專利名稱：低功耗繼電器、接觸器的制作方法
現有的直流繼電器或接觸器在通電運行的過程中，其線圈要始終保持一定的維持電流，消耗一定的電能以維持其吸力，線圈發熱，有時甚至因線圈發熱燒毀而不能工作。
現有的磁保持式或機械保持式繼電器、接觸器，雖然在運行中不再消耗電能，但在外電路停電時卻不能恢復到釋放狀態，因而也限制了它的使用范圍。
例如聯邦德國AEG公司所生產的LS4型低功耗直流接觸器在運行期間消耗功率仍為6.5W，BBC公司生產的B37型接觸器功耗為12W，法國里昂(LYON)的CEM公司生產的IOR型磁保持式接觸器，雖在運行時不消耗電能，但在外電路停電時不能退出吸合狀態。
本發明提供了一種低功耗的直流繼電器、接觸器，在通電的瞬間吸合后，靠永磁體的磁力或機械力保持吸合狀態，在運行中受一檢測、控制電路的作用，一旦斷電，在此控制電路作用下可使之退出吸合狀態，此控制電路的耗電甚微，只相當于原繼電器或接觸器的百分之一甚至千分之一。
本發明的關鍵在于有一套檢測、控制電路。
以磁保持繼電器為例說明其工作過程，如圖(1)(虛框外部份)在控制觸點接通的瞬間，電流經二極管D1、D2間接點A和繼電器線圈J向電容器C2充電，通電線圈內鐵芯的磁極性和永磁體的極性相異，產生的吸力使繼電器吸合并靠永磁體的磁力保持吸合，在C2充電完成后線圈不再消耗電能，控制觸點斷電時，C2上的電荷由PNP型三極管的發射極端點B、基極、穩壓管W1、電阻R1、線圈J形成基極電流，經過放大了的集電極電流通過J也形成電流，此電流和接通時的電流方向相反，產生的斥力使繼電器釋放，在吸合后磁保持期間整個系統只有R1耗電，其耗電是原繼電器線圈的1/β，因R1阻值甚大所以功耗甚微，如三極管改成復合管耗電只有1/ββ1，(β、β1分別是二只三極管放大倍數)，此時可將一功率較大的NPN型三極管集電極接B點，發射極接地，基極和上述PNP管的集電極相接(另也可和PNP型三極管復合)。
圖中R1是檢測電阻，也是基極電阻，它和C1組成RC延遲電路，并可以吸收電源的雜波，W1的穩壓作用可以避免系統的誤動作，穩壓管W2和R2串聯可以吸收過電壓。
將上述電路的控制觸點改換成虛框內的操作系統即可成為低功耗磁保持式接觸器。
按動K1，經過接觸器線圈向C2充電，接觸器吸合。由永磁力保持吸合，由閉合了的常開觸點給系統以維持電流。按動K2，C2經過集電極的放大電流使線圈反方向通電，所產生的斥力使接觸器釋放，外電路停電時線圈反方向通電，可使接觸器自行釋放。
以上電路也可以作為單線圈機械自鎖式繼電器、接觸器控制電路使用。
這時無論線圈是正向或反向通電，皆表現為對銜鐵的吸引。這種自鎖方式為銜鐵每吸動一次，帶動機械系統使繼電器、接觸器改變一次狀態。
對于雙線圈式磁保持或機械保持式繼電器、接觸器可以接成圖(2)的形式。
外控觸點KC2閉合，吸引線圈J2通電吸合并自保，在常閉觸點J2斷電后，C3電容器繼續向J2提供電源以保障J2充分的吸合，之后，J2不再消耗電能。
與此同時KC1接通，電源經過D1、R、D2、向C2充電，在KC1斷電時，形成的集電極電流使釋放線圈J1通電吸動，使繼電器回復到釋放狀態。
為了減少過大的電流對二極管D1、D2、的沖擊，增加一限流電阻R，或再增加一個受R作用的熱繼電器。
圖(3)為雙線圈磁保持式或機械保持式接觸器的控制電路。
按動K2，吸引線圈J2通電吸合并自保，自身的常閉觸點斷開后J2不再消耗電能，按動K1，釋放線圈J1通電后使接觸器釋放，當外電路停電時，三極管的集電極電流經過二極管D3流向J2，可使接觸器釋放。
為了增加吸合和釋放的可靠性、可以在K1、K2的上方與觸點之間分別增加C3、C4兩只電容，即在觸點斷電后仍有電容向線圈提供電流，以使之充分的吸合或釋放。
在三極管的集電極和J1之間串接有二極管D3，以防止J1的感應高壓對系統的干擾。
以上各圖中也可以將三極管接成復合管的形式以增強電流、增大功率。
對于單線圈機械自保式接觸器，可用如圖(4)所示的控制電路。
按動K1，電源經常閉觸點、K1、J到地形成通路，在動鐵芯運動的過程中，常閉觸點斷開后，電容C3仍可向J提供電流以保證機械系統可靠的鎖緊，其電流呈衰減狀，當C3電量放完后，即使長時間按動K1，線圈J也無電流，如果不用C3，在常閉觸點兩端跨接一限流電阻也可。
當接觸器處于接通狀態時，按動轉換開關K2，C2上的電量流經線圈J，將動鐵芯吸動一次，接觸器即可釋放，在接通狀態時，因為兩鐵芯間的距離很小，即使C2的容量不很大，也可以在二鐵芯間產生較大的吸力。適當設計C2的容量，可以使之在斷開狀態時(二鐵芯間距離很大)，C2的放電能量不足以使鐵芯吸合，而在吸合狀態時，C2的能量可以可靠的吸動鐵芯使之釋放，(鐵芯間的吸力和距離的平方成反比)。也可以在集電極和線圈之間增加一常開觸點以增加可靠性。
對于使用較高電壓如220V，380V的接觸器，選用耐壓高的晶體管較為困難，可用可控硅驅動接觸器，而將上述電路作為可控硅的觸發電路。
由本人申請的“節能型接觸器”(專利號87216224.5)，在頻繁的開閉時，可控硅可能發生誤觸發，在外電路發生低頻率振顫時也可能誤觸發，圖(5)是改進后的控制電路。
按動K1，線圈J通電并吸動鐵芯，在鐵芯運動過程中，常閉觸點斷開，依靠C6電容的電量鐵芯繼續加速并機械鎖定，C6儲電量放完，即使K1仍處于接通狀態線圈也無電流通過，在常閉觸點二端跨接一限流電阻可以代替C6。
接觸器處于接通狀態時，按動轉換開關K2，C5上的電量向線圈J放電，吸動鐵芯使之釋放。適當設計C5的數值，使之在釋放狀態不能吸合，而在吸合狀態時可以釋放。
在工作過程中，電網上的瞬間高壓脈沖，以及開閉時線圈的感應作用，經過分壓整流后，使三極管發射極的電位略有增高，高到一定程度會使三極管導通而錯誤的向可控硅輸出一觸發信號。
在電容器C4的二端跨接一穩壓管W2，W2的導通可以將過電壓泄放，W2的穩壓值高于C4二端正常電壓值而低于正常值易W1穩壓值之和。
為了防止外電路頻繁的停送電引起的可控硅誤觸發而長期導通，安裝一個熱繼電器RJ，此熱繼電器受電阻R1的熱作用，R1可用PTC型電阻，此種電阻發熱時其阻值迅速增大，電阻發熱到一定程度時可斷開電路。
對于較高電壓磁自保式接觸器，可在K1和地之間增加一吸合線圈Jc并斷開和J的連線，按動K1，Jc接通后產生的吸力使接觸器吸合并磁自保持。按動K2，J通電產生的斥力使接觸器釋放，其余電路和上述相同。
權利要求
一種微功耗磁保持式或機械保持式繼電器、接觸器，其特征是1、二極管D1的正端接電源、二極管D1、D2串聯接點A和地之間分別接有阻值較大的電阻R1和電容C2，PNP型三極管的集電極接地，基極和穩壓管W1的正端相接，W1負端和A相接，二極管D2負端和三極管的發射極相接的接點為B，接點B和地之間分別串接有穩壓管W2、電阻R2及電容C2、繼電器線圈J。2、如權利要求(1)所述的控制電路，當用于雙線圈磁保持式或機械保持式繼電器時，可將釋放線圈J1接于三極管集電極和地之間，從電源到地之間分別串有常閉觸點、外控制常開觸點KC2、吸引線圈J2，在外控制常開觸點KC2、常閉觸點的接點和地之間還接有電容C3，二極管D1和電源之間接有另一外控制觸點KC1。3、如權利要求(1)所述的控制電路，當用于雙線圈接觸器時，其三極管的集電極接有二極管D3，D3負端和釋放線圈J1相接，在電源和地之間分別串接常開觸點、釋放開關K1、釋放線圈J1以及常閉觸點、接通開關K2、吸引線圈J2。4、如權利要求(2)、(3)所述的控制電路，可在常開觸點、K1的接點和地之間接有電容C3，在常閉觸點、K2的接點和地之間接有電容C4。5、如權利要求(2)、(3)所述的電路，在二極管D2和端點A之間接有一限流電阻R和受此電阻作用的熱繼電器。6、如權利要求(1)所述的電路，當用作控制單線圈機械自保式接觸器時，其線圈J接在三極管集電極和地之間，發射極和電容器C2的正極間裝有一轉換開關K2，電源經常閉觸點、開關K1、和K2常開觸點的末端聯結后接于線圈的上端。常閉觸點和開關K1間接有電容C3，或在常閉二觸點間接有限流電阻R。7、如權利要求(1)、(2)、(3)、(6)所述的電路，其三極管可以接成復合管的形式。8、如權利要求(1)所述的電路，用于較高電壓的單線圈機械自保式接觸器時可作為可控硅的觸發電路，在晶體管的發射極和地之間，裝有泄放穩壓管W2，在電源和半波整流的二極管之間串接有電阻R1和受R1控制的熱繼電器RJ。
全文摘要
一種低功耗的磁保持式或機械保持式繼電器，接觸器，在運行期間，受一控制電路的監控作用，斷電時可自行退出吸合狀態。
文檔編號H01H47/02GK1063967SQ9110077
公開日1992年8月26日 申請日期1991年2月4日 優先權日1991年2月4日
發明者毛榮之, 邵長太, 毛遠 申請人:毛榮之