專利名稱：用于控制一個(gè)接觸器的電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制一個(gè)接觸器的電路裝置。
接觸器是具有一個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)裝置的遙控開關(guān)。有一個(gè)接觸器線圈的電路是接觸器的控制電路，連接有用戶的電路是接觸器的待接通的負(fù)載電路。只要一個(gè)足夠的吸動(dòng)電流流過接觸器線圈，接觸器就吸合并且接通在負(fù)載電路中連接的負(fù)載。為了保持接觸器的吸合狀態(tài)，必須有一個(gè)吸持電流流過接觸器。在切斷該吸持電流后，接觸器釋放。存儲在接觸器線圈中的能量在一個(gè)空載電路中釋放。
在DE-OS 3701985中描述了一種用于接觸器線圈的前置電子裝置。一個(gè)快速的功率開關(guān)和一個(gè)分流電阻與設(shè)有一個(gè)自振蕩二極管的接觸器線圈串接。分流電阻和功率開關(guān)與一個(gè)由恒定電流源饋電的電子控制裝置相連。
當(dāng)功率開關(guān)閉合時(shí)，在分流電阻上有一個(gè)與流過接觸器的電流成比例的電壓降。該電壓在一個(gè)第一比較器上與一個(gè)在分壓器上抽頭獲得的基準(zhǔn)電壓比較。一個(gè)第二比較器設(shè)在該第一比較器之后，在該第二比較器的正輸入端上有另一個(gè)比較電壓，該比較電壓是在分壓器的另一分壓抽頭上的電壓降。該第二比較器控制快速功率開關(guān)。前置電子裝置需要一個(gè)較低的額定電壓作為工作電壓并可附加地在與不同高的額定電壓相連的情況下應(yīng)用，因?yàn)檎{(diào)節(jié)接觸器線圈電流不在于比較器上閾值的絕對值，而在于其比值。這些閾值的比值是通過分壓器的規(guī)格設(shè)計(jì)確定的。
據(jù)此，前置電子裝置可在與不同的工作電壓相連的情況下應(yīng)用。為了控制一個(gè)另一功率等級的接觸器，需要一個(gè)具有另一規(guī)格分壓器的前置電子裝置。
從DE-OS 4003179可知，在接觸器的控制電路中設(shè)置一個(gè)場效應(yīng)晶體三極管，該場效應(yīng)晶體三極管接通接觸器的吸動(dòng)電流。作為空載支路，有一個(gè)自振蕩二極管與接觸器線圈并聯(lián)。
從DE-OS 3733091可知，在一個(gè)與接觸器線圈并聯(lián)的空載支路中，設(shè)有一個(gè)空載開關(guān)附加于自振蕩二極管，該空載開關(guān)被一個(gè)控制級根據(jù)一個(gè)由上級計(jì)算單元提供的閉合信號控制。用同一個(gè)閉合信號也控制一個(gè)與接觸器線圈串聯(lián)的開關(guān)。據(jù)此，對空載支路調(diào)節(jié)和對流過接觸器線圈的電流的調(diào)節(jié)是相關(guān)的。接觸器的釋放時(shí)間是根據(jù)流過接觸器的電流得到調(diào)節(jié)的。
此外，從DE-OS 3733091還已知，在接觸器的控制電路中的設(shè)有一測量電阻，其中，在該測量電阻上的電壓降是控制電路中流動(dòng)的控制電流的量度。該電壓降在比較器上與一個(gè)由分壓器給定的值相比較。該分壓器通過一個(gè)電位器式電阻得到調(diào)整。該電阻充當(dāng)閾值發(fā)送器。比較器的輸出信號經(jīng)過一個(gè)邏輯元件被輸往一個(gè)設(shè)在接觸器的控制電路中的開關(guān)元件。該開關(guān)元件接通接觸器的控制電流。
上述公開文獻(xiàn)中分別描述的電路裝置和方法根據(jù)其規(guī)格設(shè)計(jì)只適于操縱一個(gè)唯一的、確定的功率等級的接觸器。
眾所周知，接觸器吸引所需的吸動(dòng)功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于吸持功率。在具有約為10安吸動(dòng)電流的接觸器中，需要約300毫安的吸持電流，換言之，兩種電流可差約30倍。如果考慮到待調(diào)的吸動(dòng)電流而把測量電阻選得盡可能的小，則可產(chǎn)生一個(gè)與吸持電流相應(yīng)的、低的測量電壓，該測量電壓不再能充分用于控制開關(guān)元件。一個(gè)電阻值較高的測量電阻雖然適于控制吸持電流，但該測量電阻在吸動(dòng)階段中會帶來一個(gè)過高的功率消耗。
提供用于控制接觸器的輸入電壓在其形式和幅值方面可能是很不同的。接觸器應(yīng)與此無關(guān)地總是在正確的時(shí)間點(diǎn)接通。
本發(fā)明的目的在于提供一種電路裝置，通過該電路裝置，僅用一個(gè)控制組件就能控制不同功率等級的接觸器。本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述類型的電路裝置，通過該電路裝置，以簡單的方式，即用較少的費(fèi)用并以運(yùn)行中少量的消耗使接觸器的吸持電流在與提供的控制電壓的形式和幅值幾乎完全無關(guān)的情況下恒定地保持在其平均值上。
此外，通過該電路裝置，在與提供的輸入電壓的形式和幅值無關(guān)的情況下確保接觸器的可靠接通。
本發(fā)明的一個(gè)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，即提供一種電路裝置，其中，一個(gè)可控的開關(guān)元件、一個(gè)測量電阻和接觸器的接觸器線圈在接觸器的控制電路中與一個(gè)控制電源串聯(lián)，并且開關(guān)元件與一個(gè)調(diào)節(jié)裝置有效相連，使接觸器被供以一個(gè)其平均值恒定的吸動(dòng)電流并且該調(diào)節(jié)裝置與用以按照不同接觸器的功率等級選擇不同的吸動(dòng)電流的轉(zhuǎn)換裝置相接。該電路裝置為用戶提供的優(yōu)點(diǎn)在于，用戶為自己的設(shè)備只需一種類型的控制組件。此外，用戶例如因所聯(lián)的負(fù)載功率增大的需要可用其它的接觸器裝入自己的設(shè)備，而毋須也更換控制組件。該電路裝置的另一優(yōu)點(diǎn)在于，用戶可不通過控制組件來確定接觸器的型號。這簡化了設(shè)備的方案設(shè)計(jì)。
根據(jù)待控接觸器的功率等級，可調(diào)出一個(gè)基準(zhǔn)電壓。吸動(dòng)電流的平均值依該基準(zhǔn)電壓的大小被調(diào)節(jié)?？捎煤唵蔚氖侄慰煽康剡M(jìn)行這種電壓調(diào)節(jié)。此外，該電壓調(diào)節(jié)可與所聯(lián)的接觸器類型精確協(xié)調(diào)。
通過以下情況，即儲存在接觸器的線圈中的能量在一個(gè)空載支路中可控地釋放，接觸器的關(guān)斷時(shí)間是可控的。通過這種控制，一個(gè)與接觸器的功率等級、冷卻能力和所要求的開關(guān)時(shí)間相應(yīng)的關(guān)斷時(shí)間被給定。據(jù)此，還抑制了在接觸器線圈斷路時(shí)出現(xiàn)的過電壓。
單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可附加地被一個(gè)與控制電源相接的電壓值處理裝置(Spannungsauswerteinrichtung)控制。據(jù)此，可根據(jù)控制電壓自動(dòng)控制接觸器的斷路時(shí)間。例如在控制電源給定與短的開關(guān)時(shí)間相應(yīng)的控制電壓的情況下，接觸器的關(guān)斷時(shí)間會相應(yīng)縮短。
本發(fā)明電路裝置的另一個(gè)實(shí)施形式，可給定一個(gè)編程的開關(guān)指令序列用于控制接觸器。例如可聯(lián)接一個(gè)存儲器可編程控制裝置(SPS)，作為可編程控制裝置。替代或補(bǔ)充存儲器可編程控制裝置用于接觸器的，可聯(lián)接一個(gè)機(jī)械操縱裝置，以便接通接觸器。在此，能進(jìn)行手工操作。
可編程控制裝置通過對控制開關(guān)元件的邏輯元件在接觸器的控制電路中施加一個(gè)外部電壓來使接觸器通斷。
將與吸動(dòng)電流的大小成比例的測量電壓和一個(gè)可調(diào)的基準(zhǔn)值作比較，其中，借助一個(gè)分壓器調(diào)節(jié)基準(zhǔn)值的大小。用戶借助一個(gè)相應(yīng)的操作元件給定是哪種型號接觸器待操縱。據(jù)此，用戶在分壓器上調(diào)出一個(gè)相應(yīng)于基準(zhǔn)電壓的分壓比，基準(zhǔn)電壓借助這種調(diào)節(jié)導(dǎo)致一個(gè)適宜的對吸動(dòng)電流的調(diào)節(jié)。通過一個(gè)相應(yīng)的基準(zhǔn)電壓可給定用于接觸器的、不同的吸動(dòng)電流，用市場上通常出售的、堅(jiān)固的組件就可實(shí)現(xiàn)對不同功率等級的接觸器的轉(zhuǎn)換控制。
本發(fā)明另一目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，使開關(guān)元件與一個(gè)脈寬調(diào)制器有效連接，該脈寬調(diào)制器分析工作中存在的接觸器控制電壓，給出用以控制開關(guān)元件接通狀態(tài)的時(shí)間上、下限幅。
要為控制開關(guān)元件獲得一個(gè)控制信號，該控制信號在低的控制電壓下把開關(guān)元件相應(yīng)長時(shí)間地控制在接通狀態(tài)中，脈寬調(diào)制器包括一個(gè)振蕩器和一個(gè)與該振蕩器相聯(lián)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是有利的，在該單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入端接有一個(gè)阻容組件，該阻容組件在運(yùn)行中被加以接觸器控制電壓。
為了控制開關(guān)元件，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器經(jīng)一個(gè)邏輯單元和一個(gè)推動(dòng)級與開關(guān)元件相連是有利的。
保證接觸器可靠地被接通的條件在于，在描述電路裝置中，一個(gè)測量電阻和接觸器的接觸器線圈串聯(lián)并且可用電子控制裝置控制開關(guān)元件，為了監(jiān)控接觸器的控制電壓，設(shè)有一個(gè)與電子控制裝置相聯(lián)的電壓整形級(Spannungsformstufe)。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施形式，使電壓整形級包括一個(gè)形成接觸器控制電壓平均值的電壓值處理級和一個(gè)與該電壓值處理級相接的、具有一個(gè)接通閾值和一個(gè)關(guān)斷閾值的斜坡電壓裝置(Spannungsram-pe)是有利的。
為了對接觸器控制電壓和隨后的求平均值進(jìn)行電子處理，電壓值處理級包括一個(gè)其后設(shè)有低通器的分壓器是有利的。
當(dāng)斜坡電壓裝置具有兩個(gè)其后分別設(shè)有比較器的分壓器時(shí)，可簡單地形成接通閾值和一個(gè)關(guān)斷閾值。
此外，有利之處還在于，比較器的輸出端與一個(gè)設(shè)在其后的觸發(fā)器有效連接，使觸發(fā)器在所得的接觸器控制電壓的分壓高于接通閾值的情況下向電子控制裝置發(fā)出一個(gè)接通信號并在所得的接觸器控制電壓的分壓低于關(guān)斷閾值的情況下向電子控制裝置發(fā)出一個(gè)斷路信號。在這種方式下花費(fèi)不大就可達(dá)到如下效果，即電子控制裝置在接觸器控制電壓超過接通閾值后才使開關(guān)元件動(dòng)作并使該狀態(tài)一直保持到接觸器控制電壓低于關(guān)斷閾值為止。
下面借助附圖所示的電路裝置詳細(xì)說明本發(fā)明。附圖所示為

圖1為整個(gè)電路裝置的線路框圖；圖2為用于調(diào)節(jié)吸動(dòng)電流的詳細(xì)電路圖；圖3為吸動(dòng)電流的另一調(diào)節(jié)形式的詳細(xì)電路圖；圖4為用于調(diào)節(jié)分?jǐn)鄷r(shí)間的詳細(xì)電路圖；圖5為一個(gè)額定值調(diào)整裝置的詳細(xì)電路圖；圖6為產(chǎn)生吸合電流的脈寬調(diào)制器的詳細(xì)電路圖；圖7為具有電壓整形級詳圖的控制電路。
圖1中示出的一個(gè)接觸器的控制電路34包括一個(gè)控制電源的一個(gè)整流器組7和串聯(lián)到該整流器組上的一個(gè)接觸器線圈1、一個(gè)開關(guān)元件2和一個(gè)測量電阻3。一個(gè)吸動(dòng)電流調(diào)節(jié)電路24與測量電阻3相聯(lián)，該吸動(dòng)電流調(diào)節(jié)電路24經(jīng)過一個(gè)借助一個(gè)推動(dòng)級26與開關(guān)元件2相聯(lián)的邏輯元件8與開關(guān)元件有效接通。一個(gè)額定值調(diào)整裝置25也與吸動(dòng)電流調(diào)節(jié)開關(guān)24相聯(lián)。邏輯元件8還與一個(gè)可編程控制裝置27及一個(gè)機(jī)械操縱裝置28相連。此外，邏輯元件8或者直接被一個(gè)電壓整形級31控制，或者經(jīng)過一個(gè)其后接有脈寬調(diào)制器33的時(shí)間控制裝置32被電壓整形級31控制。
整流器組7包括一個(gè)與控制電路34聯(lián)接的第一全波整流器71和一個(gè)第二全波整流器72，該第二全波整流器72向電壓整形級31和一個(gè)空載控制裝置30的供電電路饋電。此外，在該供電電路中有一個(gè)供電裝置29，該裝置29向電路裝置的所有那些不直接由整流器組7供電的負(fù)載提供工作電壓。
一個(gè)空載支路4與接觸器線圈1相聯(lián)。在該空載支路4中串聯(lián)地設(shè)有一個(gè)空載開關(guān)元件18和一個(gè)自振蕩二極管17?？蛰d控制裝置30與空載開關(guān)元件18的控制輸入端相聯(lián)。空載控制裝置30與電壓整形級31處于信號連接狀態(tài)。
在圖2中示出了電路裝置的控制電路34的詳細(xì)情況。一個(gè)比較器5的輸出端與開關(guān)元件2的控制輸入端相聯(lián)，比較器5的第一輸入端與測量電阻3相連。一個(gè)編碼開關(guān)6與比較器5的第二輸入端相連。
下面詳細(xì)說明吸動(dòng)電流的調(diào)節(jié)功能。只要一個(gè)上級調(diào)節(jié)裝置的一個(gè)相應(yīng)的控制信號傳到接觸器的控制電路34上，在控制電路34中就流過一個(gè)控制電流。開關(guān)元件2首先被接通，使接觸器線圈1通電并且接觸器吸動(dòng)。測量電阻3上的測量電壓與吸動(dòng)電流成比例。通過對開關(guān)元件2的控制使吸動(dòng)電流的平均值保持恒定。為此，向比較器5的第一輸入端輸送在測量電阻3上量取的測量電壓。向比較器5的第二輸入端輸送一個(gè)基準(zhǔn)電壓。測量電壓與該基準(zhǔn)電壓在比較器5中比較。借助編碼開關(guān)6可改變一個(gè)分壓器的分壓比并從而改變基準(zhǔn)電壓的大小。比較器5的開關(guān)閾值也相應(yīng)改變。可經(jīng)過分壓比選擇的基準(zhǔn)電壓與可通過電路裝置控制的接觸器的不同功率等級的具體的吸動(dòng)電流相對應(yīng)。每當(dāng)測量電壓大于或等于基準(zhǔn)電壓時(shí)，在比較器5的輸出端總有一個(gè)使開關(guān)元件2關(guān)斷的信號。因此，電流在控制電路34中被中斷。測量電阻3上的測量電壓變到零并從而小于基準(zhǔn)電壓。結(jié)果使比較器5的輸出電壓變?yōu)榱恪ｉ_關(guān)元件2再次被接通。因此，在測量電阻3上再次出現(xiàn)測量電壓電壓降。因此實(shí)現(xiàn)了對開關(guān)元件2的脈動(dòng)控制。從開關(guān)元件2的接通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間之比得出吸動(dòng)電流的大小。該比值又與經(jīng)過調(diào)整的基準(zhǔn)電壓有關(guān)。其中，控制電路34中的吸動(dòng)電流的大小通過由測量電阻3、比較器5、邏輯元件8和開關(guān)元件2構(gòu)成的封閉的調(diào)節(jié)電路保持恒定。實(shí)際值與額定值的比較在比較器5中進(jìn)行。該調(diào)節(jié)電路的控制裝置是開關(guān)元件2。
圖3示出了吸動(dòng)電流調(diào)節(jié)的另一實(shí)施形式，其中，在比較器5的輸出端和開關(guān)元件2的控制輸入端之間加設(shè)一個(gè)邏輯元件8。一個(gè)振蕩器9和一個(gè)定時(shí)器10與邏輯元件8相接。邏輯元件8還附加具有用于機(jī)械控制裝置28的接口16和用于可編程控制裝置27的接口11。接口11經(jīng)過一個(gè)二極管12、一個(gè)分壓器13、一個(gè)齊納二極管14和一個(gè)光電耦合器15與邏輯元件8相接。
只要接觸器吸合，就經(jīng)過邏輯元件8切換到一個(gè)振蕩器9上。振蕩器9提供一個(gè)與接觸器的吸持激勵(lì)相應(yīng)的脈沖格式。經(jīng)過定時(shí)器10可為邏輯元件8給定開關(guān)時(shí)間。在該狀態(tài)下，比較器5的輸出信號不被考慮。
可是，經(jīng)過一個(gè)相應(yīng)的、對邏輯元件8的優(yōu)先調(diào)節(jié)可隨時(shí)通過與接口16相連的機(jī)械控制裝置28使接觸器斷路。同樣也可通過與接口11相聯(lián)的可編程控制裝置27提供一個(gè)關(guān)斷信號。經(jīng)過二極管12、分壓器13和齊納二極管14與可編程控制裝置27相接是為了使電壓穩(wěn)定。經(jīng)過光電耦合器15保證由可編程控制裝置提供的外部電壓相對于邏輯元件8的電位隔離。借助連接的、可編程控制裝置27，用于接觸器的全部開關(guān)程序均可得以通行。
圖4特別示出了一個(gè)用以控制空載支路4的電路。一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器20經(jīng)過一個(gè)空載光電耦合器19與空載開關(guān)元件18相聯(lián)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器20與一個(gè)電壓值處理裝置22及一個(gè)由一另外的編碼開關(guān)21調(diào)節(jié)的阻容分壓器23相接。電壓值處理裝置22與第二全波整流器72相接。
為了使接觸器斷路，儲存在接觸器線圈1中的能量必須在空載支路4中釋放。通過以下情況，即在空載支路4中除設(shè)有自振蕩二極管17外，還設(shè)有空載開關(guān)元件18，該能量釋放能可控地進(jìn)行。能量釋放的持續(xù)時(shí)間由空載開關(guān)元件18的接通時(shí)間確定。空載開關(guān)元件18根據(jù)由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器20經(jīng)光電耦合器19零電位地傳輸?shù)男盘柖油ɑ驍嚅_。觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器是通過一個(gè)阻容分壓器23進(jìn)行的。通過一個(gè)另外的編碼開關(guān)21可改變阻容分配器23的電阻成分，據(jù)此可由一個(gè)操作人員在阻容分配器23上調(diào)節(jié)給定時(shí)間，接觸器在該給定時(shí)間內(nèi)按規(guī)定釋放。另一控制可能性是通過電壓值處理裝置22建立的，其中，依靠由控制電源提供的電壓使單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器被觸發(fā)。
圖5示出了額定值調(diào)整裝置25的詳細(xì)電路圖。
額定值調(diào)整裝置25包括一個(gè)分壓器13，該分壓器13由一個(gè)初級電阻35和多個(gè)可分別被旋轉(zhuǎn)編碼開關(guān)6選擇的次級電阻36構(gòu)成。分別有一個(gè)特殊電阻37借助一個(gè)電子開關(guān)38與每個(gè)次級電阻36并聯(lián)。
電子開關(guān)38以其控制接頭分別經(jīng)過限流電阻42與輔助電源41的一個(gè)極相接，輔助電源41的另一個(gè)極接地。此外，電鍵39的一個(gè)連接觸點(diǎn)40處在控制接頭與限流電阻42的連接點(diǎn)上，電鍵39的另一個(gè)連接觸點(diǎn)43接地。
如果該接觸器的用戶用一個(gè)節(jié)能的特殊線圈替代原接觸器線圈1，則要求能選擇另一特殊電壓，補(bǔ)充原來可選擇的基準(zhǔn)電壓。
由于特殊線圈需要一個(gè)較低的吸動(dòng)電流，因此也必須在分壓器13上相應(yīng)地調(diào)整基準(zhǔn)電壓。該調(diào)整是通過操縱電鍵39進(jìn)行的。因此，電子開關(guān)元件38得到一個(gè)控制脈沖。電子開關(guān)38的結(jié)構(gòu)應(yīng)使該控制脈沖導(dǎo)致開關(guān)38閉合。因此，分別有一個(gè)特殊電阻37與次級電阻36并聯(lián)。據(jù)此，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)編碼開關(guān)6也可為裝有特殊線圈的接觸器選擇與不同的功率等級相應(yīng)的特殊電壓。
圖6示出了圖1所示的、具有脈寬調(diào)制器33詳細(xì)電路的控制電路34。接觸器線圈1、開關(guān)元件2和測量電阻3串聯(lián)到整流器組7上。無載支路4并聯(lián)到接觸器1上，由于接觸器電流而存在于測量電阻3上的電壓加在由比較器5和一個(gè)設(shè)在其后的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器55組成的吸動(dòng)電流調(diào)節(jié)裝置24的輸入端上。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器55與由邏輯元件8和推動(dòng)級26構(gòu)成的串聯(lián)電路相接，該串聯(lián)電路可與例如為三極管2結(jié)構(gòu)的開關(guān)元件相連。比較器5的輸入端還與一個(gè)額定值調(diào)整裝置25相接，通過該調(diào)整裝置25給定一個(gè)可調(diào)的基準(zhǔn)電壓作為閾值。如果測量電壓超過基準(zhǔn)電壓，則比較器5向單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器55發(fā)生一個(gè)釋放信號，該釋放信號因此產(chǎn)生一個(gè)恒定持續(xù)時(shí)間的、例如一毫秒的時(shí)間上下限幅，在該時(shí)間過后，被接通的開關(guān)元件2經(jīng)過邏輯元件8和推動(dòng)級26被轉(zhuǎn)到斷路狀態(tài)。這意味著，接觸器1通過開關(guān)元件2的斷開和閉合被供以一個(gè)確定的電流。該電流的大小可經(jīng)脈沖占空比調(diào)整。與邏輯元件8相接的還有時(shí)間控制裝置32和電壓整形級31。時(shí)間控制裝置32給定接觸器1的吸動(dòng)階段的持續(xù)時(shí)間，在該階段中需要一個(gè)較大的吸動(dòng)電流。
電壓整形級31由一個(gè)電壓值處理級46和一個(gè)斜坡電壓裝置47組成。電壓值處理級46形成處在整流器組7的輸出端上的接觸器控制電壓的平均值，通過斜坡電壓裝置47給定一個(gè)接通閾值和一個(gè)關(guān)斷閾值。經(jīng)過吸動(dòng)電流調(diào)節(jié)電路24對開關(guān)元件2的控制僅在通過時(shí)間控制裝置32給定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，其中，作為另一狀態(tài)，通過電壓值處理級46形成的平均值為接通電路首先必須超過斜坡電壓裝置47的接通閾值且隨后一直保持到其低于斜坡電壓裝置47的關(guān)斷閾值為止。這些狀態(tài)的邏輯聯(lián)結(jié)是經(jīng)過邏輯元件8進(jìn)行的。在吸動(dòng)階段之后是接觸器的吸持階段。在該吸持階段中，吸持電流比吸動(dòng)電流要小20至30倍。該吸持電流借助與邏輯元件8相接的脈寬調(diào)制器33實(shí)現(xiàn)。脈寬調(diào)制器33由一個(gè)通過純電阻48、49構(gòu)成的分壓器組成，其中，一個(gè)接地電容50與純電阻49串聯(lián)。分壓器以其純電阻48經(jīng)一個(gè)防護(hù)二極管53與控制電源相接。在純電阻48和49之間聯(lián)有一個(gè)截止二極管52。一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器45與電容50并聯(lián)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器45與一個(gè)振蕩器9相接。分壓器提供一個(gè)低的控制電壓，同時(shí)，電容50與此相應(yīng)地被裝入一個(gè)通過阻容組合件49、50確定的時(shí)間常數(shù)。一個(gè)齊納二極管51與阻容組合件49、50并聯(lián)。通過齊納二極管51防止單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器45出現(xiàn)過電壓。在振蕩器9發(fā)出的每個(gè)時(shí)鐘脈沖下，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器45以一個(gè)時(shí)間上下限幅作出反應(yīng)，該時(shí)間上下限幅的持續(xù)時(shí)間通過分壓器上的瞬時(shí)控制電壓確定，即當(dāng)電壓幅值小時(shí)，向電容50的充電時(shí)間相應(yīng)延長。因此，在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器45的輸出端產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)寬的時(shí)間上下限幅，這導(dǎo)致開關(guān)元件2的接通時(shí)間相應(yīng)延長。而當(dāng)控制電壓的電壓幅值大時(shí)，則在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器45的輸出端上產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)窄的時(shí)間上下限幅，因?yàn)樵诖饲闆r下向電容50的充電進(jìn)行得很快。
與截止二極管52一樣，防護(hù)二極管53用于避免回流。在電阻48和二極管52之間的接點(diǎn)上接有一個(gè)接地的電容54。該電容54用于使存在的、分壓出的接觸器控制電壓穩(wěn)定。當(dāng)控制電路34接交流電壓時(shí)，在整流器組7的輸出端產(chǎn)生一個(gè)脈動(dòng)的直流電壓。該脈動(dòng)的直流電壓在不采用附加電容54的情況下，在零點(diǎn)附近會導(dǎo)致非規(guī)定的信號。
如果脈動(dòng)的直流電壓低于齊納二極管51的值，則對電容50的充電過程需要更多時(shí)間。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器45的輸出端上的脈沖寬度的變化取決于控制電壓。如果控制電壓小于齊納二極管51的齊納電壓，則脈沖變寬。如果控制電壓高，則脈沖變窄。
以如此獲得的信號經(jīng)邏輯元件8和推動(dòng)級26控制開關(guān)晶體管2，結(jié)果以一個(gè)恒定的吸持電流在與控制電壓幾乎完全無關(guān)的情況下使接觸保持在接觸器“接通”位置。
在圖7中示出了圖1所示的接觸器的控制電路34，其中，詳細(xì)示出了電壓整形級31的接線狀況。電壓整形級31包括一個(gè)電壓值處理級46和一個(gè)斜坡電壓裝置47并且處在控制電源和電子控制裝置56之間。電子控制裝置56主要包括吸動(dòng)電流調(diào)節(jié)電路24、額定值調(diào)節(jié)裝置25、邏輯元件8和推動(dòng)級26。
電壓值處理級46在其輸入側(cè)包括一個(gè)二極管76和與該二極管串聯(lián)的一個(gè)由純電阻57、58構(gòu)成的分壓器。在該分壓器之后接有一個(gè)帶反饋的低通濾波器，該低通濾波器由一個(gè)純電阻59、兩個(gè)電容60、61和一個(gè)二極管62組成。電阻59的一端與電阻57、58的連接點(diǎn)相接，其另一端經(jīng)電容60接地。電容61與電阻58并聯(lián)，二極管62與電阻59并聯(lián)。與電阻59串聯(lián)的是一個(gè)二極管68，該二極管68的陰極經(jīng)過一個(gè)電容69接地。
如此結(jié)構(gòu)的電壓值處理級46經(jīng)過二極管68和電容69之間的連接點(diǎn)與斜坡電壓裝置47相接。斜坡電壓裝置47主要由兩個(gè)閾值級組成。這兩個(gè)閾值級中的一個(gè)用于提供輸入閾值，另一個(gè)用于提供輸出閾值。兩個(gè)閾值級在其輸入端分別具有一個(gè)匹配的分壓器。對于關(guān)斷閾設(shè)有由純電阻77、78構(gòu)成的分壓器，在這兩個(gè)電阻的共同接點(diǎn)的一側(cè)設(shè)有接地的電容70，在另一側(cè)接有一個(gè)比較器65。比較器65的另一輸入端經(jīng)過一個(gè)接于恒定電壓UB上的分壓電路73、74、75而處于一個(gè)作為基準(zhǔn)的固定電位上。接地的電容70與電阻78并聯(lián)。
另一閾值級的結(jié)構(gòu)與前者的相仿。該閾值級包括一個(gè)由純電組63、64構(gòu)成的分壓器，其中，一個(gè)接地的電容71與電阻64并聯(lián)。一個(gè)比較器66接在電阻63、64的共同的接點(diǎn)上。一個(gè)通過上述分壓電路73、74、75確定的電位處在比較器66的另一輸入端上。
兩個(gè)比較器65、66經(jīng)過一個(gè)觸發(fā)器67與電子控制裝置56相接。
下面說明電壓整形級31的工作原理。
接觸器控制電壓通過分壓器57、58而降到一個(gè)較低值。在隨后的低通濾波器59、60、61、62中形成平均值，其方式為使接觸器控制電壓的分壓被累計(jì)，并且被存儲在隨后的電容69中。其中，二極管62用于反饋，而另一二極管68用作峰值檢測。
如此形成的電壓平均值在接通閾級中通過分壓器70、77、78降到一個(gè)與相匹配的水平上并被輸往比較器65的輸入端。通過位于另一輸入端中的基準(zhǔn)電壓給定接通閾值。如果接觸器控制電壓高于該基準(zhǔn)電壓，則在比較器65的輸出端上并隨后也在比較器65之后的觸發(fā)器67的輸出端上導(dǎo)致信號變化。
關(guān)斷閾級的作用方式與接通閾級的相仿，其中，在比較器66的輸出端實(shí)現(xiàn)信號變化的條件在于，處于比較器66輸入端的接觸器控制電壓的分壓低于其基準(zhǔn)電壓。該信號更換也使觸發(fā)器上的輸出信號發(fā)生改變，即在接觸器控制電壓高于接通閾值后被一直保持到其低于關(guān)斷閾值為止，其后發(fā)生觸發(fā)器67對開關(guān)元件2的控制。
本發(fā)明的電路裝置可對接觸器進(jìn)行交直流控制，即在與為電路提供的輸入電壓的形式和大小無關(guān)的情況下能使接觸器工作。
本電路裝置的優(yōu)點(diǎn)還在于，可采用不同結(jié)構(gòu)的接觸器線圈。也可用直流線圈取代通常使用的交流線圈，優(yōu)點(diǎn)是直流線圈在吸動(dòng)時(shí)和在保持激勵(lì)時(shí)均能有利地節(jié)能。直流線圈可以繞得很密，即也可做到全繞，由于銅所占的比例增高，在工作中可減少損耗。此外，由于較高的銅的比例，可采用較小的控制變壓器。這意味著，對本發(fā)明的、在采用不同的接觸器線圈方面具有靈活性的電路裝置存在大的需求。
通過各種不同的調(diào)整可能性，用戶可借助本發(fā)明的電路裝置根據(jù)其自己的應(yīng)用場合隨意地做出相應(yīng)的給定，如通斷周期和/或吸動(dòng)電流的幅度。這些調(diào)整可能性為只用一個(gè)控制組件分別控制不同功率等級的接觸器提供了可能。一個(gè)這樣的控制組件，可附加裝配在一已組裝好的接觸器之前，特別在一個(gè)帽型平面上。也可在制造接觸器時(shí)就已裝上該組件。不同功率等級的接觸器只用一個(gè)控制組件不僅為該組件的制造者，而且也為用戶提供了優(yōu)越性。制造者可節(jié)約制造成本。由于只需準(zhǔn)備一種型號的控制組件，因此很便于用戶操作和維修保養(yǎng)。
權(quán)利要求
1.控制接觸器的電路裝置，其特征在于，一個(gè)可控的開關(guān)元件(2)、一個(gè)測量電阻(3)和接觸器的接觸器線圈(1)在接觸器的控制電路(34)中與一個(gè)控制電源串聯(lián)，并且開關(guān)元件(2)與一個(gè)調(diào)節(jié)裝置有效相連，使接觸器被供以一個(gè)其平均值恒定的吸動(dòng)電流并且調(diào)節(jié)裝置與用以按照不同接觸器的功率等級選擇不同的吸動(dòng)電流的轉(zhuǎn)換裝置相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路裝置，其特征在于，在測量電阻(3)處降落的測量電壓被輸往比較器(5)的第一輸入端并且一個(gè)標(biāo)志接觸器吸動(dòng)電流的、可調(diào)的基準(zhǔn)電壓可輸往比較器(5)的第二輸入端，并且開關(guān)元件(2)是被比較器(5)的輸出信號控制的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路裝置，其特征在于，一個(gè)具有自振蕩二極管(17)和空載開關(guān)元件(18)的空載支路(4)與接觸器線圈(1)相連，其中，空載開關(guān)元件(18)經(jīng)過一個(gè)空載光電耦合器(19)被一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(20)控制，而空載光電耦合器(19)經(jīng)過一個(gè)穩(wěn)壓二極管與空載開關(guān)單元(18)有效相連，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(20)的開關(guān)時(shí)間可經(jīng)過一個(gè)阻容分壓器(23)調(diào)整，該阻容分壓器(23)的電阻部分可經(jīng)過一另外的編碼開關(guān)(21)選擇。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路裝置，其特征在于，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(20)附加地可被一個(gè)電壓值處理裝置(22)控制，該電壓值處理裝置(22)與控制電源相接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4之一所述的電路裝置，其特征在于，在比較器(5)的輸出端和開關(guān)元件(2)之間附加地連接一個(gè)邏輯元件(8)，并且一個(gè)可編程的控制裝置(27)和/或一個(gè)機(jī)械操縱裝置(28)附設(shè)于邏輯元件(8)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5之一所述的電路裝置，其特征在于，一個(gè)分壓器(13)與比較器(5)的第二輸入端相接，分壓器(13)的分壓比可經(jīng)過一個(gè)編碼開關(guān)(6)調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述電路裝置，其特征在于，開關(guān)元件(2)與一個(gè)脈寬調(diào)制器(33)有效連接，該脈寬調(diào)制器(33)在分析了工作中的接觸器控制電壓后給定用以控制開關(guān)元件(2)的接通狀態(tài)的時(shí)間上下限幅。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路裝置，其特征在于，脈寬調(diào)制器(33)包括一個(gè)振蕩器(9)和一個(gè)與該振蕩器相接的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(45)，一個(gè)阻容組合件(49、50)與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(45)的輸入端相接，阻容組合件(49、50)在工作中被供以接觸器控制電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的電路裝置，其特征在于，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(45)經(jīng)過一個(gè)邏輯元件(8)和一個(gè)推動(dòng)級(26)與開關(guān)元件(2)相連。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求之一所述的電路裝置，其特征在于，可用電子控制裝置(24、25、8、26、56)控制開關(guān)元件(2)，并且為了監(jiān)控接觸器控制電壓，設(shè)有一個(gè)電壓整形級(31)，電子控制裝置(24、25、8、26、56)與該電壓整形級(31)相接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電路裝置，其特征在于，電壓整形級(31)包括一個(gè)形成接觸器控制電壓的平均值的電壓值處理級(46)和一個(gè)與該電壓值處理級相接的、具有一個(gè)接通閾值和一個(gè)關(guān)斷閾值的斜坡電壓裝置(47)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的電路裝置，其特征在于，電壓值處理級(46)包括一個(gè)分壓器(57、58)，在該分壓器之后設(shè)有一個(gè)低通濾波器(59、60、61、62)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12所述的電路裝置，其特征在于，斜坡電壓裝置(47)具有兩個(gè)分壓器(77、78；63、64)，在這兩個(gè)分壓器之后分別設(shè)有一個(gè)比較器(65或者66)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電路裝置，其特征在于，比較器(65、66)的輸出端與一個(gè)設(shè)在其后的觸發(fā)器(67)有效相連，使觸發(fā)器(67)在所得的接觸器控制電壓的分壓高于接通閾值的情況下向電子控制裝置(56)發(fā)出一個(gè)接通信號并在所得的接觸器控制電壓的分壓低于關(guān)斷閾值的情況下向電子控制裝置發(fā)出一個(gè)斷路信號。
全文摘要
通常使用一電子控制組件控制一確定功率等級的接觸器。本發(fā)明的方法和裝置，只用一控制組件可控制不同功率等級的接觸器。用戶在一標(biāo)度盤上選擇一與待控接觸器相應(yīng)的基準(zhǔn)電壓。一自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置使吸動(dòng)電流在吸動(dòng)時(shí)間內(nèi)保持恒定。為此，在測量電阻上的、與吸動(dòng)電流的大小成比例的測量電壓被輸往比較器的第一輸入端，可經(jīng)編碼開關(guān)選擇的基準(zhǔn)電壓接于比較器的第二輸入端上。比較器的輸出端與一個(gè)接通吸動(dòng)電流的開關(guān)元件有效相連。
文檔編號H02H3/00GK1125997SQ94192561
公開日1996年7月3日 申請日期1994年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月25日
發(fā)明者伯恩哈德·施特賴克 申請人:西門子公司