阅读说明：本技术 一种微功耗机械双稳态接触器及其控制方法 (Micro-power-consumption mechanical bistable contactor and control method thereof ) 是由 温祥彬 于 2020-07-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种微功耗机械双稳态接触器及其控制方法,涉及接触器技术领域,包括电气控制单元和机械联动单元,电气控制单元用于控制机械联动单元实现接触器断开、吸合、回路失电复位动作,电气控制单元包括接触器本体KM、电压继电器KA和储能电容C,触器本体KM用于外接控制电压并与机械联动单元相连,实现断开、吸合、回路失电复位动作。本发明提供的吸合锁定机构在电气控制单元的控制下可以对接触器机械保持吸合状态,使接触器仅在瞬时接通或瞬时断开的时候消耗电能,而后保持接通状态时或断开后不再消耗电能,进而降低接触器的使用功耗,并可以解决接触器运行时的噪音问题,另外有储能电容和电压继电器的配合操作实现接触器的回路失电复位动作。(The invention discloses a micro-power-consumption mechanical bistable contactor and a control method thereof, and relates to the technical field of contactors. The pull-in locking mechanism provided by the invention can mechanically maintain the pull-in state of the contactor under the control of the electric control unit, so that the contactor only consumes electric energy when being instantly connected or instantly disconnected, and then does not consume electric energy when being kept in the connected state or after being disconnected, thereby reducing the use power consumption of the contactor, solving the noise problem when the contactor operates, and realizing the power-off reset action of a loop of the contactor by the matching operation of an energy storage capacitor and a voltage relay.)

一种微功耗机械双稳态接触器及其控制方法

技术领域

本发明涉及接触器技术领域，特别是涉及一种微功耗机械双稳态接触器及其控制方法。

背景技术

接触器广义上是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。

目前常规接触器在使用的时候，需要电路保持连接才能保持动触头和静触头进行长时间的接触，这样造成接触器存在功耗大、电保持等弊端。

发明内容

本发明的主要目的是为了提供一种微功耗机械双稳态接触器及其控制方法，使接触器仅在吸合或断开动作时瞬时消耗电能，在吸合和断开稳态时，接触器自身可达到电能的零耗。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种微功耗机械双稳态接触器，包括电气控制单元和机械联动单元，所述电气控制单元用于控制机械联动单元实现接触器断开、吸合、回路失电复位动作，

所述电气控制单元包括接触器本体KM、电压继电器KA和储能电容C，

所述触器本体KM用于外接控制电压并与所述机械联动单元相连，实现断开、吸合、回路失电复位动作；

所述电压继电器KA用于外接控制电压，为所述电气控制单元在回路失电时，将所述储能电容C与所述接触器本体KM的断开线圈形成通电回路；

所述储能电容C用于外接控制电压并储存能量，在与所述接触器本体KM的断开线圈形成通电回路时，触发所述接触器本体KM的断开动作；

所述机械联动单元内设有吸合锁定机构，所述吸合锁定机构用于在得到所述电气控制单元发出的吸合动作指令后，机械保持接触器的稳态。

优选的，所述触器本体KM包括吸合线圈、断开线圈和动触头以及设置于所述动触头下方的静触头，所述吸合线圈通过熔断器与外部控制电压连接，且所述吸合线圈和所述熔断器之间还设置有用于接通控制电压的启动按钮，所述储能电容C通过二极管与外部控制电压连接，且所述二极管通过上述熔断器与外部控制电压连接。

优选的，还包括固定板，所述断开线圈通过所述电压继电器KA与所述储能电容C连接，所述二极管与所述断开线圈连接，且所述二极管与所述断开线圈之间设置有用于断开控制电压的停止按钮。

优选的，所述机械联动单元包括

设置于所述动触头上方的滑块和用于向一方向拉动所述滑块的拉簧，且所述滑块被所述吸合线圈向另一方向吸引用于挤压所述动触头，使所述动触头贴于所述静触头；

设置于所述动触头底侧的第一压簧，所述第一压簧用于顶起所述动触头；

设置于所述断开线圈底侧的卡块，所述卡块与所述断开线圈之间设置有第二压簧，所述第二压簧用于下压所述卡块，所述断开线圈用于吸引卡块；

所述滑块的顶侧固定有阻块，所述阻块和卡块相互贴合用于卡住所述滑块的位置，使所述滑块对所述动触头进行挤压，所述第二压簧和所述卡块以及与所述阻块构成所述吸合锁定机构。

优选的，还包括固定板，所述固定板用于固定所述拉簧的一端，所述拉簧的另一端固定于所述滑块的左端，所述吸合线圈设置于所述滑块的右方。

优选的，所述阻块的上表面为倾斜面，所述阻块的侧表面为垂直面，所述卡块的底侧面为倾斜面，且所述卡块的底侧面与所述阻块的上表面相互平行。

优选的，所述滑块的底侧面分为水平面和位于上述水平面右侧的倾斜面，所述水平面用于挤压所述动触头。

一种微功耗机械双稳态接触器的控制方法，包括正常运行控制模式和回路失电控制模式，

所述正常运行控制模式，包括以下步骤，

步骤（A1），接触器位于初始状态：

吸合线圈未动作时，滑块在拉簧的拉力作用下，滑块处于左端静止状态，动触头在第一压簧的作用力下，使得动触头和静触头分离，接触器处于断开状态；

吸合动作；

步骤（B1），接触器进行吸合动作：

步骤（B11），按下启动按钮，吸合线圈得电，由于吸合线圈磁力的作用吸合滑块向右滑动；

步骤（B12），滑块向右滑动的过程中，滑块底侧将向下按压动触头，让动触头克服第一压簧的作用力，使得动触头和静触头接触，以此来接通主电路；

步骤（B13），滑块向右滑动的过程中，滑块上方的卡块将越过滑块顶侧的阻块，且卡块在第二压簧的作用下与阻块卡接，此时将滑块锁定于动触头与静触头连接的位置；吸合线圈在控制电路中由于接触器的常闭点断开，吸合线圈失电，接触器处于机械自锁接通状态，对于运行时的接触器，此时的电消耗为零；

步骤（C1），接触器进行分断动作：

步骤（C11），按下停止按钮，断开线圈得电，在断开线圈磁力的作用下，第二压簧带动卡块向上运动，脱离阻块，此时滑块在拉簧的作用力下向左滑动，回到初始位置；

步骤（C12），滑块向左滑动时，动触头在第一压簧的作用力下向上运动，使动触头脱离静触头，使得接触器与主电路断开；断开线圈控制回路中，由于接触器的断开，接触器的常开触点KM4也随之断开，断开线圈失电；

所述回路失电控制模式在接触器进行吸合动作后，处于稳态的接触器突发回路失电时开始执行，其包括以下步骤，

步骤（D1），接触器在接通状态时，由于某种原因，控制电源失电，此时，控制回路中的电压继电器KA失压，电压继电器KA的常闭触点闭合；

步骤（D2），断开线圈接通储能电容C回路，储能电容C中储存的电源使得断开线圈动作，吸引卡块向上运动，滑块上的阻块失去锁定；

步骤（D3），在拉簧的作用下，滑块回到初始位置，动触头随之与静触头断开。

本发明的有益技术效果：

本发明提供的吸合锁定机构在电气控制单元的控制下可以对接触器机械保持吸合状态，使接触器仅在瞬时接通或瞬时断开的时候消耗电能，而后保持接通状态时或断开后不再消耗电能，进而降低接触器的使用功耗，另外有储能电容和电压继电器的配合操作实现接触器的回路失电复位动作。

附图说明

图1为按照本发明的实施例的接触器接通状态示意图；

图2为按照本发明的实施例的接触器断开状态示意图；

图3为按照本发明的实施例的接触器电路连接示意图。

图中：1-滑块，2-吸合线圈，3-拉簧，4-拉簧固定板，5-动触头，6-静触头，7-第一压簧，8-第二压簧，9-断开线圈，10-卡块，11-阻块。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1-图3所示，本实施例提供的微功耗机械双稳态接触器，包括电气控制单元和机械联动单元，电气控制单元用于控制机械联动单元实现接触器断开、吸合、回路失电复位动作，

电气控制单元包括接触器本体KM、电压继电器KA和储能电容C，

触器本体KM用于外接控制电压并与机械联动单元相连，实现断开、吸合、回路失电复位动作；

电压继电器KA用于外接控制电压，为电气控制单元在回路失电时，将储能电容C与接触器本体KM的断开线圈形成通电回路；

储能电容C用于外接控制电压并储存能量，在与接触器本体KM的断开线圈形成通电回路时，触发接触器本体KM的断开动作；

机械联动单元内设有吸合锁定机构，吸合锁定机构用于在得到电气控制单元发出的吸合动作指令后，机械保持接触器的吸合稳态，用于实现接触器的稳态电消耗为零，即接触器处于机械自锁接通状态。

在本实施例中，如图1所示，触器本体KM包括吸合线圈2、断开线圈9和动触头5以及设置于动触头5下方的静触头6，吸合线圈2通过熔断器与外部控制电压连接，且吸合线圈2和熔断器之间还设置有用于接通控制电压的启动按钮，储能电容C通过二极管与外部控制电压连接，且二极管通过上述熔断器与外部控制电压连接。

在本实施例中，如图1所示，断开线圈9通过电压继电器KA与储能电容C连接，二极管与断开线圈9连接，且二极管与断开线圈9之间设置有用于断开控制电压的停止按钮。

在本实施例中，如图1和图2所示，机械联动单元包括

设置于动触头5上方的滑块1和用于向一方向拉动滑块1的拉簧3，且滑块1被吸合线圈2向另一方向吸引用于挤压动触头5，使动触头5贴于静触头6；

设置于动触头5底侧的第一压簧7，第一压簧7用于顶起动触头5；

设置于断开线圈9底侧的卡块10，卡块10与断开线圈9之间设置有第二压簧8，第二压簧8用于下压卡块10，断开线圈9用于吸引卡块10。

滑块1的顶侧固定有阻块11，阻块11和卡块10相互贴合用于卡住滑块1的位置，使滑块1对动触头5进行挤压，第二压簧8和卡块10以及与阻块11构成吸合锁定机构。

在本实施例中，如图1和图2所示，还包括固定板，固定板用于固定拉簧3的一端，拉簧3的另一端固定于滑块1的左端，吸合线圈2设置于滑块1的右方。

在本实施例中，如图2所示，阻块11的上表面为倾斜面，阻块11的侧表面为垂直面，卡块10的底侧面为倾斜面，且卡块10的底侧面与阻块11的上表面相互平行。

在本实施例中，如图3所示，动触头5的顶端与滑块1的底侧面滑动连接，卡块10分别与滑块1的上表面和阻块11的上表面滑动连接，动触头5的顶端与滑块1的底侧面滑动连接，为了能够顺利的向下挤压动触头5，滑块1的底侧面分为水平面和位于上述水平面右侧的倾斜面，水平面用于挤压动触头5，当上述倾斜面处于动触头5上方时，第一压簧7将把动触头5向上抬起，使之脱离静触头6，滑块1和卡块10均为衔铁。

在本实施例中，如图1所示，滑块1的底侧面分为水平面和位于上述水平面右侧的倾斜面，水平面用于挤压动触头5。

在本实施例中，如图1-图3所示，微功耗机械双稳态接触器的控制方法，包括正常运行控制模式和回路失电控制模式，

正常运行控制模式，包括以下步骤，

步骤（A1），接触器位于初始状态：

吸合线圈2未动作时，滑块1在拉簧3的拉力作用下，滑块1处于左端静止状态，动触头5在第一压簧7的作用力下，使得动触头5和静触头6分离，接触器处于断开状态；

吸合动作；

步骤（B1），接触器进行吸合动作：

步骤（B11），按下启动按钮，吸合线圈2得电，由于吸合线圈2磁力的作用吸合滑块1向右滑动；

步骤（B12），滑块1向右滑动的过程中，滑块1底侧将向下按压动触头5，让动触头5克服第一压簧7的作用力，使得动触头5和静触头6接触，以此来接通主电路；

步骤（B13），滑块1向右滑动的过程中，滑块1上方的卡块10将越过滑块1顶侧的阻块11，且卡块10在第二压簧8的作用下与阻块11卡接，此时将滑块1锁定于动触头5与静触头6连接的位置；吸合线圈2在控制电路中由于接触器的常闭点断开，吸合线圈2失电，接触器处于机械自锁接通状态，对于运行时的接触器，此时的电消耗为零；

步骤（C1），接触器进行分断动作：

步骤（C11），按下停止按钮，断开线圈9得电，在断开线圈9磁力的作用下，第二压簧8带动卡块10向上运动，脱离阻块11，此时滑块1在拉簧3的作用力下向左滑动，回到初始位置；

步骤（C12），滑块1向左滑动时，动触头5在第一压簧7的作用力下向上运动，使动触头5脱离静触头6，使得接触器与主电路断开；断开线圈9控制回路中，由于接触器的断开，接触器的常开触点KM4也随之断开，断开线圈9失电；

回路失电控制模式在接触器进行吸合动作后，处于稳态的接触器突发回路失电时开始执行，其包括以下步骤，

步骤（D1），接触器在接通状态时，由于某种原因，控制电源失电，此时，控制回路中的电压继电器KA失压，电压继电器KA的常闭触点闭合；

步骤（D2），断开线圈（9）接通储能电容C回路，储能电容C中储存的电源使得断开线圈（9）动作，吸引卡块（10）向上运动，滑块（1）上的阻块（11）失去锁定；

步骤（D3），在拉簧（3）的作用下，滑块（1）回到初始位置，动触头（5）随之与静触头（6）断开。

在本实施例中，如图3所示，KM1为接触器常闭触点，KM2为吸合线圈，KM3为断开线圈，KM4为接触器常开触点，FU为熔断器，SB1为启动按钮，SB2为停止按钮，D为二极管，KA1为电压继电器常闭触点，KA2为电压继电器。

在本实施例中，主电路经熔断器给控制电路供电，在启动按钮按下时，吸合线圈2得电动作，使得接触器接通，接触器接通后，启动回路中的常闭触点KM1随之断开，吸合线圈2在完成接触器启动后失电，接触器靠吸合锁定机构处于自保持状态；

在停止按钮按下时，断开线圈9得电动作，使得吸合锁定机构解锁，滑块1快速复位，接触器回到断开状态；

在接触器回到断开状态时，断开线圈9中的常开触点KM4也随之断开，断开线圈9失电。

当接触器处于运行状态，控制回路因某种原因失电，回路中的电压继电器KA失压，电压继电器KA的常闭触点KA1接通，使得断开线圈9和储能电容C的回路接通，断开线圈9得电，吸合锁定机构解锁，滑块1回到初始复位状态，接触器回到断开状态。

综上所述，在本实施例中，本实施例提供的吸合锁定机构在电气控制单元的控制下可以对接触器机械保持吸合状态，使接触器仅在瞬时接通或瞬时断开的时候消耗电能，而后保持接通状态时或断开后不再消耗电能，进而降低接触器的使用功耗，另外有储能电容C和电压继电器KA的配合操作实现接触器的回路失电复位动作。

以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。