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:
本實用新型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,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65r, 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,嚴重影響環(huán)境。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是針對現(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。
本實用新型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。 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。
本實用新型是對現(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。本實用新型因線圈不 用長時間通電工作而高效節(jié)能,線圈不發(fā)熱,分斷速度快,觸頭不粘 連,無臨界彈跳,可有效提高觸頭的壽命,本實用新型具有很強的實 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為本實用新型在不包括上蓋以及部分器件下的主視結(jié)構(gòu)示意
圖2為本實用新型中控制電路框圖3為本實用新型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為本實用新型中適應(yīng)永磁驅(qū)動機構(gòu)設(shè)置的部分電路圖5為本實用新型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。
具體實施方式
結(jié)合附圖和實施例進一步說明本實用新型,如圖1所示,本實用 新型是在現(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,本實用新型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。
本實用新型工作中,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l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)快速斷開分斷。
本實用新型中,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。
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。
專利摘要本實用新型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,本實用新型因線圈不用長時間通電工作而高效節(jié)能,線圈不發(fā)熱,分斷速度快,觸頭不粘連,無臨界彈跳,可有效提高觸頭的壽命,本實用新型具有很強的實用性,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H01H71/00GK201210467SQ20082003843
公開日2009年3月18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