在t=0～T1期間，可控硅的導(dǎo)通角是180°，加在交流接觸器線圈上的電壓波形是脈動(dòng)的直流正弦半波，線圈獲得大電流，接觸器吸合。當(dāng)t>T1后，通過(guò)單片機(jī)控制可控硅的導(dǎo)通時(shí)間為時(shí)間很短的T，加在交流接觸器線圈上的電壓波形是直流窄脈沖波，剛好能使接觸器維持在吸合狀態(tài)。實(shí)踐證明，T1取60 ms就能使接觸器可靠地吸合；T取2 ms，就能使接觸器可靠地維持在吸合狀態(tài)。通過(guò)單片機(jī)，能夠精確地控制時(shí)間T1和T。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2．1 硬件電路設(shè)計(jì)
2．1．1 單片機(jī)PIC12F508介紹
    PICl2F508是Microchip Technology生產(chǎn)的低成本高性能8位全靜態(tài)的基于閃存的CMOS單片機(jī)，總共只有8個(gè)管腳。它們采用RISC架構(gòu)，僅有33條單字／單周期指令。除程序跳轉(zhuǎn)指令(為兩個(gè)周期)外的所有其他指令都是單周期(200 ns)的。PIC12F508本身自帶上電復(fù)位(POR)和內(nèi)部振蕩模式(INTRC)，使器件不再需要外部復(fù)位電路和晶振，降低了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本。
2．1．2 過(guò)零檢測(cè)電路
    為了確保利用單片機(jī)對(duì)可控硅的可靠控制，必須準(zhǔn)確地判斷220 V交流電壓的過(guò)零點(diǎn)。綜合各個(gè)方面的考慮，本文采用光耦P521完成過(guò)零點(diǎn)的檢測(cè)，如圖3所示。220 V經(jīng)過(guò)120 kHz的電阻降壓后，加載到光耦的輸入端，光耦的輸出端接到PICl2F508的端口GPl。當(dāng)交流220 V的零點(diǎn)來(lái)到時(shí)，光耦第四管腳沒(méi)有信號(hào)輸出。

2．1．3 可控硅驅(qū)動(dòng)電路
    可控硅選用BTl51，根據(jù)BT151的參數(shù)，單片機(jī)的高電平輸出就可以直接驅(qū)動(dòng)BTl51，為了保護(hù)單片機(jī)，防止220 V電壓串入單片機(jī)，在控制端連接了一個(gè)二極管。如圖4所示。

2．2 軟件設(shè)計(jì)
    在MPLAB-IDE中使用Hitech C編譯器，最終用C語(yǔ)言完成節(jié)電器的軟件設(shè)計(jì)。
    過(guò)零點(diǎn)判斷子程序如下：
   
   
2．3 交流接觸器電磁線圈改造
2．3．1 交流接觸器電磁線圈磁路分析
    電磁線圈磁鐵的磁路如圖5所示。

    根據(jù)磁路學(xué)知識(shí)，有：
   
式中：φ為磁通量；μ0為真空磁導(dǎo)率；A為鐵芯橫截面積；N為線圈匝數(shù)；I為線圈導(dǎo)線電流；L1為鐵芯磁路長(zhǎng)度；μ為鐵芯相對(duì)磁導(dǎo)率；L0為磁隙長(zhǎng)度。
    電磁鐵的吸引力和φ成正比，所以當(dāng)交流線圈加直流脈沖電壓?jiǎn)?dòng)吸合時(shí)，吸引力增大數(shù)倍，實(shí)際觀察到的現(xiàn)象是交流接觸器吸合聲音清脆、有力，大大減少了接觸器的啟動(dòng)吸合時(shí)間，降低了線圈的發(fā)熱，延長(zhǎng)了線圈的使用時(shí)間。
2．3．2 線圈通過(guò)的電流
    交流接觸器電磁線圈通過(guò)的電流為：
   
    交流線圈加直流脈沖電壓時(shí)，式(1)中jωL=O，于是式(1)簡(jiǎn)化為：
   
    顯然，電路中的電流增加了，為了保護(hù)交流線圈不被燒毀，必須增大線圈的電阻，根據(jù)公式：
   
    可以增加線圈的匝數(shù)或減小線徑。實(shí)際上增加線圈的匝數(shù)是不可能的(線圈的空間尺寸受接觸器結(jié)構(gòu)的限制)，所以只能采取減小線徑的方法。實(shí)踐證明：線徑變細(xì)后，可以節(jié)省50％以上的銅線。

3 結(jié)語(yǔ)
    將該節(jié)電器應(yīng)用于CJ20-250交流接觸器，最終的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明線圈有功節(jié)電率達(dá)到90％以上。長(zhǎng)時(shí)間吸合運(yùn)行，接觸器無(wú)聲，接觸器線圈、鐵心基本無(wú)溫升，大大延長(zhǎng)了線圈壽命。