一种接触器的节电及快速释放控制电路的控制方法
阅读说明：本技术 一种接触器的节电及快速释放控制电路的控制方法 (Control method of power-saving and quick-release control circuit of contactor ) 是由 李新文 周学 彭体康 杨文英 于 2019-09-26 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种接触器的节电及快速释放控制电路的控制方法,接触器控制器在上电时直接将用户控制电压整流后加载在线圈上,延时后等接触器完全吸合再用电子开关将线圈切到低压隔离电源供电,实现节电保持；掉电时通过继电器切断保持电路,切断线圈续流回路,实现快速释放。本发明提出一种接触器的节电及快速释放控制电路的控制方法可以适用于交流供电型、直流供电型及交直流通用接触器,降低其线圈发热,从而降低能耗与温升。(The invention provides a control method of a power-saving and quick-release control circuit of a contactor, wherein a contactor controller directly rectifies user control voltage and then loads the rectified voltage on a coil when the contactor is powered on, and after time delay, the contactor is completely closed, and then an electronic switch is used for switching the coil to a low-voltage isolation power supply for power supply, so that power-saving maintenance is realized; when the power is off, the holding circuit is cut off through the relay, and the coil follow current loop is cut off, so that the quick release is realized. The invention provides a control method of an electricity-saving and quick-release control circuit of a contactor, which is applicable to alternating current power supply type, direct current power supply type and alternating current and direct current universal contactors and reduces coil heating of the contactors, thereby reducing energy consumption and temperature rise.)
技术领域
本发明提出一种接触器驱动及节电保持电路，可以适用于交流供电型、直流供电型及交直流通用接触器，且该电路可以有效缩短接触器的释放时间。
背景技术
交直流接触器主要对电动机、变压器、照明等用电设备进行控制，对于人们的生活和经济发展起着重要的作用。热损耗是造成接触器外壳及触点发热的重要来源之一。如何有效减少接触器的热损耗，提高电能的利用效率，已经成为了当今的热点研究领域。接触器内部的耗能成为发热源主要有三部分，包括线圈保持电流产生的发热，接触电阻产生的发热以及电弧瞬态热。其中接触发热和电弧发热是难以从根本上进行改善或者存在极限。而线圈发热可以通过减少保持时的电流达到以2次幂降的显著效果。因此，本发明主要针对接触器线圈保持发热进行控制，在保证接触器在稳定保持的同时降低线圈发热，从而降低能耗与温升。
接触器的驱动电路主要是通过对线圈电流进行控制，调整接触器中轭铁对衔铁吸力的大小，控制接触器触点的通断，接触器吸合需要一定的吸合电压，线圈上需要较大的吸合电流，但维持接触器吸合时，线圈上的保持电流小于吸合时需要的电流，设计一种直流驱动型接触器微型节电驱动电路可以对线圈电流进行有效控制，以达到节能的效果，具有很强的现实意义。
发明内容
【1】要解决的技术问题
本发明提供一种接触器上电驱动、节电保持、掉电快速释放的综合型节电控制方法，可以适用于交流供电型、直流供电型及交直流通用接触器，降低其线圈发热，从而降低能耗与温升。
【2】解决问题的技术方案
本发明提供一种接触器的节电及快速释放控制电路的控制方法，其包括以下步骤：
1)上电时：将整流后的大电压直接接入接触器线圈，实现接触器上电快速吸合；
2)延时：电路延时后，通过开关S1将大电压切断，接触器线圈切换到低压隔离电源供电模式，实现接触器节能保持；
3)掉电时：采用继电器将保持电源与线圈切断，实现接触器的快速释放。
进一步的，所述大电压直接驱动接触器线圈，所述接触器线圈与第一固态电子器件串联，吸合时所述第一固态电子器件处于导通状态；所述第一固态电子器件为大功率MOS管、IGBT、SIC-MOS等全控型器件。
进一步的，所述上电延时后驱动电路工作将接触器线圈切换到低压隔离电源，所述延时电路采用RC延时电路，所述驱动电路包括第二固态电子器件，所述第二固态电子器件为MOS型三极管或专用驱动芯片；所述低压隔离电源包括开关型隔离电源模块、线性型隔离电源模块与变压器降压整流模块。
进一步的，所述低压隔离电源“+”输出端通过二极管、继电器常开触点与接触器线圈一端连接，所述低压隔离电源“-”输出端连接与接触线圈另一端相连。
进一步的，所述延时电路与所述驱动电路采用单独整流桥供电。
进一步的，所述继电器为电磁继电器，所述电磁继电器供电包括单独整流桥供电或独立电源或光耦供电；所述电磁继电器常开触点串入所述接触器线圈与所述低压隔离电源“+”输出端。
进一步的，所述电磁继电器另一组常开触点串入所述延时电路、所述驱动电路与所述单独整流桥之间，所述电磁继电器的常闭触点并入所述延时电路与所述驱动电路的稳压管侧。
【3】有益效果
本发明提出一种接触器的节电及快速释放控制电路的控制方法可以适用于交流供电型、直流供电型及交直流通用接触器，降低其线圈发热，从而降低能耗与温升。
附图说明
图1为本发明的原理结构图；
图2为本发明的快速释放方案一电路图；
图3为本发明的快速释放方案二电路图；
图4为采用快速释放方案二和晶体管切换具体实施图；
图5为采用快速释放方案一和晶体管切换具体实施电路1；
图6为采用快速释放方案一和晶体管切换具体实施电路2；
图7为采用快速释放方案一和驱动芯片切换具体实施电路。
具体实施方式
下面结合附图，详细介绍本发明实施例。
参阅图1至图7，本发明一种接触器的节电及快速释放控制电路的控制方法，其包括以下步骤：
1)上电时：将整流后的大电压直接接入接触器线圈，实现接触器上电快速吸合；
2)延时：电路延时后，通过开关S1将大电压切断，接触器线圈切换到低压隔离电源供电模式，实现接触器节能保持；
3)掉电时：采用继电器将保持电源与线圈切断，实现接触器的快速释放。
在本实例中，所述大电压直接驱动接触器线圈，所述接触器线圈与第一固态电子器件串联，吸合时所述第一固态电子器件处于导通状态；所述第一固态电子器件为大功率MOS管、IGBT、SIC-MOS等全控型器件。
在本实例中，所述上电延时后驱动电路工作将接触器线圈切换到低压隔离电源，所述延时电路采用RC延时电路，所述驱动电路包括第二固态电子器件，所述第二固态电子器件为MOS型三极管或专用驱动芯片；所述低压隔离电源包括开关型隔离电源模块、线性型隔离电源模块与变压器降压整流模块。
在本实例中，所述低压隔离电源“+”输出端通过二极管、继电器常开触点与接触器线圈一端连接，所述低压隔离电源“-”输出端连接与接触线圈另一端相连。
在本实例中，所述延时电路与所述驱动电路采用单独整流桥供电。
在本实例中，所述继电器为电磁继电器，所述电磁继电器供电包括单独整流桥供电或独立电源或光耦供电；所述电磁继电器常开触点串入所述接触器线圈与所述低压隔离电源“+”输出端。
在本实例中，所述电磁继电器另一组常开触点串入所述延时电路、所述驱动电路与所述单独整流桥之间，所述电磁继电器的常闭触点并入所述延时电路与所述驱动电路的稳压管侧。
结合上述的实施例，对本发明的快速释放电路进行详细描述，结合附图2-3：
1)如图2，直接采用继电器实现快速释放；外部输入电压经全桥整流后，经电阻FR1降压，再接入快速释放继电器线圈FJ1上，电阻FR1与直流继电器线圈FJ1的参数由接触器吸合电压、释放电压、额定工作电压三个参数决定；例如，继电器FJ1额定电压为110V时，电阻FR1与FJ1线圈电阻值可选为相等，这时，接触器的吸合电压、释放电压约为继电器FJ1吸合电压、释放电压的2倍，电容FC1的作用为当驱动电压为交流时对输入电压进行整流，防止继电器FJ1上电压接近其释放电压时出现的100Hz衔铁颤动，FD5用于限制FJ1继电器的释放过电压，继电器FJ1触点侧并联RC缓冲电路(由电阻FR2和无极性电容FC2串联构成)，防止FJ1触点打开接触器线圈FK时出现的极高过电压，该过电压可以反射到图1所示的开关S3的栅极，引起S3反复导通与关断，影响其寿命与可靠性，并联于FJ1触点上的电阻FR3为阻值极大的电阻，用于给FC2提供放电回路。
2)如图3，快速释放电路由低压电源U1、光耦U2以及继电器FJ1构成；上电时，外部控制电压(交流或直流)经全桥FD1-FD4后，使光耦U2导通，继电器FJ1线圈由电源U1供电吸合；掉电时，外部控制电压(交流或直流)消失，光耦U2关断，继电器FJ1线圈掉电，FJ1触点迅速打开，接触器线圈FK迅速失电、释放。
结合上述的实施例，对本发明的节电驱动放电路进行详细描述，参阅附图4-7：
1)如图4，上电时，输入控制电压(交流或直流)经电容C3，共模电感L1，压敏电阻MOV后，由D3、D4、D10、D11整流为直流(以下称为VAA)；VAA施加在开关Q1、接触器线圈K1上(此时Q1为关断状态，K1上无电流，接触器未开始动作)；VAA加在低压隔离电源U3上，使U3输出低压直流电压。
2)如图4，输入控制电压(交流或直流)由D6、D7、D10、D11整流为直流，并由电容C4整流。
3)如图4，输入控制电压(交流或直流)建立时，电源U1上电。同时，经全桥D1、D2、D10、D11整流成直流电压，使光耦U2导通，J1继电器线圈上电，J1继电器触点闭合。
4)如图4，继电器触点J1闭合后，经电阻R4、稳压管D9在D9的K极建立直流电压(以下称之为VBB)。VBB经R5、R8分压后，加在开关Q1的栅极，使Q1导通，接触器K1线圈上加上整流后的直流电压VAA，接触器吸合。
5)如图4，VBB经电阻R6给电容C6充电，一段时间后，电容C6电压到达开关Q2的栅极开启电压，开关Q2导通并将开关Q1栅极电压拉低，Q1关断。直流电压VAA与接触器线圈K1切断。
6)如图4，同时，由于继电器J1触点已闭合，低压隔离电源U3经二极管D6、触点J1直接给接触器线圈K1供电，接触器处于保持状态。
7)如图4，掉电时，由于J1迅速打开，接触器线圈K1无续流回路，线圈电流迅速降为0，接触器开始释放。具体过程见图3说明。
8)如图4，TVS1防止线圈过电压将Q1击穿，TVS2防止Q1栅极电压过高而引起Q1击穿。
9)如图5，它与图4的区别在于快速释放电路采用如图2所示的方案，具体过程见图2说明。
10)如图6，它与图5的区别在于采用继电器J1常闭触点并联于稳压二极管D9两侧；优点在于上电时J1打开，无回跳，不会引起开关Q1误导通与关断。
11)如图7，它与图6的区别在于开关Q1的驱动电路采用专用驱动芯片，如IR4427S等；优点在于开关Q1的栅极电压下降沿陡，Q1的关断迅速，动态功耗低。因此，开关Q1的余量可选择更小、整体电路可靠性更高。
本发明提出一种接触器的节电及快速释放控制电路的控制方法可以适用于交流供电型、直流供电型及交直流通用接触器，降低其线圈发热，从而降低能耗与温升。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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