專利名稱：節(jié)電靜噪的交流接觸器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及低壓電器領(lǐng)域，尤其涉及一種具有節(jié)約電能、靜止噪聲功能的“節(jié)電靜噪的交流接觸器”。
背景技術(shù)：
交流接觸器是一種電器設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛的低壓電器。其工作原理是利用電磁鐵帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)(動(dòng)合觸點(diǎn))與靜觸點(diǎn)(動(dòng)斷觸點(diǎn))閉合或分離，達(dá)到接通或切斷電路的目的。它適用于起動(dòng)或控制三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和其它用電設(shè)備。圖I為傳統(tǒng)的交流接觸器的工作原理圖。這種傳統(tǒng)的交流接觸器主要由動(dòng)鐵芯、靜鐵芯、勵(lì)磁線圈、復(fù)位彈簧、動(dòng)斷觸點(diǎn)、動(dòng)合觸點(diǎn)組成。當(dāng)勵(lì)磁線圈接通AC220V、AC110V或AC380V電源(以下通稱AC220V、AC110V或AC380V電源為AC電源)時(shí)，動(dòng)鐵芯受勵(lì)磁線圈產(chǎn) 生的磁力的作用而與靜鐵芯閉合，與動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)的動(dòng)合觸點(diǎn)也隨之閉合，外電路便通過此動(dòng)合觸點(diǎn)而接通；當(dāng)勵(lì)磁線圈上的AC電源斷開時(shí)，動(dòng)鐵芯失磁并受復(fù)位彈簧的作用而與靜鐵芯分離，動(dòng)合觸點(diǎn)復(fù)位斷開，外電路便隨之被切斷。如上所述，這種傳統(tǒng)的交流接觸器的工作過程可分為“吸合”、“吸持”、“斷開”三個(gè)階段I、吸合勵(lì)磁線圈與AC電源接通，動(dòng)、靜鐵芯吸合；2、吸持勵(lì)磁線圈繼續(xù)與AC電源接通，動(dòng)、靜鐵芯保持吸合的狀態(tài)；3、斷開勵(lì)磁線圈斷開AC電源，動(dòng)、靜鐵芯分離、動(dòng)合觸點(diǎn)復(fù)位斷開。傳統(tǒng)的交流接觸器由于吸合與吸持階段勵(lì)磁線圈中均通以交流電工作，因此存在以下的嚴(yán)重缺點(diǎn)I、發(fā)熱在吸合和吸持階段，由于勵(lì)磁線圈中通以交流電壓(即AC電源)，因此，動(dòng)、靜鐵芯中將不可避免地產(chǎn)生滯磁損耗、渦流損耗而發(fā)熱，動(dòng)、靜鐵芯的發(fā)熱殃及勵(lì)磁線圈，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致勵(lì)磁線圈燒毀。此外，小型傳統(tǒng)的交流接觸器中還設(shè)有“短路環(huán)”，該短路環(huán)的存在將加劇接觸器的溫升，使勵(lì)磁線圈更易燒毀。2、耗電傳統(tǒng)的交流接觸器發(fā)熱的能源就是輸入勵(lì)磁線圈中電能，此種有害的發(fā)熱帶來的另一個(gè)缺點(diǎn)就是無謂的耗電。減少這種耗電，就可取得“節(jié)電”的效果。3、噪聲輸入到勵(lì)磁線圈中的AC電源，每次“過零”(AC電源由正半周向負(fù)半周或負(fù)半周向正半周過渡的“過零點(diǎn)”)時(shí)，電磁吸力劇變，會(huì)使動(dòng)、靜鐵芯中的硅鋼片產(chǎn)生頻率為100Hz (50Hz交流電)或120Hz (60Hz交流電)的機(jī)械振動(dòng)噪聲。4、功率因素(Power factor)低。針對(duì)傳統(tǒng)的交流接觸器存在的嚴(yán)重缺點(diǎn)，電子、電器行業(yè)內(nèi)的技術(shù)人員研究、設(shè)計(jì)了多種用于改善傳統(tǒng)的交流接觸器性能的“節(jié)電線路”、“節(jié)電器”、“節(jié)能交流接觸器”。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?7216246. I的“高效節(jié)能交流接觸器”、申請(qǐng)?zhí)枮?4202133. 9的“節(jié)能交流接觸器裝置”、申請(qǐng)?zhí)枮?01010144412. 4的“一種節(jié)能交流接觸器”公開了各自專利申請(qǐng)人的研究成果。上述的現(xiàn)有技術(shù)的確為改善傳統(tǒng)交流接觸器的性能，做出了有益的探索并取得了一定的成就，但也存在以下的缺陷，即:I、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以實(shí)施；采用單片機(jī)控制的“交流接觸器節(jié)電器”則易受交流接觸器本身或電機(jī)等電器的電磁干擾而導(dǎo)致內(nèi)部程序執(zhí)行錯(cuò)誤、產(chǎn)生“飛跳”誤控；2、所用的電子器件太多，電子線路太復(fù)雜；3、實(shí)施生產(chǎn)的產(chǎn)品售價(jià)太高，例如廣東省珠海市某有限公司生產(chǎn)的QXJB型交流接觸器節(jié)電器的售價(jià)高達(dá)1500元/臺(tái)！小型的交流接觸器的售價(jià)才二十多元，中型的交流接觸器的售價(jià)也只有幾百元，如此昂貴的“QXJB型交流接觸器節(jié)電器”將使用戶寥寥。4、由于電子線路復(fù)雜，所用的電子器件多，因此，交流接觸器的節(jié)電控制部份難以與交流接觸器集成為一體，所述的節(jié)電控制部份須另設(shè)一個(gè)盒子，造成用戶安裝不便、接線麻煩。5、由于電子線路復(fù)雜，所用的電子器件多，因此，交流接觸器的節(jié)電控制部份自身的電耗(AC—DC轉(zhuǎn)換損耗、IC電耗、執(zhí)行器電耗等)將增大。有的甚至大到與小型接觸器的吸持功率相比擬的地步。正是由于現(xiàn)有技術(shù)存在以上缺陷，所以出現(xiàn)了以下的情況“目前我國(guó)節(jié)電型交流接觸器已經(jīng)有一定的市場(chǎng)，但還不夠普及，傳統(tǒng)型交流接觸器目前在用戶使用上占主導(dǎo)地位。主要原因是節(jié)電型接觸器價(jià)格較貴，用戶在一次性投入上還不能接受，有待于國(guó)家在節(jié)能型接觸器的推廣上加大政策力度，促進(jìn)節(jié)能型接觸器的廣泛應(yīng)用”。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，本實(shí)用新型要迖到的目標(biāo)是I、設(shè)計(jì)一個(gè)電子線路盡量簡(jiǎn)單的、所用器件盡量少的、價(jià)格盡量廉的交流接觸器節(jié)電專用“附加單元”；2、該“附加單元”可用于改造在線使用的傳統(tǒng)交流接觸器，使這些交流接觸器成為“節(jié)電靜噪的交流接觸器”；3、該“附加單元”也可集成到將要生產(chǎn)的傳統(tǒng)交流接觸器中，使交流接觸器的制造商生產(chǎn)出與“附加單元”一體化的新型“節(jié)電靜噪的交流接觸器”。因而，本領(lǐng)域存在克服上述缺陷和限制的需求。

實(shí)用新型內(nèi)容為了達(dá)到上述目標(biāo)，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的技術(shù)方案是一種節(jié)電靜噪的交流接觸器，包括四端口附加單元與交流接觸器兩部分，所述交流接觸器由動(dòng)鐵芯、靜鐵芯、勵(lì)磁線圈、復(fù)位彈簧、動(dòng)斷觸點(diǎn)、動(dòng)合觸點(diǎn)組成，其特征在于所述的四端口附加單元有S1、S2、P1、P2四個(gè)端口，端口 S1、S2為其輸入端口，端口 P1、P2為其輸出端口 ；輸入端口 S1、S2與AC電源連接，輸出端口 P1、P2分別與交流接觸器中的勵(lì)磁線圈的Al、A2端連接；所述的四端口附加單元的結(jié)構(gòu)為(a)、端口 SI、雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管、儲(chǔ)能電容、整流二極管的正極、整流二極管的負(fù)極、端口 S2依次連接成串聯(lián)電路；再?gòu)碾p極型瞬態(tài)電壓抑制二極管與儲(chǔ)能電容的連接處引出端口 Pl，從儲(chǔ)能電容與整流二極管的正極的連接處引出端口 P2 ;端口 SI、S2即為所述的四端口附加單元的輸入端口，端口 P1、P2則為其輸出端口 ；或者為(b)、端口 SI、整流二極管的負(fù)極、整流二極管的正極、儲(chǔ)能電容、雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管、端口 S2依次連接成串聯(lián)電路；再?gòu)恼鞫O管的正極與儲(chǔ)能電容的連接處引出端口 P1，從儲(chǔ)能電容與雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管的連接處引出端口 P2 ;端口 S1、S2即為所述的四端口附加單元的輸入端口，端口 P1、端口 P2則為其輸出端口 ；或者為(c)、端口 SI、單極型瞬態(tài)電壓抑制二極管的正極、單極型瞬態(tài)電壓抑制二極管的負(fù)極、儲(chǔ)能電容、整流二極管的負(fù)極、整流二極管的正極、端口 S2依次連接成串聯(lián)電路；再?gòu)膯螛O型瞬態(tài)電壓抑制二極管的負(fù)極與儲(chǔ)能電容的連接處引出端口 P1，從儲(chǔ)能電容與整流二極管的負(fù)極的連接處引出端口 P2 ;端口 S1、S2即為所述的四端口附加單元的輸入端口，端口 PU P2則為其輸出端口 ；或者為(d)、端口 SI端、整流二極管的負(fù)極、整流二極管的正極、雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管、儲(chǔ)能電容、端口 S2依次連接成串聯(lián)電路；再?gòu)碾p極型瞬態(tài)電壓抑制二極管與儲(chǔ)能電容的連接處引出端口 P1，端口 P2則與端口 S2連接；端口 S1、S2即為所述的四端口附加單元的輸入端口，端口 Pl、P2則為其輸出端口 ；或者為(e)、端口 SI、單極型瞬態(tài)電壓抑制二極管的負(fù)極、單極型瞬態(tài)電壓抑制二極管的正極、整流二極管的正極、整流二極管的負(fù)極、儲(chǔ)能電容、端口 S2依次連接成串聯(lián)電路；再?gòu)膬?chǔ)能電容與整流二極管的負(fù)極的連接處引出端口 P1，端口 P2則與端口 S2連接；端口 S1、S2即為所述的四端口附加單元的輸入端口，端口 P1、P2則為其輸出端口 ；或者為(f)、端口 SI、儲(chǔ)能電容、整流二極管的負(fù)極、整流二極管的正極、雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管、端口 S2依次連接成串聯(lián)電路；再?gòu)膬?chǔ)能電容與整流二極管的負(fù)極的連接處引出端口 P2，端口 Pl則與端口 SI連接；端口 S1、S2即為所述的四端口附加單元的輸入端口，端口 PU P2則為其輸出端口 ；或者為(g)、端口 SI、儲(chǔ)能電容、單極型瞬態(tài)電壓抑制二極管的負(fù)極、單極型瞬態(tài)電壓抑制二極管的正極、整流二極管的正極、整流二極管的負(fù)極、端口 S2依次連接成串聯(lián)電路；再?gòu)膬?chǔ)能電容與單極型瞬態(tài)電壓抑制二極管的負(fù)極的連接處引出端口 P2，端口 Pl則與端口 SI連接；端口 SI、S2即為所述的四端口附加單元的輸入端口，端口 PU P2則為其輸出端口。用上述方法組成的多種“四端口附加單元”具有以下的共同特征均由瞬態(tài)電壓抑制二極管、整流二極管、儲(chǔ)能電容這三只元件串聯(lián)后組成、輸出端Pl均從儲(chǔ)能電容的一端引出，輸出端P 2均從儲(chǔ)能電容的另一端引出。應(yīng)用本實(shí)用新型，可以取得以下有益效果I、價(jià)廉。本實(shí)用新型中用于改進(jìn)傳統(tǒng)交流接觸器性能的“附加單元”，僅有三只電子元件，為節(jié)電型交流接觸器大面積推廣創(chuàng)造了條件；2、物美。上述三只電子元件中，雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管(或單極型瞬態(tài)電壓抑制二極管)和整流二極管的體積均很小，可將它們集成到傳統(tǒng)交流接觸器的內(nèi)部，制造成一體化的、外觀悅目的節(jié)電型交流接觸器。3、可靠。電子產(chǎn)品的可靠性與所用的電子器件的數(shù)量成反比，價(jià)格與所用的電子器件的數(shù)量成正比。所用的電子器件多，電子線路復(fù)雜，就意味著可靠性低、價(jià)格高。本實(shí)用新型所用的電子器件少，因此，不僅成本底，而且可靠性高；4、靜噪。傳統(tǒng)交流接觸器噪聲高已是不爭(zhēng)的事實(shí)，業(yè)內(nèi)人員對(duì)傳統(tǒng)交流接觸器噪 聲大已經(jīng)達(dá)到司空見慣，見怪不怪的地步。本實(shí)用新型可以做到靜噪，即使在夜深人靜的時(shí)候，也聽不到噪聲；5、延壽。一臺(tái)傳統(tǒng)的CJX2交流接觸器、一臺(tái)用本實(shí)用新型的“附加單元”改造的CJX2交流接觸器，在室溫為25。C的同一地點(diǎn)同時(shí)運(yùn)行24小時(shí)后，前者表面的溫度已超60° C ;后者，表面的溫度仍為室溫。溫升是電子、電器產(chǎn)品的大敵，溫升高，產(chǎn)品的使用壽命就短，反之，使用壽命就可延長(zhǎng)。因此，本實(shí)用新型具有延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命的“延壽”功倉(cāng)泛;6、快速。傳統(tǒng)交流接觸器吸合時(shí)在勵(lì)磁線圈流動(dòng)的勵(lì)磁電流為緩變的正弦交流電流，本實(shí)用新型采用突變的脈沖電流。因此，傳統(tǒng)交流接觸器吸合動(dòng)作滯鈍、聲音沉悶、吸合速度慢，本實(shí)用新型吸合動(dòng)作強(qiáng)勁有力、聲音清脆、吸合速度為前者的兩倍以上。本實(shí)用新型快速吸合的優(yōu)點(diǎn)，可以減少觸頭的電弧，防止觸頭燒灼失效，對(duì)保護(hù)觸頭、延長(zhǎng)接觸器壽命具有重要的作用。7、節(jié)電。溫升低，是節(jié)電的直觀表現(xiàn)；實(shí)測(cè)結(jié)果也表明，本實(shí)用新型視在功率的節(jié)電效率大于85%。

下列附圖在此作為本實(shí)用新型的一部分以便于理解，附圖中圖I為現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)交流接觸器的工作原理圖；圖2為實(shí)施例a的電路原理圖；圖3為實(shí)施例a的等效電路原理圖；圖4為實(shí)施例b的電路原理圖；圖5為實(shí)施例c的電路原理圖；圖6為實(shí)施例d的電路原理圖；圖7為實(shí)施例e的電路原理圖；圖8為實(shí)施例f的電路原理圖；圖9為實(shí)施例g的電路原理圖；圖10為實(shí)施例a脈沖充電過程中脈沖充電電流Itl和AC電源電壓瞬時(shí)值u的脈沖波形圖。
具體實(shí)施方式
在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本實(shí)用新型可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本實(shí)用新型發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。
以下結(jié)合附圖，說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式。圖2為實(shí)施例a的電路原理圖，圖3為實(shí)施例a的等效電路原理圖；圖中虛線方框100為本實(shí)用新型的四端口附加單元、L為傳統(tǒng)交流接觸器的勵(lì)磁線圈、Itl為脈沖充電電流。本實(shí)施例a的特征是S1端、雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS、儲(chǔ)能電容C、整流二極管D的正極一整流二極管D的負(fù)極、S2端依次連接成串聯(lián)電路；再?gòu)碾p極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS與儲(chǔ)能電容C的連接處引出Pl端，從儲(chǔ)能電容C與整流二極管D的正極的連接處引出P2端；S1端、S2端即為所述的四端口附加單元100的輸入端口，Pl端、P2端則為
其輸出端口；結(jié)合圖2-3，附加單元100的輸入端SI、S2與AC電源連接，附加單元100的輸出端Pl端與勵(lì)磁線圈L的Al端連接，P2端與勵(lì)磁線圈L的A2端連接。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道所述的勵(lì)磁線圈L的Al端、A2端是可以互易連接的。結(jié)合圖2-3、圖10,從SI、S2端輸入的AC電源的數(shù)學(xué)表達(dá)式為U=UmSin(co t + ￠) 上式中u為AC電源的瞬時(shí)值，Uni為AC電源的的振幅值，co為AC電源的角頻率，小為AC電源的初相角。為簡(jiǎn)便說明，現(xiàn)假設(shè)初相角￠=0，則AC電源的瞬時(shí)值u的表達(dá)式為u=Umsin co t其波形如圖10所示。t=0時(shí)，AC電源接通，此時(shí)，由于在AC電源接通前，儲(chǔ)能電容C和勵(lì)磁線圈L放電均結(jié)束，故勵(lì)磁線圈L兩端的電壓Ul=O0結(jié)合圖3，雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS兩端的電壓為Ut=U — Ul當(dāng)t=t:時(shí)，Ut=U1 — Ul=U1 — 0= U1=UmSin Wtl，若 U1=Ub (Ub 為雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS的擊穿電壓)則0 &的時(shí)間段內(nèi)，Ut < Ub，雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS截止，其等效為開路，故受AC電源驅(qū)動(dòng)的脈沖充電電流1。=0，圖3中的勵(lì)磁電流込=0，圖I中接觸器中的動(dòng)鐵芯M、靜鐵芯G不吸合，即接觸器不工作。t=t:時(shí)，U1=Ub，雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS擊穿，呈短路，U1直接施加在附加單元100的兩個(gè)輸出端Pl與P2之間，此時(shí)I、整流二極管D因正向偏置而導(dǎo)通；2、結(jié)合圖I :鐵芯吸合之前，由于動(dòng)鐵芯M與靜鐵芯G之間存在一段氣隙,磁路的磁阻較大，因此，此時(shí)勵(lì)磁線圈L的電感量很小，約為鐵芯吸合之后的電感量的二百分之一，其在電壓U1的作用下，產(chǎn)生了較大的勵(lì)磁電流Iy動(dòng)鐵芯M在磁力的作用下克服復(fù)位彈簧F的阻力而強(qiáng)勁吸合；3、脈沖充電電流Itl同時(shí)對(duì)儲(chǔ)能電容C充電；4、結(jié)合圖10，在雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS擊穿的瞬間，由于儲(chǔ)能電容C的脈沖充電電流Ica、勵(lì)磁電流L均較大，因此，就產(chǎn)生了圖10所示的脈沖充電電流Itl的吸合脈沖111的陡直的上升沿。t=ta時(shí)，由于鐵芯的吸合，使勵(lì)磁線圈L的電感量急驟變大，導(dǎo)致勵(lì)磁電流込急驟變小，脈沖充電電流IO也隨之急驟地下降至Itl=Iat5在ta t2的時(shí)間段內(nèi)，脈沖充電電流Ici受以下兩方面的影響I、隨時(shí)間遞增的輸入電壓U ;2、隨著電流Ica對(duì)儲(chǔ)能電容C持續(xù)地充電，儲(chǔ)能電容C兩端的電壓Ul也隨時(shí)間快速遞增。受以上兩方面的作用，脈沖充電電流IO由t=ta時(shí)的IO=Ia下降至t=t2時(shí)的1。=12，[0080]在t2 t3的時(shí)間段內(nèi)，由于輸入電壓u隨時(shí)間遞減，因此，脈沖充電電流IO由t=t2時(shí)的Ici=I2快速下降至t=t3時(shí)的Ici=I3。在輸入電壓U=U3且Ut=U3 -Ul < Ub的條件成立時(shí)，雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS截止，等效為開路，導(dǎo)致脈沖充電電流Itl=O并形成了吸合脈沖111的下降沿。在t3 t41的時(shí)間段內(nèi)，輸入電壓U比113更小，Ut < Ub的條件更易成立，雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS仍截止，因此，脈沖充電電流Itl仍為1^0。在t41 t42的 時(shí)間段內(nèi)，AC電源為S2端高電平、SI端低電平的負(fù)半周，二極管D截止，脈沖充電電流Itl必然為Iq=O。分析至此，結(jié)合圖10可作以下小結(jié)I、在t=h時(shí)，雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS擊穿導(dǎo)通，鐵芯開始吸合，在t=ta時(shí)，鐵芯吸合完畢；2、鐵芯吸合后，AC電源通過脈沖充電電流Itl繼續(xù)對(duì)儲(chǔ)能電容C、勵(lì)磁線圈L充電，直至t=t3時(shí)，雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS關(guān)斷，充電結(jié)束。雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS關(guān)斷、脈沖充電電流Itl=CK充電結(jié)束之后，交流接觸器依靠?jī)?chǔ)能電容C和勵(lì)磁線圈L所儲(chǔ)存的電能保持鐵芯吸持狀態(tài)，其過程為I、結(jié)合圖3，在t=t3、雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS關(guān)斷瞬間，由于電感中的電流不能突變，因此勵(lì)磁電流^將繼續(xù)流通；2、儲(chǔ)能電容C通過勵(lì)磁線圈L放電，其放電電流1。2與勵(lì)磁電流込的方向一致，二者互為維持互補(bǔ)；3、只要選擇儲(chǔ)能電容C合適的電容量，其與勵(lì)磁線圈L的電感相配合，就可獲得足夠長(zhǎng)的LC時(shí)間常數(shù)(time constant)T，使勵(lì)磁電流Ilj在脈沖充電電流Ici=O的時(shí)間段內(nèi)仍有足夠的、可保持鐵芯吸持的電流強(qiáng)度。結(jié)合圖10，隨著放電的進(jìn)程，儲(chǔ)能電容C兩端的電圧UL將下降。在t=t5時(shí)刻，輸入電壓u=u5，Ut=U5 — UL>UB的條件再次成立，雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS再次擊穿呈短路，脈沖充電電流Itl再次為儲(chǔ)能電容C和勵(lì)磁線圈L充電補(bǔ)充能量。在此t=t5時(shí)刻，由于儲(chǔ)能電容C兩端的電圧隊(duì)已被消耗而降至較低值，因此，脈沖充電電流Itl=I5以較大的值為儲(chǔ)能電容C和勵(lì)磁線圈L充電補(bǔ)充能量，從而形成“補(bǔ)能脈沖112”的陡峭的上升沿。補(bǔ)能脈沖112在t=t5之后各時(shí)間段，脈沖充電電流Ici的工作過程與吸合脈沖111在各相應(yīng)時(shí)間段的工作過程相似，這里不再重復(fù)敘述。吸合脈沖111與補(bǔ)能脈沖112的波形基本相同，只不過脈沖前沿不相同，前者上沖高后者上沖低，造成此差別的原因是I、雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS擊穿導(dǎo)通瞬間，儲(chǔ)能電容C和勵(lì)磁線圈L的狀態(tài)不同，前者，儲(chǔ)能電容C和勵(lì)磁線圈L放電均已結(jié)束、電壓隊(duì)=0 ;后者，儲(chǔ)能電容C和勵(lì)磁線圈L尚存部份能量、隊(duì)古O。圖10中，輸入電壓U5與U1的差值就是t=t5時(shí)刻電壓Ul的值，此隊(duì)的值也是本實(shí)施例能在t=t5時(shí)刻仍可保持鐵芯“吸持”狀態(tài)的原因；2、雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS擊穿導(dǎo)通瞬間，勵(lì)磁線圈L的電感量不同，前者，鐵芯未吸合，勵(lì)磁線圈L的電感量小；后者，鐵芯已吸合，勵(lì)磁線圈L的電感量約為前者的200倍。綜合本實(shí)施例的上述工作過程，再結(jié)合圖2，可得出本實(shí)施例的以下特征[0097]I、整流二極管D將AC電源輸入的全波電壓整流為半波電壓；2、雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS將所述的半波電壓整形為脈沖充電電流Ici，該脈沖充電電流Itl在吸合階段的脈沖波形為寬度為Ql的單個(gè)“吸合脈沖ill”;在吸持階段為寬度為Q2、重復(fù)頻率為50或60Hz的多個(gè)“吸持脈沖112”的脈沖群；3、當(dāng)所述的脈沖充電電流Ici到來時(shí),所述的儲(chǔ)能電容C充電儲(chǔ)能；當(dāng)所述的脈沖充電電流Itl截止時(shí)，所述的儲(chǔ)能電容C對(duì)所述的勵(lì)磁線圈L放電釋能。由于三只元件整流二極管D、雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS、儲(chǔ)能電容C巧妙地、協(xié)調(diào)一致地工作，使本實(shí)施例具備了 “節(jié)電”、“靜噪”的二大功能。本實(shí)施例a與傳統(tǒng)交流接觸器的對(duì)照分析一、吸合I、本實(shí)施例選擇了具有合適的擊穿電壓UB的雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS，使t=h時(shí)刻，即雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS擊穿、輸入電壓U1足夠高、勵(lì)磁線圈L產(chǎn)生的磁力足夠強(qiáng)、足以強(qiáng)有力地快速地吸合鐵芯時(shí)，本實(shí)施例才通電吸合，否則就拒絕工作而作等待，直到輸入電壓的值升至u>UB時(shí)才猛烈地吸合鐵芯。前已述，本實(shí)施例的此特性是極重要的。業(yè)內(nèi)人士均周知鐵芯吸合越干脆越快速，觸頭拉電弧放電的時(shí)間就越短、觸頭灼傷的可能性就越小，交流接觸器的使用壽命就越長(zhǎng)久。此特性對(duì)大功率、高價(jià)位的交流接觸器尤顯珍貴。2、嚴(yán)格地講，本實(shí)施例與傳統(tǒng)交流接觸器的吸合電壓都是隨機(jī)的，隨AC電源接通時(shí)刻的交流瞬時(shí)值不同而不同。前已述，本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)隨機(jī)接通的AC電源具有自動(dòng)鑒別的功能當(dāng)AC電源的瞬時(shí)值U=UmSin (cot + CtX Ub時(shí)，其輸出的電壓Ul=O ；當(dāng)AC電源的瞬時(shí)值U=UmSin ( t + ￠)彡Ub時(shí)，其輸出的電壓隊(duì)=11、換言之，無論AC電源何時(shí)接通，本實(shí)施例的吸合電壓均> Ub。傳統(tǒng)交流接觸器則不然，其對(duì)隨機(jī)接通的AC電源無鑒別的功能，全憑“運(yùn)氣”。運(yùn)氣好，AC電源在U=UmSin ( t + )=Um時(shí)接通，則強(qiáng)有力地吸合；而大部份時(shí)間則是“運(yùn)氣不好”。設(shè)用于克服復(fù)位彈簧彈力的最低勵(lì)磁電壓(即最低吸合電壓)為U=UmSin (cot +
) =U0 貝丨J (I)、若AC電源在U= U0時(shí)接通，其就勉強(qiáng)而無力地吸合；(2)、若AC電源在u〈 Utl時(shí)接通,其就白白地耗電而不能吸合,一直耗電至AC電源的瞬時(shí)值上升至U= U0時(shí)才勉強(qiáng)而無力地吸合。這就是傳統(tǒng)交流接觸器尤其是大功率高價(jià)位的傳統(tǒng)交流接觸器的觸頭常燒壞的原因之一，也是傳統(tǒng)交流接觸器耗電高、溫升高的原因之一。二、噪聲I、傳統(tǒng)交流接觸器在吸持階段，輸入到勵(lì)磁線圏中的AC電源在“過零”(AC電源由正半周向負(fù)半周或負(fù)半周向正半周過渡的“過零點(diǎn)”)時(shí)，零點(diǎn)附近的瞬時(shí)電壓u〈 Utl (前已述Utl為用于克服復(fù)位彈簧彈力的最低勵(lì)磁電壓)，且勵(lì)磁線圈儲(chǔ)存的電能耗盡、勵(lì)磁電流換向時(shí)，磁力小于復(fù)位彈簧的彈力，動(dòng)鐵芯將離開靜鐵芯，但其剛離開很小的一段距離AL時(shí)，AC電源的瞬時(shí)值u已上升為u> Utl,于是離開的動(dòng)鐵芯重新被磁力拉回、動(dòng)、靜鐵芯重新吸合。在此過程中，動(dòng)、靜鐵芯中的硅鋼片會(huì)產(chǎn)生頻率為100Hz (50Hz交流電)或120Hz(60Hz交流電)的機(jī)械振動(dòng)噪聲。[0112]本實(shí)施例為直流工作，不存在上述噪聲，元件的參數(shù)選擇又保證其具有足夠長(zhǎng)的LC時(shí)間常數(shù)T即可保證其穩(wěn)定地“吸持”，因此，本實(shí)施例具有“靜噪”的優(yōu)良性能。三、耗電I、傳統(tǒng)交流接觸器為交流工作，存在滯磁損耗、渦流損耗；本實(shí)施例為直流工作，無滯磁損耗、渦流損耗。2、傳統(tǒng)交流接觸器在AC電源的全時(shí)域均通電即AC全波電壓通電；本實(shí)施例則為(I)、前已述，整流二極管D將全波的AC電源整流為半波電圧。本實(shí)施例中，在AC電源的負(fù)半周均截止不通電(僅此舉，本實(shí)施例已毫無疑義地比傳統(tǒng)交流接觸器省電50 % )； (2)、結(jié)合圖10 :在AC電源的正半周，本實(shí)施例的“吸合脈沖111”和“補(bǔ)能脈沖112”的導(dǎo)通角Q1、Q2均小于180°，使本實(shí)施例更進(jìn)一步地省電；3、傳統(tǒng)交流接觸器的勵(lì)磁線圈為感性器件，功率因素低，有附加的線路損耗。本實(shí)施例在導(dǎo)通角之外的時(shí)域，雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS均截止，儲(chǔ)能電容C和勵(lì)磁線圈L充電時(shí)所得的能量全被“鎖”在內(nèi)部，與AC電源間無能量交換，功率因素一1，不存在因功率因素低而附加的線路損耗。圖4為實(shí)施例b的電路原理圖，其特征是S1端、整流二極管D的負(fù)極一整流二極管D的正極、儲(chǔ)能電容C、雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS、S2端依次連接成串聯(lián)電路；再?gòu)恼鞫O管D的正極與儲(chǔ)能電容C的連接處引出Pl端，從儲(chǔ)能電容C與雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS的連接處引出P2端；S1端、S2端即為所述的四端口附加單元100的輸入端口，Pl端、P2端則為其輸出端口。本領(lǐng)域的技術(shù)人員經(jīng)分析后，不難得出結(jié)論本實(shí)施例b的工作原理、工作過程與實(shí)施例a相同,所不同的有整流二極管D移至AC電源的輸入端SI端，并且其負(fù)極與SI端連接。作了此變動(dòng)后，本實(shí)施例b變?yōu)锳C電源的正半周截止，負(fù)半周受控工作的模式；脈沖充電電流Itl的方向也相應(yīng)地變得與實(shí)施例a中的Itl相反。圖5為實(shí)施例c的電路原理圖，其特征是S1端、單極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVSl的正極一單極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVSl的負(fù)極、儲(chǔ)能電容C、整流二極管D的負(fù)極一整流二極管D的正極、S2端依次連接成串聯(lián)電路；再?gòu)膯螛O型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVSl的負(fù)極與儲(chǔ)能電容C的連接處引出Pl端，從儲(chǔ)能電容C與整流二極管D的負(fù)極的連接處引出P2端；S1端、S2端即為所述的四端口附加單元100的輸入端口，Pl端、P2端則為其輸出端
n ；本實(shí)施例c的工作原理、工作過程與實(shí)施例a相同，所不同的有I、用單極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVSl代替雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS ；2、整流二極管D移至附加單元100的輸出端P2端，并且其負(fù)極與P2端連接。因?yàn)閱螛O型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS1、整流二極管D、儲(chǔ)能電容C是串聯(lián)的，又因?yàn)楸緦?shí)用新型將TVSl和D作為開關(guān)器件使用，所以作此變動(dòng)后，本實(shí)施例c的工作原理、工作過程仍與實(shí)施例a相同；圖6為實(shí)施例d的電路原理圖，其特征是S1端、整流二極管D的負(fù)極一整流二極管D的正極、雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS、儲(chǔ)能電容C、S2端依次連接成串聯(lián)電路；再?gòu)碾p極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS與儲(chǔ)能電容C的連接處引出Pl端，P2端則與S2端連接；SI端、S2端即為所述的四端口附加單元100的輸入端口，Pl端、P2端則為其輸出端口 ；本實(shí)施例d的工作原理、工作過程與實(shí)施例a相同，所不同的有I、整流二極管D在電路中的位置作了變化，將其移至輸入端SI端，并且，其負(fù)極與SI端連接。作了此變動(dòng)后，本實(shí)施例d變?yōu)锳C電源的正半周截止，負(fù)半周受控工作的模式；脈沖充電電流Itl的方向也相應(yīng)地變得與實(shí)施例a中的Itl相反。2、P2端則與S2端連接在一起。作此變動(dòng)，可以方便所述的四端口附加單元100的集成化。圖7為實(shí)施例e的電路原理圖，其特征是S1端、單極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVSl 的負(fù)極一單極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVSl的正極、整流二極管D的正極一整流二極管D的負(fù)極、儲(chǔ)能電容C、S2端依次連接成串聯(lián)電路；再?gòu)膬?chǔ)能電容C與整流二極管D的負(fù)極的連接處引出Pl端，P2端則與S2端連接；S1端、S2端即為所述的四端口附加單元100的輸入端口，Pl端、P2端則為其輸出端口 ；本實(shí)施例e的工作原理、工作過程與實(shí)施例a相同。所不同的有P2端與S2端連接，使所述的四端口附加單元100與傳統(tǒng)交流接觸器之間有了“公共線”，這樣便于用本實(shí)用新型的技術(shù)改造傳統(tǒng)交流接觸器。圖8為實(shí)施例f的電路原理圖，其特征是S1端、儲(chǔ)能電容C、整流二極管D的負(fù)極一整流二極管D的正極、雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS、S2端依次連接成串聯(lián)電路；再?gòu)膬?chǔ)能電容C與整流二極管D的負(fù)極的連接處引出P2端，Pl端則與SI端連接；SI端、S2端即為所述的四端口附加單元的輸入端口，Pl端、P2端則為其輸出端口 ；本實(shí)施例f的工作原理、工作過程與實(shí)施例a相同。所不同的有Pl端與SI端變?yōu)橹苯舆B接；2、本實(shí)施例f變?yōu)锳C電源的正半周截止，負(fù)半周受控工作的模式；脈沖充電電流I0的方向也相應(yīng)地變得與實(shí)施例a中的Itl相反。圖9為實(shí)施例g的電路原理圖，其特征是S1端、儲(chǔ)能電容C、單極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVSl的負(fù)極一單極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVSl的正極、整流二極管D的正極一整流二極管D的負(fù)極、S2端依次連接成串聯(lián)電路；再?gòu)膬?chǔ)能電容C與單極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVSl的負(fù)極的連接處引出P2端，Pl端則與SI端連接；SI端、S2端即為所述的四端口附加單元100的輸入端口，Pl端、P2端則為其輸出端口 ；本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該清楚與實(shí)施例a相比較，本實(shí)施例g的元件位置雖然作了變動(dòng)，但其工作原理、工作過程仍與實(shí)施例a相同。仔細(xì)分析以上實(shí)施例的電路原理圖，可以得出以下結(jié)論所述的單極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVSl或雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS可以用壓敏電阻替代；只要注意到元件的正、負(fù)極性則也可以用穩(wěn)壓二極管替代。本實(shí)用新型已經(jīng)通過上述實(shí)施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本實(shí)用新型限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本實(shí)用新型并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本實(shí)用新型的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本實(shí)用新型所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。
權(quán)利要求1.一種節(jié)電靜噪的交流接觸器，包括四端口附加單元與交流接觸器兩部分，所述交流接觸器由動(dòng)鐵芯、靜鐵芯、勵(lì)磁線圈、復(fù)位彈簧、動(dòng)斷觸點(diǎn)、動(dòng)合觸點(diǎn)組成，其特征在于 所述的四端口附加單元有S1、S2、P1、P2四個(gè)端口，端口 SI、S2為其輸入端口，端口 P1、P2為其輸出端口 ；輸入端口 S1、S2與AC電源連接，輸出端口 P1、P2分別與交流接觸器中的勵(lì)磁線圈的Al、A2端連接； 所述的四端口附加單元的結(jié)構(gòu)為端口 SI、儲(chǔ)能電容、整流二極管的負(fù)極、整流二極管的正極、雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管、端口 S2依次連接成串聯(lián)電路；再?gòu)膬?chǔ)能電容與整流二極管的負(fù)極的連接處引出端口 P2，端口 Pl則與端口 SI連接。
2.如權(quán)利要求I所述的節(jié)電靜噪的交流接觸器，其特征在于整流二極管(D)將AC電源輸入的全波電壓整流為半波電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的節(jié)電靜噪的交流接觸器，其特征在于雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管(TVS)將所述的半波電壓整形為脈沖充電電流(Itl),該脈沖充電電流(Itl)的頻率為50或60Hz。
4.如權(quán)利要求3所述的節(jié)電靜噪的交流接觸器，其特征在于當(dāng)所述的脈沖充電電流(Itl)到來時(shí)，所述的儲(chǔ)能電容(C)充電儲(chǔ)能；當(dāng)所述的脈沖充電電流(Itl)截止時(shí)，所述的儲(chǔ)能電容(C)對(duì)所述的勵(lì)磁線圈(L)放電釋能。
5.如權(quán)利要求I所述的節(jié)電靜噪的交流接觸器，其特征在于所述的雙極型瞬態(tài)電壓抑制二極管(TVS)可以用壓敏電阻、單極型瞬態(tài)電壓抑制二極管或穩(wěn)壓二極管三者之一替代。
專利摘要一種節(jié)電靜噪的交流接觸器，包括四端口附加單元與交流接觸器兩部分，所述的四端口附加單元由一只瞬態(tài)電壓抑制二極管、一只儲(chǔ)能電容、一只整流二極管組成，其為四端口網(wǎng)絡(luò)，輸入端口與AC電壓連接，輸出端口與交流接觸器中的勵(lì)磁線圈連接。本實(shí)用新型僅用三只元件，就使交流接觸器具備了“節(jié)電”、“靜噪”、“強(qiáng)力吸合”、“穩(wěn)定吸持”的四大功能；所述的四端口附加單元既可用于改造傳統(tǒng)交流接觸器，也可集成到正在制造的交流接觸器中、生產(chǎn)出新型的“節(jié)電靜噪交流接觸器”。
文檔編號(hào)H01H47/02GK202443917SQ20122004185
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者汪孟金 申請(qǐng)人:寧波市鎮(zhèn)海華泰電器廠