本發(fā)明涉及一種無觸點交流開關(guān)，尤其涉及一種可替代交流接觸器的三相無觸點交流開關(guān)。

背景技術(shù)：

在低壓電器領(lǐng)域中，交流開關(guān)大多采用傳統(tǒng)的交流接觸器。特別是鋼廠的軋鋼機、港口的門極吊車以及其它電力傳動系統(tǒng)中，交流接觸器的使用非常廣泛、隨處可見。但由于傳統(tǒng)交流接觸器的電磁式機械觸點結(jié)構(gòu)無法避免的存在著諸多問題。

首先，電磁式機械觸點在吸合與分斷過程中不可避免的會產(chǎn)生電弧，電流越大產(chǎn)生的電弧也越大，因而必須要采取各種手段滅弧。常見的滅弧方法有：柵滅弧、多斷路滅弧、陶土罩滅弧等等。但無論是采用哪種方法滅弧，在吸合與分斷過程中所產(chǎn)生的電弧都會對機械觸點產(chǎn)生燒蝕，輕則會使觸點之間的接觸電阻變大，嚴重時會使觸點接觸不上或者發(fā)生熔焊導(dǎo)致觸點粘連；這就從客觀上限制了傳統(tǒng)交流接觸器的使用壽命，更無法應(yīng)用于防爆領(lǐng)域。所以在使用交流接觸器的場合，其更換頻率非常高。

其次，在控制三相電機頻繁啟動和頻繁正反轉(zhuǎn)切換的場合，由于傳統(tǒng)交流接觸器本身沒有缺相保護，這時一旦發(fā)生觸點粘連或接觸不良的情況，就會造成三相電機因缺相運行而被燒毀。

再者，由于傳統(tǒng)交流接觸器是采用電磁線圈通電帶動電磁鐵動作來切換機械觸點，因此工作時常常伴有明顯的交流噪聲和鐵芯的振動噪聲。

此外，還常常出現(xiàn)通電后接觸器不能合閘、斷電后接觸器不釋放、觸頭發(fā)熱、松開啟動按鈕后接觸器立即釋放等多種故障。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種可替代交流接觸器的三相無觸點交流開關(guān)，本發(fā)明在工作時無噪聲無火花，且有缺相保護，延長了電機的使用壽命；采用過零觸發(fā)，延長了開關(guān)本身壽命，也減小了啟動時大電流對電機的沖擊，適用于控制電機頻繁啟動和頻繁正反轉(zhuǎn)切換的場合。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了可替代交流接觸器的三相無觸點交流開關(guān)，其特征在于，包括主控模塊、超溫過熱控制電路、開機電源檢測電路、缺相擊穿檢測電路、觸發(fā)電路、常開常閉觸點輸出電路及主回路。

所述主控模塊分別于觸發(fā)電路、超溫過熱控制電路、開機電源檢測電路及缺相擊穿檢測電路相連。

所述開機電源檢測電路分別與超溫過熱控制電路及常開常閉觸點輸出電路相連。

所述觸發(fā)電路分別與常開常閉觸點電路及主回路相連。

所述觸發(fā)電路還接收來自外部主機的控制信號。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述主回路采用晶閘管，根據(jù)不同電流容量選用不同規(guī)格的晶閘管反并聯(lián)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)交流接觸器的機械觸點，采用過零觸發(fā)方式控制晶閘管的導(dǎo)通。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述主控模塊采集單片機及其最小系統(tǒng)。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述單片機采用為宏晶科技有限公司的型號為STC15W204S單片機。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述常開常閉觸點輸出電路包括光耦U001，光耦U001中發(fā)光二極管的正極通過電阻R008與電源正極相連，所述光耦U001中發(fā)光二極管的負極與主控模塊的I/O口相連，所述光耦U001的集電極輸出端與三極管T004的集電極相連，T004的基極通過一電阻R009與U001的發(fā)射極輸出端相連，所述T004的集電極還與電源正極相連，所述T004的發(fā)射極分別與二極管D107的負極、繼電器JDQ101的線圈的一端及繼電器JDQ102的線圈的一端相連，二極管D107的正極、繼電器JDQ101的線圈的另一端及繼電器JDQ102的線圈的另一端與地相連。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述缺相擊穿檢測電路包括：電阻R201與電容C201并聯(lián)后一端與三相輸出端的A’相連接，電阻R202與電容C202并聯(lián)后一端與三相輸出端的B’相連接，電阻R203與電容C203并聯(lián)后一端與三相輸出端的C’相連接，上述三路阻容并聯(lián)后的另一端匯集到一點再與由二極管D201、D202、D203、D204構(gòu)成的整流橋的一輸入端相連；該整流橋的另一輸入端接零線；整流橋輸出端正極與限流電阻R204的一端相連，R204的另一端為電源的正極；整流橋輸出端的負極接地；在電源的正負極之間，還連接有濾波電容C204和瞬態(tài)電壓抑制二極管D208；其中C204的正極與電源的正極及R204的一端相連，C204負極與地相連；D208的負極與電源的正極相連，D208正極與地相連；在該電源的輸出端還連接有由PNP管T201、穩(wěn)壓二極管T202、電阻R205、電阻R207及電阻R208組成的穩(wěn)壓電路；T201的集電極接地，發(fā)射極與電源正極相連，R205與T202相串聯(lián)，基極連接R205與T202串聯(lián)后的分壓點：基極分別與R205的一端及T202的陰極相連，R205另一端接電源正極，T202的陽極接地；T202的調(diào)整端與R207、R208的串聯(lián)分壓點相連；所述電源輸出端還連接有由二極管D207、電阻R210、電解電容C205、三極管T203及電阻R211組成的延遲電路，R210和D207并聯(lián)后再與C205的正極相串聯(lián)，串聯(lián)后的公共點接T203的基極；D207的負極端接電源正極、C205的負極接地；T203的發(fā)射極接地，T203的集電極通過負載電阻R211與電源正極相連，T203的集電極還與主控模塊相連，當有擊穿或缺相發(fā)生時立即通知主控模塊。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述超溫過熱控制電路包括：由雙電壓比較器U401及相關(guān)所屬元件組成的超溫過熱檢測部分和由光耦U402、雙向晶閘管T401及相關(guān)所屬元件組成的超溫冷卻供電部分。

超溫過熱檢測部分：雙電壓比較器U401采用芯片LM393，U401的4腳接地，8腳接電源VCC；U401的1、2、3腳構(gòu)成電壓比較器V1，U401的1腳為V1的輸出端，U401的1腳與主控模塊相連，在U401的1腳與VCC間還并接一電阻R409；U401的2腳與可調(diào)電阻RW401、電阻R401及電阻R402串聯(lián)后的分壓點相連，RW401與R401串聯(lián)后一端與電源VCC相連，另一端分別與R402的一端及U401的2腳相連，R402的另一端接地；電阻R403的一端與熱敏電阻R404的一端相連，U401的3腳連接經(jīng)電阻R403、熱敏電阻R404串聯(lián)后的分壓點，R403的另一端與電源VCC相連，R404的另一端接地；U401的5、6、7腳構(gòu)成電壓比較器V2，U401的7腳是V2的輸出端，與主控模塊相連；U401的7腳還與一電阻R410的一端相連，R410的另一端與電源VCC相連；U401的6腳與可調(diào)電阻RW402、電阻R405及電阻R406串聯(lián)后的分壓點相連： RW402的一端與R405的一端相連，RW402的另一端與電源VCC相連，R405另一端分別與R406的一端及U401的腳6相連，R406的另一端接地；電阻R407的一端與熱敏電阻R408的一端相連，U401的5腳連接經(jīng)R407與熱敏電阻R408串聯(lián)后的分壓點，R407另一端與電源VCC相連，R408的另一端接地。

超溫冷卻供電部分：雙向晶閘管T401的T1端分別與交流輸入及電阻R411相連，T401的另一端T2分別與輸出插座J403及電容C401的一端相連，C401的另一端分別與R411的一端及R412的一端相連，R412的另一端與光耦U402的雙向觸發(fā)二極管的一端相連，所述雙向觸發(fā)二極管的另一端與T401控制極相連； U402的正輸入端與電阻R413的一端相連，R413的另一端與電源VCC相連，U402的負輸入端與主控模塊相連。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述觸發(fā)回路包括：外部輸入的交流信號控制部分、整流穩(wěn)壓部分及觸發(fā)信號形成部分。

外部輸入的交流信號控制部分：雙向晶閘管T103的T1端分別與輸入的交流信號插件J101的2腳及電阻R121相連，電阻R101、電容C102、電容C101相并聯(lián)，T103的另一端T2與C101、C102及R101并聯(lián)后的一并聯(lián)端相連，T103的另一端T2還與電容C104的一端相連，C104的另一端分別與電阻R121的一端及電阻R122的一端相連；R122的另一端與光耦U107的雙向觸發(fā)二極管的一端相連，該雙向觸發(fā)二極管的另一端與T103的控制極相連；光耦U107的正輸入端與電阻R123一端相連，R123的另一端與電源VCC相連；U107負輸入端與主控模塊相連。

整流穩(wěn)壓部分：電阻R101、電容C102、電容C101并聯(lián)后的另一并聯(lián)端與由D101、D102、D103、D104組成的整流橋的一輸入端相連；整流橋的另一輸入端與(交流輸入的另一相)J101的1腳相連；整流橋的負輸出端接地，整流橋的正輸出端與限流電阻R102的一端相連，R102的另一端為整流穩(wěn)壓部分的電源的正極；（在整流穩(wěn)壓部分的電源的正負極之間，并聯(lián)接有濾波電容C103和瞬態(tài)電壓抑制二極管D105；）C103的正極與整流穩(wěn)壓部分的電源正極相連，C103的負極與整流穩(wěn)壓部分的電源負極相連；D105的正極接地，D105的負極接整流穩(wěn)壓部分的電源正極；（在整流穩(wěn)壓部分的電源的正負極之間還接有由T101、T102、RW101、R103、R104組成的穩(wěn)壓電路；）三極管T101的發(fā)射極與整流穩(wěn)壓部分的電源正極相連，T101的集電極與整流穩(wěn)壓部分的電源負極相連，電阻R103與穩(wěn)壓二極管T102串聯(lián)，T101的基極與電阻R103與穩(wěn)壓二極管T102串聯(lián)后的分壓點相連：T101的基極分別與R103的一端及T102的陰極相連，R103的另一端與整流穩(wěn)壓部分的電源正極相連，T102的陽極接地；可調(diào)電阻RW101的一端與電阻R104的一端相連，T102的調(diào)整端與經(jīng)可調(diào)電阻RW101與R104串聯(lián)分壓后的串聯(lián)分壓點相連，R104的另一端接地，RW101的另一端與整流穩(wěn)壓部分的電源正極相連。

觸發(fā)信號形成部分：包括6個過零光耦：U101、U102、U103、U104、U105、U106，所述6個過零光耦的輸入端相互串聯(lián)，U101的1腳通過電阻R105與整流穩(wěn)壓部分的電源正極相連，U101的2腳與U102的1腳相連，U102的2腳與U103的1腳相連，U103的2腳與U104的1腳相連，U104的2腳與U105的1腳相連，U105的2腳與U106的1腳相連，U106的2腳接整流穩(wěn)壓部分的地；所述6個過零光耦的輸出端每2個串聯(lián)輸出一組信號， U101和U102的輸出端通過電阻R108串聯(lián)：U101的4腳通過R108與U102的6腳相連；U103和U104的輸出端通過電阻R113串聯(lián)：U103的4腳通過R113與U104的6腳相連；U105和U106的輸出端通過電阻R118串聯(lián)：U105的4腳通過R118與U106的6腳相連；所述過零光耦的輸出端4、6腳之間并聯(lián)接有一均壓電阻；所述均壓電阻為R106、R109、R111、R114、R116及R119；所述6個過零光耦分為3組光耦輸出，所述3組光耦的輸出端：U101的6腳及U102的4腳、U103的6腳及U104的4腳、U105的6腳及U102的4腳；所述3組光耦的輸出端均分別串接有二極管和電阻并聯(lián)后的并聯(lián)端；U101的6腳與由二極管D109與電阻R107并聯(lián)后的并聯(lián)端相連，U102的4腳由二極管D110與電阻R110并聯(lián)，U103的6腳與由二極管D111與電阻R112并聯(lián)后的并聯(lián)端相連，U104的6腳與由二極管D112與電阻R115并聯(lián)后的并聯(lián)端相連，U105的6腳與二極管D113與電阻R117并聯(lián)后的并聯(lián)端相連，U106的4腳與二極管D114與電阻R120并聯(lián)后的并聯(lián)端相連。二極管D109、D110、D111、D112、D113及D114的負極與光耦的4腳或6腳連接，并分別從每組并聯(lián)的兩個并聯(lián)端輸出觸發(fā)信號。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述開機電源檢測電路包括：從插件J001輸入的交流電壓中的一相經(jīng)電容C001降壓后與由二極管D001、D002、D003及D004組成的整流橋的一個輸入端相連，交流電壓的另一相與整流橋的另一個輸入端相連，在C001的兩端還并聯(lián)接有泄放電阻R001；整流橋負輸出端接地，整流橋的正輸出端與限流電阻R002的一端相連，限流電阻R002的另一端為電源的正極；在所述電源的正負極之間，還并聯(lián)接有濾波電容C003和瞬態(tài)電壓抑制二極管D007，（C003的正極連接電源正極，C003的負極連接電源負極，D007的正極接地，D007的負極連接電源正極；）電源的正負極之間還連接有由三極管T001、穩(wěn)壓管T002、電阻R003、電阻R004及電阻R005組成的穩(wěn)壓電路；（T001的發(fā)射極連接電源正極，集電極連接電源負極，基極連接R003與T002串聯(lián)后的分壓點，即T001的基極分別與R003的一端及T002的陰極相連，R003的另一端連接電源正極，T002的陽極接地，T002的調(diào)整端與R004與R005的串聯(lián)分壓點相連；）電源的正負極之間還連接有由二極管D008、電阻R006、電容C004、三極管T003及電阻R007組成的延遲電路，所述延遲電路的輸出與主控模塊相連（D008與R006并聯(lián)后再與C004串聯(lián)，串聯(lián)后連接于電源的正負兩極間，D008的負極端連接電源正極、C004的負極端接地，串聯(lián)后的公共點連接T003的基極，T003的發(fā)射極接地，T003的集電極通過負載電阻R007與電源正極相連，T003的集電極還與主控模塊相連）。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明有益效果。

本發(fā)明可替代傳統(tǒng)交流接觸器使用，本發(fā)明的幾何尺寸特別是安裝尺寸均與交流接觸器相同，且采用了模塊化結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明有與傳統(tǒng)交流接觸器功能相同的常開常閉輔助觸點，該輔助觸點可用于控制電機，并在電機正反轉(zhuǎn)時實現(xiàn)互鎖，也可用于其他控制場合。特別地，有與傳統(tǒng)交流接觸器主觸點粘連情況發(fā)生時輔助觸點無法復(fù)位一樣的功能，可保證一旦主觸點有粘連(主回路晶閘管穿通)情況發(fā)生時就切斷控制回路，避免誤換向時主回路發(fā)生相間短路而損壞其它部件。

本發(fā)明具有缺相保護功能，傳統(tǒng)的缺相保護電路因采用大功率電阻在線檢測而產(chǎn)生很大的熱量，不僅浪費電能也設(shè)備的可靠性降低。而復(fù)雜的缺相保護電路因涉及繁瑣，可靠性不高且實施難度較大。本發(fā)明在傳統(tǒng)缺相保護電路基礎(chǔ)上加以改進，電路結(jié)構(gòu)簡單、、效果理想，改進后的缺相電路既不產(chǎn)生熱量也不浪費電能，簡單可靠且容易實施。

本發(fā)明工作時無噪聲無火花，且采用過零觸發(fā)，延長了開關(guān)本身壽命，也減小了啟動時大電流對電機的沖擊，適用于控制電機頻繁啟動和頻繁正反轉(zhuǎn)切換的場合。

本發(fā)明還設(shè)置了開機電源檢測電路和超溫過熱控制電路，開機電源檢測電路：為相關(guān)電路提供電源，為常開常閉觸點電路提供備用電源，受主控模塊控制，當有擊穿或缺相發(fā)生時切換到該電源。超溫過熱控制電路在超溫時通知主控模塊啟動風扇冷卻，過熱時通知主控模塊斷開觸發(fā)回路，對交流開關(guān)實現(xiàn)過熱保護。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明。本發(fā)明保護范圍不僅局限于以下內(nèi)容的表述。

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明主回路電路圖。

圖3是本發(fā)明開機電源檢測電路圖。

圖4是本發(fā)明主控模塊電路圖。

圖5是本發(fā)明觸發(fā)回路電路圖。

圖6是本發(fā)明缺相擊穿檢測電路圖。

圖7是本發(fā)明超溫過熱控制電路圖。

圖8是本發(fā)明常開常閉觸點輸出電路圖。

圖9是本發(fā)明原理框圖。

圖中，1為狀態(tài)指示燈、2為接線端子、3為晶閘管芯片、4為主控制板、5為三相輸出接線端子、6為散熱體、7為三相輸入接線端子。

具體實施方式

如圖9所示，本發(fā)明包括主控模塊、超溫過熱控制電路、開機電源檢測電路、缺相擊穿檢測電路、觸發(fā)電路、常開常閉觸點輸出電路及主回路。

所述主控模塊分別于觸發(fā)電路、超溫過熱控制電路、開機電源檢測電路及缺相擊穿檢測電路相連。

所述開機電源檢測電路分別與超溫過熱控制電路及常開常閉觸點輸出電路相連；為超溫過熱控制電路提供電源，為常開常閉觸點電路提供備用電源，受主控模塊控制，當有擊穿或缺相發(fā)生時常開常閉觸點電路切換到該電源。

所述觸發(fā)電路分別與常開常閉觸點電路（送出觸發(fā)信號同時讓常開常閉觸點輸出電路動作）及主回路（送出觸發(fā)信號給主回路，晶閘管導(dǎo)通）相連。

所述觸發(fā)電路接收來自外部主機控制信號。

各電路及模塊的工作原理及連接。

主回路：根據(jù)不同電流容量選用不同規(guī)格的晶閘管反并聯(lián)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)交流接觸器的機械觸點，并采用過零觸發(fā)方式控制晶閘管K001-K006的導(dǎo)通，這樣就大大減小了啟動時大電流對電機的沖擊，延長了電機的使用壽命。由于晶閘管導(dǎo)通時無噪聲無火花，所以這種開關(guān)的壽命長，應(yīng)用范圍廣。主回路電路如圖2所示。

主控模塊：采用簡單可靠的單片機作為主控模塊的主控MCU，監(jiān)測各單元狀態(tài)；正常時送出觸發(fā)信號，使主回路晶閘管導(dǎo)通同時常開常閉觸點輸出電路動作，方便用于控制電機正反轉(zhuǎn)時實現(xiàn)互鎖或者其它需要控制的場合。一旦出現(xiàn)故障立即切斷觸發(fā)回路斷開主回路晶閘管同時繼續(xù)使常開常閉觸點輸出電路動作，防止誤換向時造成相間短路損壞其它部件。主控模塊如圖4所示。MCU得電后開始讀取相關(guān)IO口的狀態(tài)，如果狀態(tài)正常，MCU的P5.4送出信號使圖5觸發(fā)電路中的雙向晶閘管T103導(dǎo)通，這樣外部控制信號就能隨時控制主回路的通斷。一旦MCU檢測到異常狀態(tài)會立即送出信號切斷雙向晶閘管T103斷開觸發(fā)回路，從而切斷主回路。

常開常閉觸點輸出電路：用高靈敏繼電器輸出常開和常閉觸點，該高靈敏繼電器將受到以下控制。常開常閉觸點在主回路導(dǎo)通時吸合，這樣才能實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)切換時的互鎖。常開常閉觸點在缺相時吸合并斷開觸發(fā)回路，迅速切斷輸出端，防止電機因缺相運行而被燒毀。常開常閉觸點在晶閘管擊穿時吸合，這樣確保出現(xiàn)故障時無法換向從而避免出現(xiàn)誤換向時的相間短路而損壞其它部件。這樣的設(shè)計從根本上保證了輔助觸點的功能與傳統(tǒng)交流接觸器完全一致，因而才能實現(xiàn)任何場合下與傳統(tǒng)交流接觸器的互換。常開常閉觸點輸出電路如圖8所示。采用三極管作為開關(guān)管來控制與其相連的繼電器線圈的得電或斷電，進而繼電器輔助觸點的閉合與開啟；該繼電器的輔助觸點作為本設(shè)計的常開常閉觸點；單片機來控制常開常閉觸點輸出電路中的三極管T004飽和導(dǎo)通，使常開常閉觸點輸出電路動作。在單片機與三極管之間連接有隔離光耦，實現(xiàn)單片機側(cè)與常開常閉觸點側(cè)的隔離，防止對單片機產(chǎn)生干擾。具體地，光耦U001的正輸入端通過電阻R008與電源正極相連，光耦U001的負輸入端與單片機I/O口相連，光耦U001的集電極輸出端與三極管T004的集電極相連，T004的基極通過一電阻R009與U001的發(fā)射極輸出端相連，T004的集電極還與電源正極相連，T004的發(fā)射極分別與二極管D107的負極、繼電器JDQ101的線圈的一端及繼電器JDQ102的線圈的一端相連，二極管D107的正極、繼電器JDQ101的線圈的另一端及繼電器JDQ102的線圈的另一端與地相連。

開機電源檢測電路：為了確保有故障時不能開機，同時為其它相關(guān)電路提供電源，設(shè)置了開機電源檢測電路，具體如圖3所示。前級送電后該三相交流無觸點開關(guān)的輸入端帶電，開機電源檢測電路開始工作。交流經(jīng)C001降壓由二極管D001、D002、D003、D004組成的整流橋整流再經(jīng)T001、T002、R003、R004、R005、D007組成的穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓C003濾波后為主控模塊及超溫過熱控制電路供電，為常開常閉觸點輸出電路提供備用電源。同時，使得延遲電路中的三極管T003得電飽和導(dǎo)通，將主控模塊的P1.0口置低，通知主控模塊電源正常。

其中穩(wěn)壓電路的工作原理為：瞬態(tài)電壓抑制二極管D007吸收瞬態(tài)過電壓，將輸出電壓穩(wěn)定在一定范圍之內(nèi)，再由電阻R004、R005串聯(lián)后組成第一分壓電路，第一分壓點接小功率穩(wěn)壓管T002的調(diào)整端，T002與電阻R003串聯(lián)后組成第二分壓電路，第二分壓點接三極管T001的基極。如果輸出電壓升高，則第一分壓點電壓就會升高，T002調(diào)整端電壓隨之升高，T002的陰極電壓就會降低，第二分壓點的電壓隨之降低，T001的E、B間偏壓就會增大，T001導(dǎo)通的程度就會增加，這樣就拉低了輸出電壓。反之T001導(dǎo)通的程度就會降低，輸出電壓就會升高，從而有效的穩(wěn)定了輸出電壓。增加T001的目的是提高穩(wěn)壓的功率，不加T001該電路也能工作，但T002太熱，增加T001后就徹底解決了熱的問題，從而提高了電路的可靠性。形成穩(wěn)定的電壓后，由D008、R006、C004、R007、T003組成的延遲電路中的三極管T003就能飽和導(dǎo)通，將MCU的P1.0置低，MCU的程序中規(guī)定只有P1.0置低才能進行下一步程序，也就是說只有這部分電源正常工作才能往下進行，這就實現(xiàn)了開機電源的檢測。

缺相擊穿檢測電路：電路如圖6所示，是將傳統(tǒng)缺相保護電路中的電阻用電容來替代，即用C201、C202、C203替代了原來的大功率電阻，這樣從根本上避免了熱量的產(chǎn)生，節(jié)約了電能，提高了設(shè)備的可靠性，同時還為晶閘管擊穿時的保護提供了可能。缺相和擊穿檢測電路的工作原理為：通過C201、C202、C203分別從三相輸出端得到信號，如果三相平衡，則三相匯合點即C201、C202、C203連接的公共點與零線N之間沒有電位差，后續(xù)電路不會動作。一旦有缺相或擊穿發(fā)生時，因三相不平衡則三相匯合點與N之間立即會有較大的電位差(電壓)，該電壓經(jīng)由D201、D202、D203、D204組成的橋式整流電路整流，再經(jīng)R204、T201、T202、R205、R207、R208、D208組成的穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓(穩(wěn)壓部分工作原理見開機電源檢測部分) C204濾波后得到穩(wěn)定的直流電壓，這個電壓就會使得由D207、R210、C205、T203、R211組成的延遲電路中的T203飽和導(dǎo)通，一旦T203導(dǎo)通就會立即將P1.1置低通知MCU可能有擊穿或缺相情況發(fā)生，MCU延遲去抖后會切斷觸發(fā)回路進而切斷主回路輸出，這時如果P1.1持續(xù)置低則判斷是發(fā)生了擊穿，反之則判斷是發(fā)生了缺相。

觸發(fā)電路：采用6個具有過零觸發(fā)功能的光耦MOC3083構(gòu)成觸發(fā)回路，具體電路如圖5所示。主控MCU檢測各IO口狀態(tài)正常后P5.4口會送出信號將T103觸發(fā)導(dǎo)通，為外部控制信號形成通路。外部輸入的交流控制信號通過電容C101、C102降壓，再由D101、D102、D103、D104組成的整流橋整流，T101、T102、R103、R104、RW101、D105組成的穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，C103濾波后得到一個穩(wěn)定的直流電壓，為由U101-U106六個光耦串聯(lián)組成的觸發(fā)回路提供電源，只要這個電源存在，U101-U106就會導(dǎo)通送出觸發(fā)信號，將主回路的6個晶閘管K001-K006觸發(fā)導(dǎo)通。一旦出現(xiàn)缺相、擊穿或其它故障，MCU會立即斷開T103切斷觸發(fā)回路的電源進而斷開主回路的六個晶閘管。

超溫過熱控制電路：功率器件工件時一定會有熱量產(chǎn)生，為此設(shè)置了超溫過熱控制電路，具體電路如圖7所示。開機后，超溫過熱控制電路就會進入監(jiān)測狀態(tài)。用兩個與散熱體緊密接觸的負溫度系數(shù)的熱敏電阻R404、R408作為超溫和過熱檢測傳感器，控制雙電壓比較器U401(芯片LM393)的狀態(tài)。U401的1、2、3腳構(gòu)成電壓比較器V1，U401的5、6、7腳構(gòu)成電壓比較器V2，當超溫檢測熱敏電阻R408的阻值減小到設(shè)定阻值時，雙電壓比較器V1的狀態(tài)將發(fā)生翻轉(zhuǎn)，U401的1腳將由高變低，與之相連的MCU 的P1.2口也將被置低，此時MCU會將P1.4口置低使U402導(dǎo)通送出觸發(fā)信號，使雙向晶閘管T401導(dǎo)通，打開插在J403上的風扇對系統(tǒng)進行冷卻。如果溫度繼續(xù)上升過熱檢測熱敏電阻R404的阻值減小到設(shè)定值時，雙電壓比較器V2的狀態(tài)也會發(fā)生翻轉(zhuǎn)，U401的7腳也將由高變低，與之相連的MCU的P1.3口也將被置低，此時MCU會立即切斷觸發(fā)回路中的T103中斷觸發(fā)信號，強行使主回路退出。

各電路及模塊詳細工作過程如下：

1、前級送電后該三相交流無觸點開關(guān)的輸入端帶電，圖3所示的開機電源檢測電路開始工作，交流經(jīng)整流穩(wěn)壓后為MCU和超溫過熱控制電路送電，為常開常閉觸點輸出電路提供備用電源。同時T003得電飽和導(dǎo)通，將MCU的P1.0口置低，通知MCU電源正常。

2、MCU得電后開始讀取相關(guān)IO口的狀態(tài)，如果狀態(tài)正常MCU的P5.4送出信號使圖5觸發(fā)電路中的T103雙向晶閘管導(dǎo)通，這樣外部控制信號就能隨時控制主回路的通斷。一旦MCU檢測到異常狀態(tài)會立即送出信號切斷T103斷開觸發(fā)回路，從而切斷主回路。

3、圖5所示的觸發(fā)回路接到外部控制信號后，如果MCU已經(jīng)將T103觸發(fā)導(dǎo)通，這時外部輸入的交流電壓經(jīng)整流穩(wěn)壓后會使具有過零觸發(fā)功能的光耦導(dǎo)通送出觸發(fā)信號，從而使主回路中的晶閘管導(dǎo)通。同時也將使圖8所示的常開常閉觸點輸出電路動作。過零光耦的特性是只能在過零點附近才會導(dǎo)通送出觸發(fā)信號，所以主回路中的電流也會從過零點開始增加，負載電流有一個從小到大的緩沖過程，這樣就避免了大電流對負載的沖擊。如果MCU檢測到異常狀態(tài)，會立即斷開T103中斷外部控制信號。

4、圖6所示的缺相擊穿檢測電路接三相無觸點開關(guān)的輸出端，當輸出的三相電壓A’、B’、C’正常時，三相平衡點即C201、C202、C203的交點與零線間無電位差所以該電路不動作，一旦有缺相或擊穿情況發(fā)生時，三相平衡點與零線間就會產(chǎn)生較大的電位差，該電壓經(jīng)整流穩(wěn)壓后使三極管T203飽和導(dǎo)通，將MCU的P1.1口置低，通知MCU有缺相或擊穿故障發(fā)生。如果P1.1口短時間置低在增加延時去除網(wǎng)絡(luò)電壓抖動因素后判斷為有缺相故障發(fā)生。如果P1.2口長時間置低則會判斷為有擊穿故障發(fā)生。無論是發(fā)生缺相故障還是擊穿故障，MCU都會發(fā)出指令切斷圖5中觸發(fā)回路中的T103，中斷外部控制信號，同時讓圖8所示常開常閉觸點輸出電路中的T004飽和導(dǎo)通，使常開常閉觸點輸出電路動作。

5、只要開機，圖7所示的超溫過熱控制電路就會進入監(jiān)測狀態(tài)。用兩個與散熱體緊密接觸的負溫度系數(shù)的熱敏電阻R408、R404作為超溫和過熱檢測傳感器，當超溫檢測熱敏電阻達到設(shè)定的阻值時，電壓比較器V1狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，通知MCU打開風扇對系統(tǒng)進行冷卻。如果溫度繼續(xù)上升達到過熱狀態(tài)，電壓比較器V2狀態(tài)也會發(fā)生翻轉(zhuǎn)，通知MCU切斷觸發(fā)回路，強行使主回路退出。

本發(fā)明可替換傳統(tǒng)交流接觸器使用，本發(fā)明的幾何尺寸特別是安裝尺寸與傳統(tǒng)交流接觸器相同，采用了模塊化結(jié)構(gòu)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)見圖1，與ABB三相交流接觸器安裝尺寸對比數(shù)據(jù)見表1。如圖1所示，本發(fā)明與傳統(tǒng)交流接觸器相對應(yīng)，包括殼體，所述殼體上設(shè)置有三相輸入接線端子7、控制電源及常閉常開觸點接線端子2、三相輸出接線端子5及狀態(tài)指示燈1。所述殼體內(nèi)設(shè)置有主控制板4及散熱體6，本設(shè)計的各電路及模塊均設(shè)置于該主控制板4上，主控置板4上的晶閘管芯片3通過螺絲彈簧壓板可拆卸式固定于散熱體6上。如表1所示，本發(fā)明的a、b、c、d尺寸與表1中的ABB三相交流接觸器安裝尺寸的對比如下。

表1.與ABB三相交流接觸器安裝尺寸對比表。

綜上所述，本發(fā)明生產(chǎn)的三相交流無觸點開關(guān)，具有傳統(tǒng)交流接觸器的全部功能，因此完全可以直接替代傳統(tǒng)的交流接觸器。再加上該裝置工作時無噪音、無火花，有較完善的保護功能，壽命長，成本低，因此一定會有非常廣闊的應(yīng)用前景。

可以理解的是，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或等同替換，以達到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。