流應(yīng)用時增大1.4伏。
本實用新型固態(tài)消火花輔助接觸器的使用非常方便，根據(jù)不同的用途，此輔助接觸器的引出腳和接觸器的引線位置對應(yīng)伸出金屬引線片兼固定支腳，如圖4所示，擰開接觸器接線螺釘后，放上此輔助接觸器再擰上螺釘即可安裝好，使用時與未裝此輔助接觸器一樣，但徹底消除了接觸器通斷時產(chǎn)生電火花的問題，大大藏小了對其他弱電設(shè)備的干擾，同時特別適應(yīng)于防爆環(huán)境中(如礦山)中使用，此外大大延長了接觸器的使用壽命，并增大其工作可靠性。
權(quán)利要求1．一種固態(tài)消火花輔助接觸器，其特征是由光電隔離電路[2]的光電耦合器IC3的輸入端接至接觸器開關(guān)控制信號線，光電耦合器IC3的輸出端接至邏輯電路[3]，由接電源的電源變換電路[1]輸出經(jīng)RC延時電路接至邏輯電路[3]，從邏輯電路[3]輸出接至執(zhí)行電路[4]的VMOS管的柵極，用VMOS管的源極和漏極并接在接觸器的主觸點上。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述固態(tài)消火花輔助接觸器，其特征在于電源變換電路[1]是由穩(wěn)壓電路IC1輸出接DC/DC隔離變換器IC2產(chǎn)生對地浮動電源電壓。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述固態(tài)消火花輔助接觸器，其特征在于邏輯電路[3]是由輸入信號一路經(jīng)反相器IC4后輸入至或非門IC6的輸入端，輸入信號的另一路經(jīng)RC延時電路的可調(diào)電阻W1接至反相器IC5的輸入端，反相器IC5的輸入端經(jīng)RC延時電路的電容C接至電源變換電路[1]，反相器IC5的輸出端接至或非門IC6的輸入端，或非門IC6輸出經(jīng)反相器IC7輸出。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述固態(tài)消火花輔助接觸器，其特征在于執(zhí)行電路[4]還可采用電壓控制型功率器件或者是絕緣柵極電力晶體管或者是可關(guān)斷型晶閘管。
專利摘要本實用新型屬于一種固態(tài)消除接觸器火花的輔助接觸器,它解決了目前大功率電路中使用的接觸器存在的電火花問題,以及由此產(chǎn)生的強(qiáng)電磁干擾、對危險氣體環(huán)境的引爆和使接觸器性能下降縮短使用壽命等問題,它是由光電隔離電路2的輸入端接至接觸器開關(guān)控制信號線,電接電源的電源變換電路1輸出經(jīng)延時電路接邏輯電路3,從邏輯電路3輸出接執(zhí)行電路4,用執(zhí)行電路4的VMOS管并接于接觸器上,它能消除接觸器打火現(xiàn)象,具有體積小,使用方便,適用于并接在接觸器上使用。
文檔編號H01H47/00GK2324626SQ9723921
公開日1999年6月16日 申請日期1997年11月18日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月18日
發(fā)明者尹紅邁 申請人:尹紅邁