通用接触器电磁系统的控制器 技术领域
本发明涉及一种交流接触器电磁系统的控制器，采用本发明电磁系统的控制器的交流接触器，断电后能快速关断续流回路，使铁心分离运动速度远高于传统的接触器，从而具有分断短路电流的能力，因而更具体地说是一种通用接触器电磁系统的控制器。
背景技术
采用交流电磁铁的接触器在接通过程中铁心磁通正负变化，磁通过0时吸力为0，因此合闸力是波动的，分断时由于短路环续流，铁心去磁时间长，造成分断延迟时间长，而且分断运动速度低。
采用直流电磁铁的接触器，交流220V电压经串联电容降压后再经桥式整流后给激磁线卷供电，因此降压后成为低电压小电流。当接通电源时，与电容并联的行程开关K使电容C短路，于是220V高电压直接经桥式整流后供激磁线卷高电压大电流激磁。这种线路的接触器分断是由关断220V的控制电源来实现的，当220V被关断后，激磁线卷经过桥式整流构成导通的续流回路，整个激磁线卷成为一个大短路环，它能使续流维持100ms-200ms时间，动铁心分离运动过程中，磁通下降在激磁线卷中产生感生电压u为下正上负，这个感生电压能加大续流使动铁心分离速度下降。因此触头分离速度只能达到0.2m/s以下，故续流时间很长，分断延迟时间长而且分断运动速度低造成接触器燃弧时间长，分断能力低，因而传统的交流接触器的接通能力和分断能力与断路器相比是很低的，没有接通和分断短路电流的能力，因此也就不具备短路保护功能。并且由于行程开关与铁心连动，因此铁心在闭合前行程开关就已经打开将降压电容接入激磁回路，因此此时激磁电流已经由大电流转换成小电流了，闭合时吸力会突然变小，造成触头和铁心振动大，使接通能力低。
进一步分析，断路器之所以具有接通和分断短路电流地能力，是因为断路器的合闸力或分闸力是通过储能弹簧来实现的，因此每次接通或分断时作用力都相同，而且接通时作用力不会突变和波动，这样触头接通时也就不会出现像接触器那样的弹跳或振动，同时分断时不会出现像接触器那样的延迟时间。
发明内容
本发明要解决的是现有的接触器在分断时续流时间长，分断能力低，不具有短路保护功能的问题。
本发明还要解决的是现有的接触器合闸时触头和铁心振动大，吸合不可靠，接通能力低的问题。
解决上述问题采用的技术方案是：通用接触器电磁系统的控制器，包括整流电路和降压电路，所述的降压电路在合闸初始使控制器提供给激磁线圈L全压激磁，而在铁芯闭合后将激磁电压维持在使铁芯保持闭合的低电压状态，其特征在于激磁线圈L与场效应管Q6串联构成续流回路，分闸时所述场效应管Q6由电子延迟器关断，所述电子延迟器的延迟时间T0小于续流衰减时间常数T。
本发明采用一种电子线路来控制直流电磁铁的激磁电流，分断时由场效应管关断激磁电流，使铁心吸力由稳定值快速趋于0，延迟时间甚至比断路器还要短，当两断口最大开距之和等于或大于断路器断口距离，那么接触器就具有像断路器那样的分断短路电流的能力了，而且缩短了燃弧时间，电寿命长。由于双断点，因此分断速度也比断路器快。
作为本发明的进一步改进，所述降压电路包括降压电容C1和与所述降压电容C1并联的固体开关，所述固体开关包括场效应管Q7和在合闸后定时关断所述场效应管Q7使控制器由交流电源经降压电容C1降为低电压后给激磁线圈L提供吸合维持电流的定时器电路。采用包括场效应管Q7的固体开关替代传统的行程开关，将定时器电路的定时关断时间控制在铁心吸合及振动结束后，也即在铁心和触头吸合稳定后，才将激磁大电流转换成保持小电流，在这个过程中直流电磁铁磁通是均匀上升的，又没有过0点，因此合闸力就像断路器中的储能弹簧力一样稳定了。
所述定时器电路由电阻R12、电容C5、稳压管Z3和三极管Q5组成。在三极管Q5前端还设有由三极管Q1、Q4、电阻R5、R6、R7、R4、R3、R14、电容C4和稳压管Z2组成快速放电回路，当电源断电后，使电容C5快速放电，直至电容C5电压下降为0，保证下一次合闸定时关断场效应管Q7的准确性。
作为本发明的再进一步改进，所述控制器还设有弱电控制电路，所述的弱电控制电路包括弱电合闸控制回路和弱电分闸控制回路，通过电子脱扣器控制所述续流回路中的场效应管Q6和/或所述降压电路中的场效应管Q7通断。所述弱电合闸控制回路由电阻R15、电容C6、光电藕合器Q8和开关K1组成，所述弱电分闸控制回路由电阻R16、光电藕合器Q9和开关K2组成，所述开关K1和K2是同一个单刀双掷的拨动开关。这样本发明同时具有通信、测量、计算、显示记忆，存储等功能，并且可实现遥测，遥调、遥讯、遥控等功能。
控制器的上述特征使通用接触器有两种不同的控制方式：第一种控制方式是接通和分断控制器的电流使通用接触器主回路接通和分断，这种控制方式与传统接触器的控制方式相同。第二种控制方式是控制器的电源总是处于通电状态，用合闸按扭及分闸按扭使控制器中的固体开关和串联激磁线圈的场效应管分别得到控制就同样能控制通用接触器主回路的接通和分断，这种控制方式可由弱点信号代替合闸按扭及分闸按扭，因此通用接触器可直接和计算机联网，由计算机直接来控制。
作为本发明更进一步改进，所述激磁线圈L、二极管D9、电阻R9和光电藕合器Q2、Q3的发光二极管形成另一条续流通路，该续流通路的衰减时间常数T1＝L/R9，且满足：T0+T1＜T；所述的光电藕合器Q2、Q3受控制于弱电控制电路。在合闸时光电藕合器Q2、Q3的发光二极管开路，激磁主回路导通，分闸时光电藕合器Q2、Q3的发光二极管短路，续流经该续流通路快速衰减。所述光电藕合器Q2、Q3的发光二极管相串联后并联电阻R8，其中R8的作用是防止干扰信号使Q2、Q3误导通。所述激磁线圈L两端并联压敏电阻VR1，防止过高电压击穿其他元器件。
附图说明
图1为现有的交流接触器电磁系统控制器的原理图。
图2为本发明通用接触器电磁系统的控制器的电路框图。
图3为本发明通用接触器电磁系统的控制器的电路图。
具体实施方式
图1所示为现有的交流接触器电磁系统控制器的原理图，交流220V电压经串联电容降压后再经桥式整流后给激磁线圈供电，行程开关K与电容并联，在合闸时与铁心连动使电容C短路，达到高压激磁低压维持。这种结构的控制器的缺点前面已经提到过了，不再累述。
参照图2、3，本发明通用接触器电磁系统控制器，交流电源经串联降压电容C1降压后，再经D1、D2、D3、D4二极管桥式整流给激磁线圈L提供闭合维持小电流，激磁线圈L与场效应管Q6串联，又与桥式整流管构成续流回路成为包围铁心整个截面的短路环，如果电源断电后Q6仍导通的情况下，激磁线圈中续流衰减的时间常数T＝L/R，L是电磁铁线圈电感，R是内阻，如果L＝8H，R＝50Q，则I＝160MS，衰减时间常数长达160毫秒。
使Q6导通的栅偏压由二极管D5、电容C2、稳压管Z1、电阻R1、R2、R10和稳压管Z5提供，C2为滤波电容，D5是隔断电容C2向交流电源放电的二极管，稳压管Z1、电阻R1与R10分压后形成栅偏压，Z5防止栅偏压超过允许值的稳压管，稳压管Z1、电阻R1、R2、电容C2是电子延迟器，R2、C2放电时间常数为T0＝R2*C2，R2＝220K，C2＝0.22M，则T0＝48.4MS。分断时当电源断电后，由于T0小于T，经T0时间后，Q6栅偏压降到开启电压以下就关断了续流回路，电感L中电流不能突变，于是续流经二极管D9、电阻R9与光电藕合器Q2、Q3的发光二极管形成另一条通路，光电藕合器Q2、Q3的发光二极管相串联后又与R8并联，其中R8的作用是防止干扰信号使Q2、Q3误导通，这条续流通路的衰减时间常数T1＝L/R9＝0.8ms，续流能迅速衰减，续流引起的铁心吸力就远小于弹簧反力之和，所以应使T0远小于T，Q6先关断后铁心才产生分离运动，作用在运动部件上的弹簧力之和所做的功绝大部分都转化为动能了，因为铁心运动产生的感生电势大部分加在Q6两端而削弱加强续流的能力，因此分断速度大幅度提高，又是双断口，分断速度比断路器还要快，这样通用接触器就具备了分断短路电流的能力了，同时缩短了燃弧时间。D9是防止逆向电流通过Q2和Q3发光二极管受到破坏，VR1压敏电阻与L并联防止产生过高电压击穿其他元器件，Q2和Q3进一步提高Q6和Q7的关断速度。
与降压电容C1并联的固体开关由二极管D6、D7、D10、D11和场效应管Q7构成，场效应管Q7的栅偏压由二极管D8、电容C3、电阻R11、R13、稳压管Z4提供，二极管D8防止滤波电容C3向线圈反放电，滤波电容C3两端电压经电阻R11和R13分压后加再在场效应管Q7的栅极上，稳压管Z4防止场效应管Q7栅压超过允许值。当电源接通后，由于场效应管Q7导通，固体开关将降压电容C1短路，因此全压经整流后加在激磁线圈两端，提供较大激磁电流，使铁心吸合，铁心闭合后，由三极管Q5导通将场效应管Q7关断，这样电容C1将电压降低提供较小的维持电流使铁心保持闭合。由电阻R12、电容C5、稳压管Z3和三极管Q5组成电子定时器使场效应管Q7定时关断，稳压管Z3稳压值是V23，电源电压为u，定时时间为T2，则T2*u/R12＝C5*VZ3，故T2＝R12*C5*VZ3/u，由上式知道，电源电压越高，铁心吸力大，铁心闭合运动的时间越短，该线路正好满足这种反时限关系。由于场效应管Q6的导通续流作用使激磁电流不会出现很大波动，铁心吸力波动也不大，铁心吸合稳定后，场效应管Q7关断。这样合闸力就与断路器的合闸力一样稳定，因此具有接通短路电流的能力。三极管Q1、Q4、电阻R5、R6、R7、R4、R3、R14、电容C4和稳压管Z2组成快速放电回路，当电源电断后，使电容C5快速放电，使电容C5电压下降为0，保证下一次合闸定时关断场效应管Q7的准确性。电阻R15、电容C6、光电藕合器Q8、开关K1组成弱电合闸控制回路，电阻R16、光电藕合器Q9、开关K2组成弱电分闸控制回路，开关K1和K2是同一个单刀双掷的拨动开关，采用弱电控制分断时，几乎没有延迟时间，当按下开关K2后经6毫秒就能将主回路关断，这要比断路器分断还要快很多。用弱电控制方式时分闸应使用拔动开关，分闸后开关K2总处于接通状态，这样场效应管Q6不会导通，万一电源断电后再次送电时，接触器主回路不会误接通。如果开关K2使用按扭，当将接触器分断后，开关K2又断开了，这样当电源不出现断电情况时，接触器不会重新接通，但一旦电源断电，再次送电时，接触器就产生误接通，所以K2要使用拨动开关。因此作为接触器使用的情况下，最好还是选用强电控制方式，强电控制方式与传统接触器控制方式相同。因为通用接触器具有保护功能，可替代塑壳式断路器，因此运行方式也应与塑壳断路器相同，主回路上侧断电，塑壳式断路器不分断，再次送电后仍正常运行，当通用接触器控制电源与主回路取自同一个电源时，如果采用弱电控制方式，当电源断电后虽然通用接触器也会分断，但电源再次恢复送电时，通用接触器就会自行接通，仍然正常运行，显然与塑壳断路器等效了。当用开关K2分断操作时则不会出现电源停送电引起通用接触器误动作，因此通用接触器采用弱电控制方式时不但完全可以替代断路器，而且，电寿命长，可靠性高。
Q8是电子脱扣器接口，电子脱扣器具有现场总线技术性能指标就成为智能型通用接触器了。