專利名稱：控制與保護開關(guān)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制與保護開關(guān)電器，屬于電動機自動控制技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的電動機供電回路中，電動機的控制與保護一般采用斷路
器(QF) +接觸器(KM) +熱繼電器(KH)實現(xiàn)。在正常情況下，接觸 器(KM)實現(xiàn)控制電路的通斷，熱繼電器(KH)實現(xiàn)過負(fù)荷保護，斷 路器(QF)實現(xiàn)短路保護。在實際使用中，若上述三種分立的元器件 選擇不當(dāng)，再加上電動機工作的環(huán)境差，保護功能不完善，每年有大 量的電動機發(fā)生過載短路、缺相、接地等故障引起設(shè)備嚴(yán)重的惡性事 故，經(jīng)濟損失巨大，不能保證設(shè)備的長期穩(wěn)定、正常的運行。現(xiàn)在市 場上已經(jīng)集有斷路器(QF)、接觸器、熱繼電器功能為一體的控制與保 護開關(guān)電器，其結(jié)構(gòu)主要包括底板，基座，前蓋和上蓋，基座內(nèi)的主 接觸器，基座上的電磁線圈裝置、脫扣器、傳動機構(gòu)和控制電路，控 制電路以具有控制電源電路、信號調(diào)理處理電路、控制電壓采樣電路 的CPU主芯片為核心及其外圍電路，包括高速CPU、脫扣器輸出電路、 三相電流采樣電路。電磁線圈裝置得電后其直接與臂支座的軸連接的 動磁鐵被吸合帶動臂支座動作，臂支座又帶動主接觸器的接觸橋使主 接觸器接通，這種結(jié)構(gòu)的控制與保護開關(guān)電器是依靠電磁力克服彈簧 的反作用力來保持主回路的長期閉合，因此長時間工作時，吸合線圈 必須長時間帶電。線圈經(jīng)過一段時間的運行必然積累一定的熱量，造 成溫度升高，通常規(guī)定線圈工作溫度不得超過65。C， 一旦某些外部因 數(shù)造成線圈散熱不良，則會產(chǎn)生線圈燒毀的現(xiàn)象，而且有噪音污染和 鐵心易腐蝕等問題，嚴(yán)重影響環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有通過電磁力克服彈簧的反作用力來保持 主回路長期閉合的控制與保護開關(guān)電器存在的線圈長時間運行積熱造 成溫度升高的不足，提供取代傳統(tǒng)電磁驅(qū)動機構(gòu)、實現(xiàn)微功耗的一種 控制與保護開關(guān)電器。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的， 一種控制與保護開關(guān) 電器，主要包括底板，基座，上蓋，基座上的主接觸器、脫扣器、傳 動機構(gòu)和外接電源的控制電路，控制電路以具有控制電源電路、信號
調(diào)理處理電路、控制電壓釆樣電路的CPU主芯片為核心及其外圍電路， 以及包括高速CPU、脫扣器輸出電路、三相電流采樣電路，與高速CPU
連接的固定在上蓋上的人機對話鍵盤液晶操作機構(gòu)、雙向通訊接口， 其特征是基座上設(shè)置永磁驅(qū)動機構(gòu)，永磁驅(qū)動機構(gòu)中動鐵芯一端的連
接柱連接設(shè)置的連接架，臂支座的軸貫穿連接架；控制電路中還增設(shè)
了控制永磁驅(qū)動機構(gòu)動作的相適應(yīng)的電路，永磁驅(qū)動機構(gòu)中的線圈連 接控制電路中的合閘控制電路、分閘控制電路和欠壓保護電路。 永磁驅(qū)動機構(gòu)由殼體，殼體一端固定的擋鐵，殼體另一端旋接的
擋圈，殼體內(nèi)置入的線圈，線圈中插入的T型動鐵芯，線圈一端的動 鐵芯上套置的永磁鐵和定鐵芯，定鐵芯的側(cè)邊與殼體內(nèi)壁連固為一體， 自擋圈外穿過擋圈的中心孔與動鐵芯一端旋接的非磁性連接柱構(gòu)成； 吸合狀態(tài)下動鐵芯一端與擋鐵之間、動鐵芯另一端內(nèi)側(cè)與定鐵芯之間 具有氣隙。
永磁驅(qū)動機構(gòu)中的非磁性連接柱一端為螺紋，非磁性連接柱的螺 紋端穿過擋圈的中心孔與動鐵芯一端旋接。
連接架為一側(cè)邊開有夾槽的矩形管，矩形管的兩端穿過臂支座的 軸，矩形管一側(cè)邊的夾槽夾接非磁性連接柱的前端部。
與永磁驅(qū)動機構(gòu)相適應(yīng)的電路包括開關(guān)電源電路、整流電路、欠 壓保護電路、合閘控制電路和分閘控制電路，開關(guān)電源電路的輸出接整流電路，整流電路為各電路提供工作電源；欠壓保護電路的判斷輸 出接合閘控制電路和分閘控制電路中場效應(yīng)管的控制信號輸入端，高 速CPU數(shù)字量輸出接分閘控制電路前的光電耦合開關(guān)。
與永磁驅(qū)動機構(gòu)相適應(yīng)的電路還包括過壓保護電路、控制電壓檢 測電路和三相電壓檢測電路；過壓保護電路采用壓敏電阻，并接在整 流電路的源端，控制電壓檢測電路的輸出接CPU主芯片的控制電源電 路的輸入端，三相電壓檢測電路的取樣端接主接觸器的源端經(jīng)光藕隔 離為數(shù)字信號，其信號輸出接CPU主芯片的控制電壓采樣電路。
本發(fā)明是對現(xiàn)有采用電磁驅(qū)動機構(gòu)的控制與保護開關(guān)電器結(jié)構(gòu)的 改進，在基座上設(shè)置永磁驅(qū)動機構(gòu)及與永磁驅(qū)動機構(gòu)相適應(yīng)的控制電 路，工作合閘時電源通過整流及電子控制電路使永磁驅(qū)動機構(gòu)中的線 圈獲得一個直流脈沖電流，脈沖產(chǎn)生的磁力及在動鐵芯上產(chǎn)生的電動 力使動鐵芯運動并與定鐵芯吸合構(gòu)成閉合磁路，同時，動鐵芯的運動 帶動臂支座動作使主接觸器接通，閉合后控制電路自動斷開線圈的電 源，靠永磁鐵的磁力保持開關(guān)的吸合。斷電時控制電路向線圈發(fā)出一 個反向磁力及在動鐵芯上產(chǎn)生的反向電動力抵消永磁鐵的吸合力，在 分閘拉簧的作用下使主接觸器快速斷開。本發(fā)明因線圈不用長時間通 電工作而高效節(jié)能，線圈不發(fā)熱，分?jǐn)嗨俣瓤?，觸頭不粘連，無臨界 彈跳，可有效提高觸頭的壽命，本發(fā)明具有很強的實用性，是現(xiàn)有采 用電磁驅(qū)動機構(gòu)的控制與保護開關(guān)電器的更新?lián)Q代產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用 于電動機供電回路中。


圖1為本發(fā)明在不包括上蓋以及部分器件下的主視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明中控制電路框圖3為本發(fā)明中具有控制電源電路、信號調(diào)理處理電路、控制電 壓采樣電路的CPU主芯片為核心及其外圍電路；
圖4為本發(fā)明中適應(yīng)永磁驅(qū)動機構(gòu)設(shè)置的部分電路圖；圖5為本發(fā)明中包含三相電壓檢測電路的電路圖。
圖中，l分閘拉簧，2線圈，3動鐵芯，4底鐵，5鐵扼，6永磁鐵，
7定鐵芯，8擋圈，9連接架，IO傳動機構(gòu)，ll脫扣器，12臂支座，
13主接觸器，14基座，電子元器件若干。
具體實施例方式
結(jié)合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明，如圖1所示，本發(fā)明是在 現(xiàn)有控制與保護開關(guān)電器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的改進，包括底板，基座14，上 蓋，基座14上的主接觸器13，基座14上的脫扣器11、傳動機構(gòu)IO、 控制電路、永磁驅(qū)動機構(gòu)及與永磁驅(qū)動機構(gòu)相適應(yīng)的電路；永磁驅(qū)動 機構(gòu)中的動鐵芯3 —端旋接設(shè)置的非磁性連接柱，非磁性連接柱的一 端與連接架9夾接，臂支座12的軸貫穿連接架9，連接架9為一側(cè)邊 開有夾槽的矩形管，矩形管的兩端穿過臂支座12的軸，矩形管一側(cè)邊 的夾槽夾接動鐵芯3前端部的非磁性連接柱。
永磁驅(qū)動機構(gòu)由殼體，殼體一端固定的擋鐵4，殼體另一端旋接 的擋圈8，殼體內(nèi)置入的線圈2，線圈2中插入的T型動鐵芯3，線圈 2 —端的動鐵芯3上套置的永磁鐵6和定鐵芯7，定鐵芯7的側(cè)邊與殼 體內(nèi)壁連固為一體，自擋圈8外穿過擋圈8的中心孔與動鐵芯3 —端 旋接的非磁性連接柱構(gòu)成；吸合狀態(tài)下動鐵芯3 —端與擋鐵4之間、 動鐵芯3另一端內(nèi)側(cè)與定鐵芯7之間具有間隙。
如圖2所示，本發(fā)明的控制電路以具有控制電源電路、信號調(diào)理 處理電路、控制電壓采樣電路的CPU主芯片為核心及其外圍電路，以 及包括高速CPU、脫扣器輸出電路、三相電流采樣電路，設(shè)置的與永 磁驅(qū)動機構(gòu)相適應(yīng)的開關(guān)電源電路、整流電路、欠壓保護電路、合閘 控制電路和分閘控制電路；永磁驅(qū)動機構(gòu)中的線圈連接控制電路中的 合閘控制電路、分閘控制電路和欠壓保護電路；開關(guān)電源電路的輸出
接整流電路的源端；整流電路為各電路提供工作電源；欠壓保護電路 的作用是對整流電路的監(jiān)測，如果欠電壓將對線圈進行保護，而另加CPU主芯片的數(shù)字電路軟件快速分閘在此的目的在于故障時在脫扣器
電路動作的同時另控制其效應(yīng)管進行永磁線圈動作，進行雙重保護， 更可靠安全，欠壓保護電路的判斷信號輸出接合閘控制電路和分閘控
制電路中場效應(yīng)管的控制信號輸入端，高速CPU數(shù)字量輸出接分閘控
制電路前的光電耦合開關(guān)。
與永磁驅(qū)動機構(gòu)相適應(yīng)的電路還包括過壓保護電路、控制電壓檢 測電路和三相電壓檢測電路，過壓保護電路采用壓敏電阻，并接在整 流電路的源端，控制電壓檢測電路的源端接整流電路，控制電壓檢測
電路的輸出接CPU主芯片的控制電源電路的輸入端，三相電壓檢測電
路的取樣端接主接觸器的源端經(jīng)光藕隔離為數(shù)字信號，其信號輸出接
CPU主芯片的控制電壓采樣電路。
本發(fā)明工作中，控制電源通過整流及電子控制電路使線圈2 (即 附圖3中線圈L7)獲得一個直流脈沖電流，該脈沖產(chǎn)生的磁力及在動 鐵芯3上產(chǎn)生的電動力使動鐵芯3運動，帶動連接架9運動，同時拉 動臂支座12，分閘拉簧1被拉伸，此時主接觸器13接通，動鐵芯3 與永磁鐵6吸合經(jīng)鐵扼5構(gòu)成閉合磁路，閉合后控制電路自動斷開線 圈2的電源，靠永磁鐵6的磁力經(jīng)定鐵芯7吸合動鐵芯3保持開關(guān)的 吸合。斷電時控制電路中通過電容釋放一反向脈沖電流使線圈2產(chǎn)生 一個反向磁力及在動鐵芯3上產(chǎn)生的反向電動力抵消永磁鐵6的吸合 力，同時動鐵芯3推動連接架9在分閘拉簧1的作用下使動鐵芯3頂 開臂支座12，使開關(guān)快速斷開分?jǐn)唷?br> 本發(fā)明中，CPU主芯片可采用C8051F410，開關(guān)電源電路、整流 電路、欠壓保護電路、合閘控制電路和分閘控制電路、控制電壓檢測 電路和三相電壓檢測電路均可采用現(xiàn)有成熟技術(shù)和相關(guān)電路。
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權(quán)利要求
1、一種控制與保護開關(guān)電器，主要包括底板，基座，上蓋，基座上的主接觸器、脫扣器、傳動機構(gòu)和外接電源的控制電路，控制電路以具有控制電源電路、信號調(diào)理處理電路、控制電壓采樣電路的CPU主芯片為核心及其外圍電路，以及包括高速CPU、脫扣器輸出電路、三相電流采樣電路，與高速CPU連接的固定在上蓋上的人機對話鍵盤液晶操作機構(gòu)、雙向通訊接口，其特征是基座上設(shè)置永磁驅(qū)動機構(gòu)，永磁驅(qū)動機構(gòu)中動鐵芯一端的連接柱連接設(shè)置的連接架，臂支座的軸貫穿連接架；控制電路中還增設(shè)了控制永磁驅(qū)動機構(gòu)動作的相適應(yīng)的電路，永磁驅(qū)動機構(gòu)中的線圈連接控制電路中的合閘控制電路、分閘控制電路和欠壓保護電路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制與保護開關(guān)電器，其特征是永磁 驅(qū)動機構(gòu)由殼體，殼體一端固定的擋鐵，殼體另一端旋接的擋圈，殼 體內(nèi)置入的線圈，線圈中插入的T型動鐵芯，線圈一端的動鐵芯上套 置的永磁鐵和定鐵芯，定鐵芯的側(cè)邊與殼體內(nèi)壁連固為一體，自擋圈 外穿過擋圈的中心孔與動鐵芯一端旋接的非磁性連接柱構(gòu)成；吸合狀 態(tài)下動鐵芯一端與擋鐵之間、動鐵芯另一端內(nèi)側(cè)與定鐵芯之間具有氣 隙。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制與保護開關(guān)電器，其特征是 永磁驅(qū)動機構(gòu)中的非磁性連接柱一端為螺紋，非磁性連接柱的螺紋端 穿過擋圈的中心孔與動鐵芯一端旋接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制與保護開關(guān)電器，其特征是連接 架為一側(cè)邊開有夾槽的矩形管，矩形管的兩端穿過臂支座的軸，矩形 管一側(cè)邊的夾槽夾接非磁性連接柱的前端部。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制與保護開關(guān)電器，其特征是與永磁驅(qū)動機構(gòu)相適應(yīng)的電路包括開關(guān)電源電路、整流電路、欠壓保護電 路、合閘控制電路和分閘控制電路，開關(guān)電源電路的輸出接整流電路， 整流電路為各電路提供工作電源；欠壓保護電路的判斷輸出接合閘控 制電路和分閘控制電路中場效應(yīng)管的控制信號輸入端，高速CPU數(shù)字 量輸出接分閘控制電路前的光電耦合開關(guān)。
6、根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的控制與保護開關(guān)電器，其特征是 與永磁驅(qū)動機構(gòu)相適應(yīng)的電路還包括過壓保護電路、控制電壓檢測電 路和三相電壓檢測電路；過壓保護電路采用壓敏電阻，并接在整流電 路的源端，控制電壓檢測電路的輸出接CPU主芯片的控制電源電路的 輸入端，三相電壓檢測電路的取樣端接主接觸器的源端經(jīng)光藕隔離為 數(shù)字信號，其信號輸出接CPU主芯片的控制電壓采樣電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種控制與保護開關(guān)電器，屬于電動機自動控制技術(shù)領(lǐng)域，主要特點是在基座上設(shè)置永磁驅(qū)動機構(gòu)及與永磁驅(qū)動機構(gòu)相適應(yīng)的控制電路，工作合閘時脈沖產(chǎn)生的磁力及在動鐵芯上產(chǎn)生的電動力使動鐵芯運動并與定鐵芯吸合構(gòu)成閉合磁路，同時使主接觸器接通，閉合后靠永磁鐵的磁力保持開關(guān)的吸合，斷電時反向磁力及在動鐵芯上產(chǎn)生的反向電動力抵消永磁鐵的吸合力，在分閘拉簧的作用下使主接觸器快速斷開。本發(fā)明因線圈不用長時間通電工作而高效節(jié)能，線圈不發(fā)熱，分?jǐn)嗨俣瓤?，觸頭不粘連，無臨界彈跳，可有效提高觸頭的壽命。本發(fā)明具有很強的實用性，是現(xiàn)有采用電磁驅(qū)動機構(gòu)的控制與保護開關(guān)電器的更新?lián)Q代產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于電動機供電回路中。
文檔編號H01H89/00GK101459018SQ20081012306
公開日2009年6月17日 申請日期2008年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者榮 周 申請人:揚州新菱電器有限公司