[实用新型]电子式零投切接触器

说明书

本实用新型涉及一种融合了电力电子技术的全新电子式交流接触器，适用工业和民用各种场合，属于低压电器技术领域。

在电工和电力系统中，为了减少线路的电压损耗和提高电力线路的功率因数，几乎每一家工厂、企业、大楼都必须按供电部门的要求，安装无功功率自动补偿装置。其电气原理，就是根据电力网络的负载状况自动投入或退出并联的电力电容，以补偿无功损耗。由于是自动投切，而电力负载又是一个不断变化的动态过程，由此造成电力电容的投切频率要大大高于手动投切。这种情况导致了一个技术难题的产生，这就是电力电容在投入瞬间的浪涌电流过大，难以克服。

因此，在电力行业中，使用无功补偿器，在投入电力电容时，往往会在接触器触点处产生极大的火花，在切断电力电容时，又容易粘住触头，造成咬死，松不开现象。之所以出现上述的问题，是因为电容器固有的物理特性是：电容两端的电压不能跃变。在电力电容投入电网的瞬间，由于其初始态端电压为零，一下子投到220V或380V电压的电网中，将造成巨大的浪涌电流，其幅值在不加其他措施时，通常为器件额定电流的20倍以上，因此导致交流接触器和电力电容本身受到大电流冲击而损坏。

为解决这个问题，通常的解决办法有下列两种：

(1)采用带预投电阻的CJ19型专用接触器；

(2)采用双向晶闸管取代投切电力电容的接触器。

上述两种方案都有各自的弊端。因为若采用(1)方案，并不能解决触头烧损问题，因为它是利用机械弹簧加电阻对于三相同时投入。而实际上，每相之间相位差为120度，不可能保证三相电容在投入时每相都保证无浪涌电流的投入，何况机械式接触器由于弹簧新旧程度不同，应力不一样，同样很快会失去保护触头不烧损的作用。试验证明，采用(1)方案时，其浪涌电流仍为电力电容额定电流的9-10倍。

采用方案(2)尽管可以减少浪涌电流，但会带来另外的副作用。表现在：这时是用双向晶闸管取代接触器，其导通时有0.8V左右的导通压降，会造成电路功耗过大。其二，由于晶闸管在过零时有一个死区电压，造成电压电流的不连续性，从而使电网中产生较大的谐波成份。后种状况，在电力系统中是被严格禁止的。因为，电网谐波成份过大会导致电力系统中许多自动控制设备失灵，酿成更大的电力事故。其三，完全用双向晶闸管代替接触器也造成整体成本过高。

本实用新型的目的是提供一种新的电子式零投切接触器，该接触器在线路中通电或断电的瞬间由附加的电力电子元件来承受强电电路的瞬态过程，待瞬态过程结束后，由接触器投运行，电力电子元件退出运行，从而达到零投切的目的。

此技术方案的最大优点是：从根本上解决了接触器在通电时产生的巨大浪涌电流，断开时产生的拉弧问题。由于该接触器量大面广，在低压线路中缺它不可，因此它的生产、使用，可以解决接触器电寿命短的问题并提高其可靠性，对接触器来说是具有革命性的变化。

本实用新型的任务是这样完成的：1、在接触器通电之前，先由电力电子元件将接触器触点两端短接，使负载浪涌电流经由双向晶闸管通过。然后接通接触器电源，使触点闭合，延迟一段时间后，晶闸管退出。接触器断电时与上述类似，也是先接通并联于接触器触头两端的双向晶闸管，再使接触器断电，延迟一段时间后，晶闸管退出运行。2、每一相的强电执行部分都设计成过零触发电路。当晶闸管导通控制指令发出后，该相并不立即动作，而要到本相电压过零点时，才开始导通，浪涌电流几乎与额定电流相等。3、作为接触器的单体产品，控制方式要简单化。为此，本实用新型采用由电子元件组成的硬件数字逻辑电路，完成电路所要求的工作时序，并实现了单一化指令触发。其触发和工作时序图见图3波形图。

由图3的工作时序结合图1、2、4的电气原理图可见，整个电气原理图由三大部分组成：(1)指令触发系统；(2)晶闸管瞬态接入系统；(3)接触器稳态接入系统。