專利名稱：控制器和包含用于檢測其故障的控制器的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所公開的內(nèi)容一般涉及電氣開關(guān)設(shè)備，更具體地說，涉及控制器。所公開的內(nèi)容還 與包含控制器的系統(tǒng)有關(guān)。
背景技術(shù)：
例如但不限于，在起動器應(yīng)用中使用接觸器，以便接通/關(guān)斷負(fù)載并保護(hù)例如電 動機(jī)或其它電氣裝置等的負(fù)載免受電流過載。接觸器被用作電氣開關(guān)設(shè)備，并且并入固定 觸頭以及可動觸頭，其在被閉合時(shí)傳導(dǎo)電力。例如，三極、低壓接觸器具有三個(gè)觸頭組件，每個(gè)觸頭組件用于三相電氣裝置的一 個(gè)相或極。每個(gè)觸頭組件可包含例如動觸頭和一對靜觸頭。一個(gè)靜觸頭為線路側(cè)觸頭，另 一靜觸頭為負(fù)載側(cè)觸頭?？蓜佑|頭由致動組件控制，致動組件包含電樞和磁體組件，其由線 圈激勵(lì)，以便移動可動觸頭，從而形成靜觸頭之間的橋接。當(dāng)可動觸頭與兩個(gè)靜觸頭均接合 時(shí)，電流可以從電源或線路流至負(fù)載、電動機(jī)或其它電氣裝置。當(dāng)可動觸頭與靜觸頭分離 時(shí)，形成開路，線路和負(fù)載之間彼此電氣隔離。通常，使用一個(gè)線圈來操作用于全部三個(gè)觸頭組件的共用載體(carrier)。結(jié)果， 低壓接觸器被構(gòu)造為，每當(dāng)三相輸入的任一極或相中接收到故障狀況或開關(guān)斷開命令時(shí)， 接觸器的全部觸頭組件一同斷開。簡單的說，觸頭組件作為一個(gè)群體受到控制，與受到獨(dú)立 控制截然相反。中壓接觸器通常包括空氣間隙型、絕緣氣體型和真空型。例如，真空接觸器在真空 中分?jǐn)嚯娀?。例如，單相真空接觸器包含其中保持為適當(dāng)?shù)母叨瘸檎婵盏恼婵掌?、操作機(jī)構(gòu)、交 流(AC)電力線路端和負(fù)載端。例如，固定觸頭和可動觸頭被容納在真空瓶內(nèi)并分別電連接 至線路端和可動瓶閥桿(bottle stem)。接觸器的負(fù)載端通過分路器(shunt)電連接至從 瓶體凸出的瓶閥桿。瓶閥桿離開瓶體的移動使得可動觸頭離開固定觸頭，并因此將觸頭分 斷為處于開路位置。例如，操作機(jī)構(gòu)包含可繞軸承旋轉(zhuǎn)的T形橫桿(crossbar)以及具有電 樞的線圈，電樞響應(yīng)于線圈并附著到橫桿以便旋轉(zhuǎn)橫桿。T形橫桿具有動臂(kick-out arm) 禾口樞轉(zhuǎn)板臂(pivot plate arm)。包含多個(gè)極的中壓或真空接觸器的實(shí)例在美國專利No. 5，559，426 ；4, 559，511 ； 4，544，817 ；4，504，808 ；4，485，366 ；4，479，042 和 4，247，745 中公開。在對已知真空接觸器進(jìn)行維護(hù)以更換多個(gè)故障元件時(shí)，線圈、線圈磁體、電樞止動 組件(armature stop assemblies)、輔助觸頭組件、真空斷路器和/或其它元件可能故障和 /或被不正確地更換。這種故障和/或不正確的更換對用戶來說可能是不明顯的，直至當(dāng)真 空接觸器遭受到后續(xù)的故障(例如但不限于，觸點(diǎn)熔焊)以后。例如，反沖彈簧(kick-out spring)可能斷裂，接觸器鎖閂(latch)機(jī)構(gòu)可能解不開鎖閂，或者在電樞板和線圈芯之間 可能產(chǎn)生粘性物質(zhì)，從而不允許反沖彈簧斷開真空斷路器并分?jǐn)嘭?fù)載電流。在這種情況下， 真空接觸器不再能保護(hù)負(fù)載或其電力電路。因此，需要在將接觸器安裝在電力系統(tǒng)之前在維護(hù)期間驗(yàn)證接觸器的健康。當(dāng)真空斷路器的真空度下降時(shí)，其就不再能分?jǐn)嚯娏?。在三相電動機(jī)電路中，三個(gè) 真空斷路器之一中的真空的喪失并不意味著真空接觸器不能分?jǐn)嗟诫妱訖C(jī)的電力，這是因 為另外兩個(gè)真空斷路器仍然能夠工作。然而，當(dāng)?shù)诙€(gè)真空斷路器的真空度下降時(shí)，這兩個(gè) 故障真空斷路器持續(xù)產(chǎn)生電弧。這將擊穿兩個(gè)故障真空斷路器的陶瓷外殼，其又能導(dǎo)致相 到相的電弧放電以及到外殼的電弧放電。同時(shí)，電動機(jī)可能變成單相并且可能在熔斷器或 其它上游保護(hù)裝置分?jǐn)喙收现氨粨p壞、燒毀或者以其他方式破壞。在維護(hù)周期期間，將真空接觸器從其外殼移除，并使每個(gè)真空斷路器受到電力電 勢耐受試驗(yàn)(如，耐壓(high-pot)試驗(yàn))電平(例如但不限于，對7，200伏接觸器為受到1 分鐘的16，000AC電壓)。如果在真空斷路器內(nèi)動靜觸頭之間存在電弧，則真空接觸器故障。 這是在將真空斷路器裝入真空接觸器后對真空度下降進(jìn)行檢測的唯一已知的方法。這非常 耗時(shí)、昂貴，需要體積龐大、昂貴的設(shè)備和熟練的技術(shù)人員，并且僅能在延長的停機(jī)維護(hù)時(shí) 間期間進(jìn)行。因此，許多真空度下降不能被檢測出來，直到第二個(gè)真空斷路器發(fā)生故障。該 情況經(jīng)常導(dǎo)致常常作為電動機(jī)起動器的真空接觸器的喪失，太多的時(shí)候是電動機(jī)的喪失。參見圖1，電樞止動組件2調(diào)節(jié)電樞板6與線圈10的芯8之間的氣隙4。氣隙4 在初始工廠試驗(yàn)期間被調(diào)節(jié)。如果電樞止動組件2斷裂、磨損，或者如果存在硬件的松動， 則這將導(dǎo)致線圈10的拾取電壓(pick-upvoltage)要求的增大。這可導(dǎo)致真空接觸器相對 較為緩慢地閉合，真空接觸器的緩慢閉合可導(dǎo)致觸點(diǎn)熔焊。如果主觸頭12熔焊，電動機(jī)起 動器就不能關(guān)斷進(jìn)入電動機(jī)的電流和電壓。如果一個(gè)真空斷路器——例如14——發(fā)生熔焊 且其它兩個(gè)真空斷路器(未示出)喪失其觸頭間隙11，則存在分?jǐn)嚯娏鞯哪芰Φ膯适В@ 是因?yàn)樗鼈兾挥诠灿媒M件上。這導(dǎo)致未熔焊的觸頭之間產(chǎn)生電弧，從而導(dǎo)致真空斷路器14 的真空密封外殼裂開。真空密封外殼的裂開導(dǎo)致真空接觸器的喪失，通常是電動機(jī)起動器 (未示出)的喪失，太多的時(shí)候是電動機(jī)(未示出)的喪失。線圈電路——其包含線圈10——是將真空接觸器閉合并保持閉合的重要部分。線 圈10的兩個(gè)示例性故障模式包括引線斷裂和繞組短路。如果線圈10是健康的，則真空接 觸器將在例如約66毫秒內(nèi)閉合。自耦變壓器電路中的線圈電路故障經(jīng)常導(dǎo)致自耦變壓器 故障。線圈磁體組件——其包含電樞板6和線圈芯8——必須在對真空接觸器進(jìn)行 工廠組裝時(shí)準(zhǔn)確地對齊，以具有例如45到60伏范圍內(nèi)相對較低的開斷電壓(drop-out voltage)。每個(gè)真空接觸器在出廠設(shè)定后都具有已知的開斷電壓，其與真空度下降或大氣 壓力無關(guān)。如果線圈磁體組件沒有準(zhǔn)確對齊，如果該對齊由于磨損、灰塵或位于電樞板6與 線圈芯8之間的氣隙4中的磁性材料而改變，或者如果存在由于接觸器閉合的沖擊而導(dǎo)致 的硬件松動，則不可能具有相對較低的開斷電壓。電樞板6與線圈芯8之間的粘性物質(zhì)將 導(dǎo)致較高的線圈分?jǐn)嚯妷?。相對較高的開斷電壓引起電壓降低(brownout)期間的電動機(jī) 起動器關(guān)斷、電動機(jī)啟動期間的電壓驟降、自動重合閘操作以及網(wǎng)絡(luò)上的故障。一些真空接觸器包含視情況可選的機(jī)械鎖閂附加裝置或組件16，其使得真空接觸 器像斷路器一樣動作。合閘線圈10將電樞17拉動為閉合，鎖閂彈簧18將鎖閂組件16推 到適當(dāng)位置，從而防止真空接觸器在合閘線圈10去激勵(lì)時(shí)斷開。接著，為了斷開真空接觸 器，激勵(lì)分閘線圈20，從而將鎖閂組件16拉離電樞17并允許反沖彈簧22斷開真空接觸器。
輔助觸頭——如24——被用于確定真空接觸器是閉合還是斷開。當(dāng)輔助觸頭 24工作時(shí)，其通常反映出主觸頭12的斷開或閉合狀態(tài)。在主觸頭12接觸、但還未被封入 (sealed in)時(shí)，輔助觸頭M典型地被設(shè)定為從斷開狀態(tài)變化到閉合狀態(tài)。換句話說，輔 助觸頭M用于報(bào)告主觸頭12的斷開或閉合位置。然而，由于磨損、破裂、硬件松動、導(dǎo)體斷 裂、或者導(dǎo)體開始松動或在維護(hù)中未被正確安裝，輔助觸頭M可給出主觸頭12的位置的錯(cuò) 誤的指示。在對中壓接觸器進(jìn)行首次激勵(lì)之前，對其進(jìn)行多種交接試驗(yàn)。下面對這些交接試 驗(yàn)的一些非限制性實(shí)例進(jìn)行討論。工頻介電耐受(或AC耐壓試驗(yàn))試驗(yàn)測試真空接觸器。示例性試驗(yàn)電壓為兩倍 的線間電壓加上2000VAC，施加60秒，擊穿放電(火花放電)為故障。例如，對于國際電工 委員會(IEC)，對于7. 2kV等級設(shè)備，電壓為20，000伏。真空完整性試驗(yàn)向真空斷路器兩端提供AC高壓試驗(yàn)。試驗(yàn)電壓隨特定真空斷路 器制造商的不同而不同。例如，該電壓可以為16，000VAC，施加時(shí)間為60秒，擊穿放電為故障。通過手工閉合真空接觸器并驗(yàn)證輔助觸頭M在真空斷路器14的主觸頭12閉合 的同時(shí)閉合，檢查輔助觸頭M的正常操作。真空接觸器通過使用輔助控制電力來閉合，并對接觸電阻進(jìn)行測量。例如，這對 IEC來說是強(qiáng)制性的，但對UL，CSA和NEMA來說是可選的。對所有電力連接的緊固性進(jìn)行機(jī)械檢查。這通過使用轉(zhuǎn)矩扳手依照制造商的說明 書來進(jìn)行。對所有電氣控制導(dǎo)體進(jìn)行檢查以驗(yàn)證其位于適當(dāng)?shù)奈恢貌⑶译娺B接是適當(dāng)?shù)鼐o 固的。對外殼的單元中真空接觸器的放置進(jìn)行檢查，并驗(yàn)證所有電力連接都是牢固的， 并且，如果進(jìn)行了栓接，栓接也按照制造商的規(guī)范進(jìn)行了扭轉(zhuǎn)。另外，驗(yàn)證所有控制連接是 牢固的。如果有機(jī)械互鎖的話，對其進(jìn)行檢查以確定其是否處于正常工作狀態(tài)。當(dāng)已知的電動機(jī)保護(hù)繼電器檢測到電動機(jī)問題(例如，但不限于，I2t ；接地故障) 時(shí)，保護(hù)繼電器發(fā)起接觸器的斷開并宣布跳閘。如果單相或三相電流繼續(xù)流動，則在適合的 時(shí)間延遲后，電動機(jī)保護(hù)繼電器激勵(lì)輸出，該輸出可被配置為斷開上游的電路分?jǐn)嗥?。已知由自動控制電?例如，可編程邏輯控制器(PLC)；分布式控制系統(tǒng)(DCS)) 在特定情況下告知接觸器進(jìn)行分?jǐn)唷？刂破鞔嬖诟倪M(jìn)的空間。進(jìn)一步地，包含控制器的系統(tǒng)存在改進(jìn)的空間。

發(fā)明內(nèi)容
相信已知的技術(shù)不知道如果控制電路已經(jīng)告知接觸器進(jìn)行分?jǐn)?，且接觸器沒有 分?jǐn)嗟截?fù)載的電流。另外，據(jù)信并不知道如果PLC、DCS或控制電路告知接觸器進(jìn)行分?jǐn)嗲译娏骼^續(xù) 流動，電動機(jī)保護(hù)繼電器將激勵(lì)可被配置為斷開上游電路分?jǐn)嗥鞯妮敵觥?br> 據(jù)信并不知道如果接觸器在相應(yīng)的控制電路要求接觸器分?jǐn)鄷r(shí)未能分?jǐn)嗲覜]有 分?jǐn)嗷蛉绻娏骼^續(xù)流動，則將告知上游電路分?jǐn)嗥鞣謹(jǐn)嘞鄳?yīng)的負(fù)載。根據(jù)公開內(nèi)容的方面，當(dāng)不管何種原因而發(fā)起控制器分?jǐn)?、并且電?例如，單相 或三相電流)繼續(xù)流動時(shí)，致動控制器輸出，其被構(gòu)造為使得遠(yuǎn)程電路分?jǐn)嗥鲾嚅_與控制 器的可分離觸頭串聯(lián)電連接的電力電路。另外，根據(jù)本公開內(nèi)容的其它方面，如果控制器被 確定為斷開，則控制器的可分離觸頭將再次閉合(例如，但不限于，以消除三相真空斷路器 中導(dǎo)致接觸器、電動機(jī)起動器和電動機(jī)控制中心損害的電弧放電以及電動機(jī)中對之產(chǎn)生損 害的單相運(yùn)行(single-phasing))。這些和其它需求通過公開內(nèi)容的實(shí)施方式得以滿足，其中，控制器檢測其多種故障。根據(jù)本公開內(nèi)容的一個(gè)方面，一種用于負(fù)載的控制器包含可分離觸頭；被構(gòu)造 為斷開以及閉合可分離觸頭的操作機(jī)構(gòu)；與操作機(jī)構(gòu)合作以斷開以及閉合可分離觸頭的處 理器電路；由處理器電路控制的輸出，該輸出被構(gòu)造為使得遠(yuǎn)程電路分?jǐn)嗥鲾嚅_與可分離 觸頭串聯(lián)電連接的電力電路，其中，處理器電路被構(gòu)造為對控制器未能控制負(fù)載進(jìn)行檢測 并對輸出進(jìn)行致動。處理器電路可包含處理器、存儲器、被構(gòu)造為檢測與可分離觸頭可操作地關(guān)聯(lián)的 電壓的第一傳感器以及被構(gòu)造為檢測流經(jīng)可分離觸頭的電流的第二傳感器；處理器可被構(gòu) 造為在存儲器中存儲所述控制器未能斷開或分?jǐn)嚯娏鞯脑?、控制器未能斷開或分?jǐn)嚯?流的時(shí)間和日期、施加給可分離觸頭的電壓、流經(jīng)可分離觸頭的電流。操作機(jī)構(gòu)可包含輔助觸頭；處理器電路可包含處理器；被構(gòu)造為檢測與可分離 觸頭操作性相關(guān)聯(lián)的電壓的第一傳感器；被構(gòu)造為檢測流經(jīng)可分離觸頭的電流的第二傳感 器；被構(gòu)造為每當(dāng)可分離觸頭意圖為斷開時(shí)就由處理器執(zhí)行的程序；該程序可被構(gòu)造為確 定電壓被施加到可分離觸頭、電流正在流經(jīng)可分離觸頭、輔助觸頭指示可分離觸頭為閉合 的，并做出響應(yīng)地對可分離觸頭進(jìn)行再次閉合并致動輸出。操作機(jī)構(gòu)可包含輔助觸頭；處理器電路可包含處理器，被構(gòu)造為檢測與可分離 觸頭可操作地關(guān)聯(lián)的電壓的第一傳感器；被構(gòu)造為檢測流經(jīng)可分離觸頭的電流的第二傳感 器；被構(gòu)造為每當(dāng)可分離觸頭意圖為斷開時(shí)就由處理器執(zhí)行的程序；程序可被構(gòu)造為確定 電壓被施加到可分離觸頭、電流正在流經(jīng)可分離觸頭、輔助觸頭指示可分離觸頭為斷開的， 并做出響應(yīng)地致動輸出。處理器電路可包含處理器；被構(gòu)造為檢測與可分離觸頭可操作地相關(guān)聯(lián)的電壓 的第一傳感器；被構(gòu)造為檢測流經(jīng)可分離觸頭的電流的第二傳感器；被構(gòu)造為每當(dāng)可分離 觸頭意圖為閉合時(shí)就由處理器執(zhí)行的程序；程序可被構(gòu)造為確定電壓被施加到可分離觸 頭、電流正在流經(jīng)可分離觸頭、輔助觸頭為斷開的，并做出響應(yīng)地指示輔助觸頭的故障。程序可進(jìn)一步被構(gòu)造為每當(dāng)所述可分離觸頭意圖為斷開時(shí)由處理器執(zhí)行，確定電 流并非正在流經(jīng)可分離觸頭、輔助觸頭為閉合的，并做出響應(yīng)地指示輔助觸頭的故障。處理器電路可包含處理器；被構(gòu)造為檢測流經(jīng)可分離觸頭的電流的傳感器；被 構(gòu)造為每當(dāng)可分離觸頭意圖為閉合時(shí)就由處理器執(zhí)行的程序；程序可被構(gòu)造為確定電流并 非正在流經(jīng)可分離觸頭、輔助觸頭為斷開的，并做出響應(yīng)地對操作機(jī)構(gòu)未能閉合可分離觸 頭進(jìn)行指示。
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作為本公開內(nèi)容的另一方面，控制器包含可分離觸頭；包含被構(gòu)造為斷開以及 閉合可分離觸頭的多個(gè)線圈的操作機(jī)構(gòu)；與所述多個(gè)線圈合作以斷開以及閉合可分離觸頭 的處理器；由處理器控制的輸出；由處理器控制的控制電路，其中，控制電路被構(gòu)造為使得 所述多個(gè)線圈斷開以及閉合可分離觸頭，且其中，處理器被構(gòu)造為檢測可分離觸頭的故障 并致動輸出。所述多個(gè)線圈可為一個(gè)線圈；操作機(jī)構(gòu)可進(jìn)一步包含被構(gòu)造為指示如線圈控制的 可分離觸頭的斷開狀態(tài)或閉合狀態(tài)的輔助觸頭；處理器可包含存儲器，存儲器具有與第一 電壓對應(yīng)的第一預(yù)定值和與第二電壓對應(yīng)的第二預(yù)定值，期望線圈在第一電壓處閉合可分 離觸頭，期望線圈在第二電壓處斷開可分離觸頭；控制電路可被構(gòu)造為向線圈施加電壓； 處理器可進(jìn)一步包含程序，該程序被構(gòu)造為，當(dāng)可分離觸頭閉合時(shí)，如果施加給線圈的電壓 大于第一預(yù)定值，或者當(dāng)可分離觸頭斷開時(shí)，如果施加給線圈的電壓大于第二預(yù)定值，則致 動輸出。作為本公開內(nèi)容的另一方面，一種控制器包含可分離觸頭；包含被構(gòu)造為斷開 以及閉合可分離觸頭的線圈和被構(gòu)造為對可分離觸頭的斷開狀態(tài)或閉合狀態(tài)進(jìn)行指示的 輔助觸頭的操作機(jī)構(gòu)；被構(gòu)造為檢測與可分離觸頭可操作地關(guān)聯(lián)的電壓的第一傳感器；被 構(gòu)造為檢測流經(jīng)可分離觸頭的電流的第二傳感器；與線圈合作以斷開以及閉合可分離觸頭 的處理器；由處理器控制的輸出，其中，處理器被構(gòu)造為檢測可分離觸頭或輔助觸頭的故障 并致動輸出。處理器可包含程序，該程序被構(gòu)造為每當(dāng)可分離觸頭意圖為閉合時(shí)由處理器執(zhí) 行；且該程序可被構(gòu)造為，由檢測到的電壓確定電壓被施加到可分離觸頭，由檢測到的電流 確定電流正在流經(jīng)可分離觸頭，并確定輔助觸頭指示可分離觸頭為斷開的，做出響應(yīng)地在 輸出上對輔助觸頭的故障進(jìn)行指示。處理器可包含程序，該程序被構(gòu)造為每當(dāng)可分離觸頭意圖為閉合時(shí)由處理器執(zhí) 行；該程序可被構(gòu)造為，由檢測到的電流確定電流并非正在流經(jīng)可分離觸頭，并確定輔助觸 頭指示可分離觸頭為斷開的，做出響應(yīng)地在輸出上對未能閉合可分離觸頭進(jìn)行指示。處理器可包含程序，該程序被構(gòu)造為每當(dāng)可分離觸頭意圖為斷開時(shí)由處理器執(zhí) 行；該程序可被構(gòu)造為，由檢測到的電流確定電流正在流經(jīng)可分離觸頭，并確定輔助觸頭指 示可分離觸頭為斷開的，做出響應(yīng)地再次閉合可分離觸頭并在輸出上對未能分?jǐn)嚯娏鬟M(jìn)行 指示。處理器可包含程序，該程序被構(gòu)造為，每當(dāng)可分離觸頭意圖為斷開時(shí)由處理器執(zhí) 行；該程序可被構(gòu)造為，由檢測到的電流確定電流正在流經(jīng)可分離觸頭，并確定輔助觸頭指 示可分離觸頭為閉合的，做出響應(yīng)地在輸出上指示操作機(jī)構(gòu)的故障。作為本公開內(nèi)容的另一方面，一種用于控制負(fù)載的系統(tǒng)包含控制器，包含可分離 觸頭、被構(gòu)造為斷開以及閉合可分離觸頭的操作機(jī)構(gòu)、與操作機(jī)構(gòu)合作以斷開以及閉合可 分離觸頭的處理器、由處理器控制的輸出，其中，處理器被構(gòu)造為對控制器未能控制負(fù)載進(jìn) 行檢測并對輸出進(jìn)行致動；電路分?jǐn)嗥?，其位于控制器的上游并響?yīng)于其輸出；與可分離 觸頭串聯(lián)電連接的電力電路，其中，電路分?jǐn)嗥鞅粯?gòu)造為，響應(yīng)于控制器的被致動的輸出， 斷開與可分離觸頭串聯(lián)電連接的電力電路。


結(jié)合附圖閱讀下文對優(yōu)選實(shí)施例的描述，可以獲得對所公開內(nèi)容的全面理解，其 中圖1是接觸器線圈、操作機(jī)構(gòu)和真空斷路器的簡化框圖；圖2是根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式的三極中壓接觸器的框圖；圖3是用于圖2的處理器的接觸器健康校準(zhǔn)程序的流程圖；圖4是用于圖2的處理器的接觸器健康測試程序的流程圖；圖5A-5B構(gòu)成了用于圖2的處理器的輔助觸頭和線圈健康測試程序的流程圖；圖6是圖2的接觸器線圈控制電路的原理框圖。
具體實(shí)施例方式在這里采用的術(shù)語“多個(gè)”應(yīng)當(dāng)表示一個(gè)或大于一個(gè)的整數(shù)個(gè)(即，復(fù)數(shù)個(gè))。這里采用的術(shù)語“處理器”表示能夠存儲、檢索和處理數(shù)據(jù)的可編程模擬和/或數(shù) 字裝置；計(jì)算機(jī)；工作站；個(gè)人電腦；微處理器；微控制器；微型計(jì)算機(jī)；中央處理單元；主 計(jì)算機(jī)；小型計(jì)算機(jī)；服務(wù)器；網(wǎng)絡(luò)處理器；或任何適合的處理裝置或設(shè)備。這里采用的術(shù)語“致動(activate) ”表示使其有效；引起實(shí)際的操作或結(jié)果；或者 使得輸出從無效狀態(tài)變?yōu)橛行顟B(tài)。這里采用的術(shù)語“低壓”應(yīng)當(dāng)表示任何小于約600Vms的電壓。這里采用的術(shù)語“中壓”應(yīng)當(dāng)表示任何大于低壓并且處于約600Vkms至約52kVKMS范 圍內(nèi)的電壓。 這里采用的術(shù)語“控制器”表示接觸器與保護(hù)繼電器的組合。這里采用的術(shù)語“保護(hù)繼電器”可包含例如但不限于，多個(gè)電流和/或電壓傳感 器，處理器電路，斷開以及閉合接觸器的控制電路。保護(hù)繼電器和/或電流和/或電壓傳感 器可以是接觸器的一部分或與接觸器分立。這里采用的術(shù)語“接觸器”包括例如但不限于，低壓接觸器；中壓接觸器；或者電 操作的低壓或中壓斷路器。接觸器可包含例如但不限于，操作機(jī)構(gòu)，多個(gè)可分離觸頭。接 觸器和斷路器還可包含輔助觸頭。本公開內(nèi)容結(jié)合例如三極真空接觸器的磁閉合接觸器來描述，但是本公開內(nèi)容也 可用于具有任意數(shù)量的極的寬廣范圍內(nèi)的控制器。例如但不限于，本公開內(nèi)容的方面可有 利地用于電操作的低壓或中壓斷路器。參見圖2，示出了示例性三極控制器或接觸器100。在該示例中，由處理器電路 106、傳感器IM與1 和控制電路1 構(gòu)成的保護(hù)繼電器是控制器或接觸器100的一部分。 然而，可以理解，這樣的保護(hù)繼電器可與接觸器分立，接觸器包含例如可分離觸頭102、操作 機(jī)構(gòu)104以及視情況可選的輔助觸頭114。示例性三極控制器或接觸器100包含可分離觸頭102，被構(gòu)造為斷開以及閉合可 分離觸頭102的操作機(jī)構(gòu)104(例如，示例性線圈116)，與操作機(jī)構(gòu)104協(xié)作以斷開以及閉 合可分離觸頭102的處理器電路106，由處理器電路106控制的輸出108。在圖2的示例中， 輸出108被構(gòu)造為使得遠(yuǎn)程電路分?jǐn)嗥?10(以假想線圖形示出)斷開與接觸器100的可 分離觸頭102串聯(lián)電連接的電力電路112(以假想線圖形示出)。如同將在下文中結(jié)合圖5A-5B更加詳細(xì)論述的那樣，處理器電路106被構(gòu)造為檢測接觸器100未能控制負(fù)載136的 故障并致動輸出108。示例 1像傳統(tǒng)中那樣，示例性操作機(jī)構(gòu)104可包含輔助觸頭114 (Ma)，輔助觸頭114被構(gòu) 造為對由線圈116控制的可分離觸頭102的斷開狀態(tài)或閉合狀態(tài)進(jìn)行指示。盡管示出了一 個(gè)線圈116，但本公開的內(nèi)容也可用于具有任意數(shù)量的線圈(例如但不限于，合閘線圈；分 閘線圈；機(jī)械鎖閂線圈)的接觸器。示例 2系統(tǒng)118包含遠(yuǎn)程電路分?jǐn)嗥?10、電力電路112和接觸器100。電路分?jǐn)嗥?10 位于接觸器100的上游并響應(yīng)其輸出108。電路分?jǐn)嗥?10被構(gòu)造為，響應(yīng)于接觸器100的 被致動的輸出108，斷開與可分離觸頭102串聯(lián)電連接的電力電路112。示例 3示例性處理器電路106可包含處理器120、存儲器122、被構(gòu)造為對與可分離觸頭 102可操作地關(guān)聯(lián)的電壓進(jìn)行檢測的第一傳感器124、被構(gòu)造為對流經(jīng)可分離觸頭102的電 流進(jìn)行檢測的第二傳感器126(例如，但不限于，多個(gè)羅戈夫斯基線圈)。處理器電路120與 線圈116協(xié)同工作以斷開以及閉合可分離觸頭102。處理器電路120或操作機(jī)構(gòu)104優(yōu)選 為包含由處理器120進(jìn)行控制的控制電路128。控制電路1 被構(gòu)造為使得線圈116斷開 以及閉合可分離觸頭102。處理器120被構(gòu)造為檢測可分離觸頭102(例如，多個(gè)真空斷路 器)和/或輔助觸頭114的故障并致動輸出108和/或警報(bào)輸出130。處理器電路106、控制電路1 和傳感器124及1 可以是、也可以不是接觸器100 的一部分。線圈116和輔助觸頭114是接觸器100的一部分。示例 4接觸器100未能控制負(fù)載136的故障可能是接觸器100的部件的故障，該部件例 如為構(gòu)成接觸器100的可分離觸頭102的多個(gè)真空斷路器。示例 5接觸器100可以是中壓真空接觸器。示例 6接觸器100未能控制負(fù)載136的故障可能是接觸器100的部件的故障，該部件例 如為操作機(jī)構(gòu)104，其包含輔助觸頭114。示例 7存儲器122可包含與第一電壓對應(yīng)的第一預(yù)定值132和與第二電壓相對應(yīng)的第二 預(yù)定值134，預(yù)期線圈116在第一電壓處閉合可分離觸頭102，預(yù)期線圈116在第二電壓處 斷開可分離觸頭102。示例 8在接觸器100的初始設(shè)置和試驗(yàn)期間，進(jìn)行試驗(yàn)(聯(lián)系圖3參見下文的示例10) 以驗(yàn)證“初始安裝的”拾取和開斷電壓。該試驗(yàn)可通過改變控制電路128的輸出以確定接 觸器100在什么拾取電壓等級下閉合以及接觸器100在什么開斷電壓等級下斷開而完成， 其中，控制電路1 可以是例如但不限于脈沖寬度調(diào)制(PWM)線圈控制電路。在隨后的維護(hù)期間或之后(例如但不限于，在系統(tǒng)停機(jī)維護(hù)期間；在接觸器的維護(hù)期間或之后)，接觸器處理器120改變(聯(lián)系圖4參見下文的示例11)PWM線圈控制電路 128的輸出并確定接觸器100在什么拾取電壓等級下閉合以及接觸器100在什么開斷電壓 等級下斷開。如果這些電壓中的任意一個(gè)相應(yīng)地與對應(yīng)的“初始安裝的”拾取和開斷電壓 顯著不同，例如可在輸出130上輸出適當(dāng)?shù)膱?bào)警消息或其它適合的警報(bào)。這通知維護(hù)人員 或其它操作人員或用戶哪個(gè)電壓已經(jīng)改變，以及，視情況可選地，能夠?qū)Ω綦x可能的問題源 頭的多種附加試驗(yàn)提出建議。示例 9多種因素影響了對一個(gè)真空斷路器中的真空度下降的檢測。例如，海平面的大氣 壓力為每平方英寸14. 7磅(PSI)。400A，7.2kV的真空斷路器的波紋管(bellows)為約2 平方英寸。為了將該真空斷路器拉至斷開需要海平面處的大約30磅的力。用于啟動三相 電動機(jī)(參見例如圖2的三相負(fù)載136)的真空接觸器(參見例如圖2的接觸器100)具有 由共用軸組件(參見例如圖1的共用軸組件26)操作的三個(gè)真空斷路器(參見例如圖2的 可分離觸頭102)。這些力通過在接觸器線圈116去激勵(lì)時(shí)將三個(gè)真空斷路器保持為斷開的 反沖彈簧(參見例如圖1的反沖彈簧22)得以平衡。在高度3000英尺處，大氣壓力為13. 2PSI，在高度9000英尺處，大氣壓力為 10. 3PSI。因此，在該示例中有必要對最終海拔進(jìn)行補(bǔ)償。在不同的氣候條件下，大氣壓力在正常高壓和正常低壓條件之間可能改變約 士3%。然而，在颶風(fēng)中，大氣壓力可能下降高達(dá)_7%。拾取電壓——其為閉合和封入真空斷路器所需的電壓——可能在真空接觸器之 間從約75伏的高電壓變化到約60伏的低電壓。其為真空接觸器制造中的許多容許誤差和 變量的函數(shù)。在組裝之后，拾取電壓不變。因此，在該示例中，有必要對真空接觸器原始拾 取電壓進(jìn)行補(bǔ)償。另一變量是有多少真空斷路器具有完全的真空個(gè)具有三個(gè)良好的真空斷路器的 真空接觸器閉合需要例如65伏。對于一個(gè)真空斷路器有真空度下降的情況，真空接觸器需 要例如80伏來閉合。對于兩個(gè)真空斷路器有真空度下降的情況，真空接觸器需要例如100 伏來閉合。示例 10參見圖3，示出了接觸器健康校準(zhǔn)程序200。例如，可在圖2的接觸器100的最初 現(xiàn)場交接期間對拾取電壓進(jìn)行校準(zhǔn)。對于真空接觸器，檢查和驗(yàn)證真空的完整性、輔助觸頭 的操作、鎖閂機(jī)構(gòu)(參見例如圖1的鎖閂組件16)的正確操作——如果提供了的話，對于電 樞止動組件(參見例如圖1的電樞止動組件2)，檢查和驗(yàn)證其是否位于正確的位置。例如， 如果電樞止動組件變得松動，則這將增大閉合接觸器100所需的線圈電壓。可以以與對于 真空斷路器的真空度下降情況相同的方式對該情形進(jìn)行檢查。當(dāng)真空接觸器100被安裝并且由控制電力進(jìn)行激勵(lì)時(shí)，執(zhí)行程序200。在此之前， 對真空接觸器100進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕唤釉囼?yàn)，并且真空接觸器安裝在合適的外殼的相應(yīng)單元 中。首先，在202中，圖2的處理器120使用電壓傳感器124來測量三相線路電壓 204中的每一個(gè)。接著，在206中，如果存在任意線路電壓，則程序200在退出之前在輸出 130(例如，顯示器)上顯示出適當(dāng)?shù)南?例如，“準(zhǔn)備好”)?！皽?zhǔn)備好”意味著當(dāng)接觸器100閉合時(shí)，對應(yīng)的負(fù)載136將被激勵(lì)。否則，在210中，確定是否沒有在前記錄的線圈電壓 試驗(yàn)數(shù)據(jù)132、134(例如但不限于，在存儲器122中在一開始存有空值)。如果否，則在214 中，程序200在輸出130上顯示適當(dāng)?shù)南?例如，“需要接觸器校準(zhǔn)試驗(yàn)，按開始”)。否則， 在212中，程序200在退出之前在輸出130上顯示適當(dāng)?shù)南?例如，“沒有線路電壓”)。214之后，在216中，檢查所按下的開始按鈕218的致動。該試驗(yàn)僅在去激勵(lì)電路 上進(jìn)行，這是因?yàn)橛|頭閉合緩慢并且可能發(fā)生熔焊。如果被致動，則在220中，處理器120 通過增大提供給線圈控制電路128的PWM導(dǎo)通時(shí)間比例來增大線圈電壓。接著，在222中， 確定輔助觸頭114是否閉合。如果否，則重復(fù)220。否則，在224中，測量或計(jì)算(例如，由 提供給線圈控制電路128的PWM導(dǎo)通時(shí)間比例)線圈電壓。接著，在226中，處理器120調(diào) 節(jié)該值以補(bǔ)償大氣壓力的預(yù)期變化，并在2 處將之記錄為不被超過的合閘線圈電壓132。 接著，在230中，處理器120開始通過調(diào)節(jié)PWM導(dǎo)通時(shí)間比例來降低線圈電壓。接著，在232 中，確定輔助觸頭114是否斷開。如果否，則重復(fù)230。否則，在234中，處理器120計(jì)算/ 測量線圈電壓，并且，在236中，調(diào)節(jié)該值以補(bǔ)償?shù)涂刂齐娐冯妷?例如，但不限于，對應(yīng)于 45到60伏范圍內(nèi)的開斷電壓)中的預(yù)期變化，并且，在238中，在程序200退出之前將之記 錄為不被超過的分閘線圈電壓134。在2M和234中，盡管處理器120可測量線圈電壓，但獲知PWM導(dǎo)通時(shí)間比例的導(dǎo) 通時(shí)間百分比并計(jì)算電壓更為簡單。當(dāng)輔助觸頭114閉合或斷開時(shí)，處理器120獲知導(dǎo)通 百分比，并因此得到施加給線圈116的電壓。由此，所施加的線圈電壓響應(yīng)于程序200增大 /減小提供給PWM控制電路128的PWM導(dǎo)通時(shí)間比例而增大/減少。在2 和236中，在任一區(qū)域中大氣壓力正常改變的最大值為約士3%。將導(dǎo)通 時(shí)間百分比乘以適當(dāng)?shù)念A(yù)定值(例如，但不限于，1. 10 ；限制誤跳間和/或報(bào)警的數(shù)量的值； 任意適合的值)以達(dá)到不被超過的對應(yīng)電壓132、134。這也補(bǔ)償了源電壓中的變化。處理 器120將結(jié)果得到的值132，134存儲在存儲器122中，以便由圖4的程序300在此之后取 回。示例 11參見圖4，示出了接觸器健康試驗(yàn)程序300。該程序300在301處基于適當(dāng)?shù)闹芷?性(例如，但不限于，六個(gè)月；一年；任意適當(dāng)?shù)臅r(shí)間)開始。接著，在302中，處理器120測 量來自圖2的電壓傳感器124的三相線路電壓304中的每一個(gè)。接著，在306中，如果存在 任何線路電壓，則程序300在308處退出。否則，在310中，確定預(yù)定的試驗(yàn)周期(例如，但 不限于，六個(gè)月；任意適當(dāng)?shù)臅r(shí)間)是否已經(jīng)經(jīng)過。如果否，則程序300在312處退出。否 則，在314中，將適合的消息或其它適合的指示在輸出130(例如，但不限于，顯示器)上輸 出(例如，但不限于，“推薦接觸器健康試驗(yàn)，按開始”)。接著，在316中，檢查圖2的開始按 鈕218的致動。如果被致動，則在318中，處理器120通過增大提供給線圈控制電路128的 PWM導(dǎo)通時(shí)間比例來增大線圈電壓。接著，在320中，確定輔助觸頭(Ma)114是否閉合。如 果否，則重復(fù)318。否則，在332中，測量線圈電壓(例如，如在圖3的224，234中所做的)。 接著，在3M中，如果測量得到的線圈電壓大于在圖2的存儲器122中存儲的合閘線圈電壓 132，則在326中，在輸出130上致動報(bào)警(例如，但不限于，“線圈合閘電壓過高”)，并在程 序300退出之前在3 處將該事件記錄入日志。例如，真空度下降或電樞止動松動可能會 導(dǎo)致相對較高的線圈合閘電壓。
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另一方面，如果測量得到的線圈電壓小于或等于所存儲的合閘線圈電壓132，則在 330中，處理器120通過減少給線圈控制電路128的PWM導(dǎo)通時(shí)間比例來減少線圈電壓。接 著，在332中，確定輔助觸頭(Ma)114是否斷開。如果否，則重復(fù)330。否則，在334中，對線 圈電壓進(jìn)行測量(例如，如同在圖3的224，234中所做的那樣)。其次，在336中，如果所測 量的線圈電壓大于所存儲的分?jǐn)嚯妷?34，則在340中，在輸出130處致動報(bào)警(例如，但 不限于，“線圈分閘電壓過高”)，并在程序300退出之前在342處將該事件記錄入日志。例 如，錯(cuò)誤調(diào)節(jié)的電樞板或真空度的下降可能導(dǎo)致較高的線圈分閘電壓。否則，如果所測量的 線圈電壓小于或等于所存儲的分閘電壓134，則程序300在338處退出。通過在318、320中首次閉合接觸器100、此后在330中持續(xù)減少提供給線圈116的 電壓、直至輔助觸頭114在332中斷開，在334中對開斷電壓進(jìn)行測量。隨后，在336中將 開斷電壓與在接觸器100的現(xiàn)場交接時(shí)校準(zhǔn)的值134進(jìn)行比較。在對線圈磁體組件的正確 對齊和輔助觸頭114的操作進(jìn)行檢查和驗(yàn)證之后，開斷電壓在接觸器100的最初現(xiàn)場交接 期間被校準(zhǔn)。示鑼 Ij 12參見圖5A-5B，示出了輔助觸頭和線圈健康試驗(yàn)程序400。每當(dāng)圖2的接觸器100 閉合時(shí)，程序400在401處開始運(yùn)行。例如，當(dāng)輔助觸頭(Ma) 114未閉合和/或負(fù)載電流未 開始流動時(shí)，可以檢測出線圈116的潛在問題。首先，在402中，處理器120使用圖2的電壓傳感器IM來測量三相線路電壓404 中的每一個(gè)。接著，在406中，處理器120檢查閉合接觸器命令407(圖幻。如果閉合命令 407有效并且所有系統(tǒng)電壓都存在，則在408中，處理器120通過將適合的閉合PWM導(dǎo)通時(shí) 間值提供給控制電路1 來命令接觸器100閉合。如果不是全部三個(gè)系統(tǒng)電壓都存在，則 將不允許接觸器100閉合并且將宣布存在報(bào)警情況(例如，“沒有線電壓”)。否則，重復(fù) 406。接著，在410中，處理器使用三相電流傳感器1 來測量三相負(fù)載電流412。接著，在 414中，確定是否對于全部相有負(fù)載電流流動。如果是，則在416中，確定輔助觸頭(Ma)114 是否閉合。如果否，則在418中宣布報(bào)警事件(例如，“輔助觸頭故障警報(bào)”)并在程序400 退出之前在420處將該事件記錄入日志。例如但不限于，繼續(xù)對此以及其他警報(bào)和/或跳 閘進(jìn)行顯示，直至復(fù)位。步驟414實(shí)質(zhì)上是從所檢測到的電流判斷接觸器100是否閉合。示例接觸器100 具有三個(gè)聯(lián)合操作并同時(shí)閉合的真空斷路器。在402中考慮系統(tǒng)電壓。如果有任一電流流 過，則認(rèn)為接觸器100已經(jīng)閉合。因此，對示例的三相電路，正常情況下有全部三相電流流 動。如果僅有一個(gè)電流流動，則存在接地故障并且，處理器120從程序400跳轉(zhuǎn)，并考慮等 級更高的接地故障狀況并跳閘。如果僅有兩個(gè)電流流動，則處理器120從程序400跳轉(zhuǎn)，處 理更高優(yōu)先級別的單相運(yùn)行狀況并跳間。因此，通常來說，當(dāng)全部三個(gè)電流流動時(shí)，處理器 120繼續(xù)程序400。然而，將會明了，本公開的內(nèi)容可以用于具有任意相數(shù)的接觸器。另一方面，在對于全部相存在示例性系統(tǒng)電壓時(shí)，如果三相電流中的任何一個(gè)都 沒有流動，則在422中，確定輔助觸頭(Ma)114是否閉合。如果否，則在4M處宣布報(bào)警事 件(例如，“閉合失敗警報(bào)”)并在程序400退出之前在4 處將該事件記錄入日志。例如 但不限于，該事件可能由機(jī)械互鎖(未示出)阻塞(例如但不限于，如果被不正確地調(diào)節(jié)) 接觸器100并防止其閉合或由線圈故障而引起。否則，在428中，如果輔助觸頭114正確閉合，則程序400退出。在416中，如果輔助觸頭114閉合，則在430中，處理器120檢查斷開接觸器命令 431 (圖2)。如果斷開命令431有效，則在432中，處理器120通過從控制電路128撤除PWM 導(dǎo)通時(shí)間值來命令接觸器100斷開。否則，重復(fù)430。接著，在434中，全部系統(tǒng)電壓都存 在，但是如果沒有任何檢測到的負(fù)載電流流動，則在436中，確定輔助觸頭(Ma)114是否閉 合。如果否，則在438中，程序400退出。否則，在440中宣布報(bào)警事件(例如，“輔助觸頭 故障”)并在程序400退出之前在442處對該事件進(jìn)行記錄。在434的“否”分支，確定沒有任何負(fù)載電流流動并且接觸器100分?jǐn)嗔巳控?fù)載 電流。然而，在434的“是”分支，檢測到至少有一個(gè)負(fù)載電流流動。在該情況下，如同將結(jié)合 445所解釋的那樣，由于在至少兩個(gè)示例性真空斷路器中產(chǎn)生了電弧放電，對示例性的三相 接觸器100進(jìn)行再次閉合。這里，電動機(jī)起動器(未示出)失去了對負(fù)載的控制，并需要上 游電路分?jǐn)嗥?10來分?jǐn)嚯娏﹄娐?12，因?yàn)榻佑|器100不能分?jǐn)嚯娏﹄娐?12。然而，可 以理解，本公開的內(nèi)容可用于具有任意相數(shù)的接觸器。與步驟414不同，步驟434和444到 450或者444到456優(yōu)先于處理接地故障(一個(gè)電流流動)或單相運(yùn)行(兩個(gè)電流流動) 的其它程序(未示出)。再次，在434中，程序400的這一部分在接觸器100意圖為斷開時(shí)運(yùn)行。在此，全 部系統(tǒng)電壓都存在，并且如果檢測到任一電流流動，則在444中，確定輔助觸頭(Ma)114是 否閉合。如果否，則在445中，接觸器100再次閉合。設(shè)置該步驟是因?yàn)椋绻佑|器100 意圖為斷開但仍有電流流動且輔助觸頭114指示其為斷開的，則聽任接觸器斷開可導(dǎo)致故 障真空斷路器的外殼破裂并導(dǎo)致接觸器、電動機(jī)起動器(未示出)和電動機(jī)控制中心(未 示出)受損。通過重新閉合接觸器，真空斷路器不會破裂，并且這樣的損害不會發(fā)生。由于 電動機(jī)起動器已經(jīng)失去了對負(fù)載的控制，接下來的步驟450提供了分?jǐn)嚯娐贩謹(jǐn)嗥?10(圖 2)的能力。這允許用戶在限制金錢損失時(shí)將負(fù)載改變到另一電動機(jī)控制中心。在該故障情 形下，盡管不是立刻喪失全部三個(gè)真空斷路器，但是一個(gè)喪失，另外兩個(gè)對負(fù)載進(jìn)行分?jǐn)唷?然而，當(dāng)?shù)诙€(gè)真空斷路器故障時(shí)，電流繼續(xù)流入兩根電動機(jī)引線。這將導(dǎo)致三相電動機(jī)單 相運(yùn)行，從而增大兩個(gè)激勵(lì)相的電流，并損壞或者燒毀或以其他方式破壞電動機(jī)。這防止了 真空斷路器罩(envelope)的故障，否則該故障可導(dǎo)致對接觸器100、電動機(jī)起動器(未示 出)、電動機(jī)控制中心(未示出)和/或電動機(jī)/負(fù)載造成不可修復(fù)的損壞。通過再次閉合 接觸器100，電動機(jī)使得全部三相被激勵(lì)，電流將保持在以前所處于的原位，并且電動機(jī)將 繼續(xù)工作，直至分?jǐn)嚯娐贩謹(jǐn)嗥?10將其關(guān)斷。接著，在446中，宣布跳閘并在輸出130(例如，顯示器)上進(jìn)行指示(例如，顯示 “跳閘-真空斷路器未能斷開”)。接著，在448中，對該事件進(jìn)行報(bào)警或記錄(例如，“跳 閘-真空斷路器未能斷開”)，并且在450中，在程序400退出之前激勵(lì)接觸器故障繼電器 451(圖2)。如果相應(yīng)的電路在輸出108(如圖2中所示)上被配置，則接觸器故障繼電器 451引起上游電路分?jǐn)嗥?10跳閘。否則，在444中，如果輔助觸頭114閉合，則在452中，宣布進(jìn)行跳閘并在輸出 130(例如，顯示器)上進(jìn)行指示(例如，顯示“跳閘-接觸器未能斷開”)。這使得未能斷開 或分?jǐn)嚯娏鞯脑?、未能斷開或分?jǐn)嚯娏鞯臅r(shí)間和日期、跳閘時(shí)來自電壓傳感器124的當(dāng) 前三相電壓和來自電流傳感器126的三相電流被記錄，并使得在該事件之前以及之后的三相電壓和三相電流的快照(snapshot)被儲存在存儲器122中。例如但不限于，這些動作是 對于這一以及其他跳間和/或報(bào)警事件而進(jìn)行的。接著，在4M中，對事件進(jìn)行報(bào)警或者記 錄(例如，“跳閘-接觸器未能斷開”)，并且在456中，在程序400退出之前激勵(lì)接觸器故障 繼電器451。如果相應(yīng)的電路在輸出108(如圖2中所示)上被配置，則接觸器故障繼電器 451使得上游電路分?jǐn)嗥?10跳閘。示例 13參見圖6，操作機(jī)構(gòu)104包含控制電路1 和線圈116。處理器120和控制電路 1 優(yōu)選使得線圈116的反電動勢(EMF)立即減小以減少可分離觸頭102的分?jǐn)鄷r(shí)間。示例性的控制電路1 包含電容器150、如場效應(yīng)晶體管(FET) 502的開關(guān)、用于驅(qū) 動FET 502的脈沖寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動器504。當(dāng)PWM驅(qū)動器504開通FET 502時(shí)，二極管 506反向偏置并且不導(dǎo)通。另一方面，當(dāng)PWM驅(qū)動器504關(guān)斷FET 502時(shí)，線圈116的反電 動勢使得二極管506正向偏置并導(dǎo)通流經(jīng)線圈116的環(huán)流直至FET 502再次開始導(dǎo)通。該 環(huán)流使得可分離觸頭102保持閉合直至FET 502再次開始導(dǎo)通。示例性控制電路1 還包含合適的充電電路，如示例性的全波橋508，用來從控制 電壓510對電容器500充給足夠的能量，以便至少對于控制電壓510喪失后的預(yù)定時(shí)間使 可分離觸頭102保持閉合并使處理器120保持為可運(yùn)行的。在激勵(lì)線圈116之后，在接觸 器閉合操作期間，PWM驅(qū)動器504對于預(yù)定時(shí)間將提供給線圈116的電壓降低至預(yù)定電壓， 該預(yù)定電壓將可分離觸頭102保持為閉合?？刂齐娐? 還包含第二開關(guān)，其與第一 FET 502串聯(lián)電連接，例如為示例性的 FET 512;瞬態(tài)吸收器(transorb) 514，其與線圈116并聯(lián)電連接。處理器120通過使得第 二 FET 512關(guān)斷來斷開可分離觸頭102。FET 512的關(guān)斷使得線圈116的反向EMF以預(yù)定 電壓通過瞬態(tài)吸收器514導(dǎo)通，這使得可分離觸頭102在預(yù)定時(shí)間后斷開。示例性控制電壓510可以為例如但不限于120VAC、125VDC或240VAC。例如，該電 壓510優(yōu)選對電容器500充給足夠的能量，以便對于控制電壓510喪失后的約300毫秒使 接觸器100保持閉合并使處理器120保持為可運(yùn)行。當(dāng)處理器120接收到閉合接觸器命令407(圖2、時(shí)，其使得PWM驅(qū)動器504以具 有適合導(dǎo)通時(shí)間的PWM信號516開通FET 502。處理器120還使得FET驅(qū)動器518開通第 二 FET 512。PWM信號516的非限制性示例性速率為約1000Hz。因此，示例性控制電路為脈沖寬度調(diào)制控制電路128，其被構(gòu)造為響應(yīng)于圖3和4 的增大提供給脈寬調(diào)制控制電路1 的脈沖寬度調(diào)制導(dǎo)通時(shí)間比例的程序200、300來增大 施加給線圈116的電壓。如果適合，程序200，300能在輔助觸頭114(圖2)指示可分離觸 頭102的閉合狀態(tài)時(shí)或在它們指示可分離觸頭102的斷開狀態(tài)時(shí)，確定所施加的電壓。本公開的內(nèi)容可以驗(yàn)證接觸器線圈116的拾取和開斷電壓，這些電壓是接觸器健 康的好指標(biāo)。通過檢測接觸器100的控制負(fù)載136的故障，上游電路分?jǐn)嗥?10可斷開電力 電路112，從而防止下游電動機(jī)起動器(未示出)、電動機(jī)負(fù)載電纜(未示出)或負(fù)載(例 如，136)受到不可修復(fù)的損壞。在已知的現(xiàn)有方案下，只有當(dāng)電動機(jī)過載繼電器要求跳閘并 且電流繼續(xù)流動時(shí)，才能得知接觸器或其部件發(fā)生了故障。本公開的內(nèi)容能夠檢測出并顯 示接觸器誤操作的原因。這使得能夠迅速采用正確動作，這是因?yàn)橐呀?jīng)知道了原因并且不 需要進(jìn)行廣泛和昂貴的工程調(diào)查。
例如在三相系統(tǒng)中，本公開的內(nèi)容可以檢測出單個(gè)真空斷路器(例如，102)的真 空度下降，并允許安排維修時(shí)間，而不是一直等到第二個(gè)真空斷路器(例如，102)的真空度 下降并發(fā)生災(zāi)難性的故障(例如，接觸器、電動機(jī)起動器和/或電動機(jī)的損失)。本公開的內(nèi)容還可以檢測出接觸器100是否粘閉(stuck closed)(例如，接觸器 電樞(例如，圖1的17)粘閉；鎖閂組件(例如，圖1的16)沒有解開鎖閂；反沖彈簧(例 如，圖1的22)破損；電樞板(例如，圖1的6)與線圈芯(例如，圖1的8)之間有粘性物質(zhì)， 從而阻礙了其斷開)。在每種情況下，接觸器100都失去了保護(hù)負(fù)載136和電力電路112不 受過電流和故障的能力。因此，接觸器故障繼電器451被激勵(lì)并且有效輸出108使得上游 電路分?jǐn)嗥?10跳閘。本公開的內(nèi)容可進(jìn)一步對可分離觸頭102和/或輔助觸頭114的故障進(jìn)行檢測和報(bào)警。盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了本公開的特定實(shí)施方式，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，根據(jù) 本公開的全面教導(dǎo)可以開發(fā)出對這些細(xì)節(jié)的多種更改和替換。由此，所公開的具體配置僅 僅是示例性的，而不對公開內(nèi)容的范圍進(jìn)行限制，該范圍由所附權(quán)利要求及其任意義及全 部等價(jià)內(nèi)容的全部廣度給出。
0125]附圖標(biāo)記列表0126]2電樞止動組件0127]4氣隙0128]6電樞板0129]8芯0130]10線圈0131]11觸頭間隙0132]12主觸頭0133]14真空斷路器0134]16可選機(jī)械鎖閂附加裝置或組件0135]17電樞0136]18鎖閂彈簧0137]20分閘線圈0138]22反沖彈簧0139]24輔助觸頭0140]26共用軸組件0141]100三極控制器或接觸器0142]102可分離觸頭0143]104操作機(jī)構(gòu)0144]106處理器電路0145]108輸出0146]110遠(yuǎn)程電路分?jǐn)嗥?147]112電力電路0148]114輔助觸頭(Ma)
116 線圈118 系統(tǒng)120處理器122存儲器IM第一傳感器1 第二傳感器(例如，多個(gè)羅戈夫斯基線圈)1 控制電路130警報(bào)輸出132第一預(yù)定值134第二預(yù)定值136三相負(fù)載200接觸器健康校準(zhǔn)程序202 步驟204三相系統(tǒng)電壓206 步驟208 步驟210 步驟212 步驟214 步驟216 步驟218 步驟220 步驟222 步驟2 步驟226 步驟228 步驟230 步驟232 步驟2；34 步驟236 步驟238 步驟300接觸器健康測試程序301 步驟302 步驟304三相系統(tǒng)電壓306 步驟308 步驟310 步驟312 步驟0188]314步驟0189]316步驟0190]318步驟0191]320步驟0192]322步驟0193]324步驟0194]326步驟0195]328步驟0196]330步驟0197]332步驟0198]334步驟0199]336步驟0200]338步驟0201]400輔助觸頭和線圈0202]401步驟0203]402步驟0204]404三相系統(tǒng)電壓0205]406步驟0206]407閉合接觸器命令0207]408步驟0208]410步驟0209]412三相負(fù)載電流0210]414步驟0211]416步驟0212]418步驟0213]420步驟0214]422步驟0215]424步驟0216]426步驟0217]428步驟0218]430步驟0219]431斷開接觸器命令0220]432步驟0221]434步驟0222]436步驟0223]438步驟0224]440步驟0225]442步驟0226]444步驟
445 步驟446 步驟448 步驟450 步驟451接觸器故障繼電器452 步驟454 步驟456 步驟500電容器502開關(guān)，如場效應(yīng)晶體管(FET)504脈沖寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動器506 極管508充電電路，如示例性的全波橋510控制電壓512第二開關(guān)，如示例性的FET514 第二 FET516PWM 信號518FET 驅(qū)動器
權(quán)利要求
1.一種用于負(fù)載(136)的控制器(100)，所述控制器包含可分離觸頭(102)；操作機(jī)構(gòu)(104)，被構(gòu)造為斷開以及閉合所述可分離觸頭；處理器電路(106)，與所述操作機(jī)構(gòu)合作以斷開以及閉合所述可分離觸頭；以及輸出(108)，由所述處理器電路控制，所述輸出被構(gòu)造為使得遠(yuǎn)程電路分?jǐn)嗥?110)斷 開與所述可分離觸頭串聯(lián)電連接的電力電路(112)，其中，所述處理器電路被構(gòu)造為(400)檢測所述控制器未能控制負(fù)載的故障并致動所 述輸出。
2.權(quán)利要求1的控制器(100)，其中，所述控制器的所述檢測到的故障046；452)為所 述控制器未能斷開或分?jǐn)嚯娏鞯墓收稀?br> 3.權(quán)利要求2的控制器(100)，其中，所述處理器電路包含處理器(120)、存儲器 (122)、被構(gòu)造為檢測與所述可分離觸頭操作性相關(guān)聯(lián)的電壓的第一傳感器(124)以及被 構(gòu)造為檢測流經(jīng)所述可分離觸頭的電流的第二傳感器(126)；且其中，所述處理器被構(gòu)造 為046 ；452)在所述存儲器中存儲所述控制器未能斷開或分?jǐn)嚯娏鞯乃龉收系脑?、?述控制器未能斷開或分?jǐn)嚯娏鞯臅r(shí)間和日期、施加給所述可分離觸頭的電壓、流經(jīng)所述可 分離觸頭的電流。
4.權(quán)利要求1的控制器(100)，其中，所述操作機(jī)構(gòu)包含輔助觸頭(114)；其中，所述處 理器電路包含處理器(120)、被構(gòu)造為檢測與所述可分離觸頭操作性相關(guān)聯(lián)的電壓的第一 傳感器(IM)、被構(gòu)造為檢測流經(jīng)所述可分離觸頭的電流的第二傳感器(1 )、被構(gòu)造為每 當(dāng)所述可分離觸頭意圖為斷開時(shí)由所述處理器執(zhí)行的程序G00)；且其中，所述程序被構(gòu) 造為(402，406，434，444，456)確定電壓被施加到所述可分離觸頭、電流正在流經(jīng)所述可分 離觸頭、所述輔助觸頭指示所述可分離觸頭為閉合，并做出響應(yīng)地致動所述輸出。
5.權(quán)利要求4的控制器(100)，其中，所述處理器電路進(jìn)一步被構(gòu)造為對所述控制器未 能斷開的所述故障進(jìn)行報(bào)警GM)。
6.權(quán)利要求1的控制器(100)，其中，所述操作機(jī)構(gòu)包含輔助觸頭(114)；其中，所述處 理器電路包含處理器(120)、被構(gòu)造為檢測與所述可分離觸頭操作性相關(guān)聯(lián)的電壓的第一 傳感器(IM)、被構(gòu)造為檢測流經(jīng)所述可分離觸頭的電流的第二傳感器(1 )、被構(gòu)造為每 當(dāng)所述可分離觸頭意圖為斷開時(shí)由所述處理器執(zhí)行的程序G00)；且其中，所述程序被構(gòu) 造為(402，406，434，444，450)確定電壓被施加到所述可分離觸頭、電流正在流經(jīng)所述可分 離觸頭、所述輔助觸頭指示所述可分離觸頭為斷開的，做出響應(yīng)地重新閉合所述可分離觸 頭并致動所述輸出。
7.權(quán)利要求6的控制器(100)，其中，所述處理器電路進(jìn)一步被構(gòu)造為對所述控制器未 能斷開的所述故障進(jìn)行報(bào)警G48)，所述故障為所述可分離觸頭的故障。
8.權(quán)利要求1的控制器(100)，其中，所述控制器的所述故障為所述控制器的部件的故 障；且其中，所述控制器的所述部件為真空斷路器(102)，其構(gòu)成所述控制器的所述可分離 觸頭。
9.權(quán)利要求1的控制器(100)，其中，所述控制器為中壓真空控制器(100)；且其中，所 述可分離觸頭包含真空斷路器(102)。
10.權(quán)利要求1的控制器(100)，其中，所述控制器的所述故障為所述控制器的部件的故障；其中，所述控制器的所述部件為所述操作機(jī)構(gòu)(104)；且其中，所述操作機(jī)構(gòu)包含輔 助觸頭(114)。
11.權(quán)利要求10的控制器(100)，其中，所述處理器電路包含處理器(120)、被構(gòu)造為檢 測與所述可分離觸頭操作性相關(guān)聯(lián)的電壓的第一傳感器(124)、被構(gòu)造為檢測流經(jīng)所述可 分離觸頭的電流的第二傳感器(126)、被構(gòu)造為每當(dāng)所述可分離觸頭意圖為閉合時(shí)由所述 處理器執(zhí)行的程序G00)；且其中，所述程序被構(gòu)造為(402，406，414，416，418)確定電壓被 施加到所述可分離觸頭、電流正在流經(jīng)所述可分離觸頭、所述輔助觸頭為斷開的，并做出響 應(yīng)地指示所述輔助觸頭的故障。
12.權(quán)利要求11的控制器(100)，其中，所述程序進(jìn)一步被構(gòu)造為(43 每當(dāng)所述可分 離觸頭意圖為斷開時(shí)由所述處理器執(zhí)行，確定034，436，440)電流并非正在流經(jīng)所述可分 離觸頭、所述輔助觸頭為閉合的，并做出響應(yīng)地指示所述輔助觸頭的故障。
13.權(quán)利要求10的控制器(100)，其中，所述處理器電路包含處理器(120)、被構(gòu)造為檢 測流經(jīng)所述可分離觸頭的電流的傳感器(1 )、被構(gòu)造為每當(dāng)所述可分離觸頭意圖為閉合 時(shí)由所述處理器執(zhí)行的程序G00)；且其中，所述程序被構(gòu)造為(414，422，424)確定電流并 非正在流經(jīng)所述可分離觸頭、所述輔助觸頭為斷開的，并做出響應(yīng)地指示所述操作機(jī)構(gòu)未 能閉合所述可分離觸頭的故障。
14.一種控制器(100)，包含可分離觸頭(102)；操作機(jī)構(gòu)(104)，包含被構(gòu)造為斷開以及閉合所述可分離觸頭的多個(gè)線圈(116)；處理器(120)，與所述多個(gè)線圈合作以斷開以及閉合所述可分離觸頭；由所述處理器控制的輸出(108)；以及由所述處理器控制的控制電路(1 ),其中，所述控制電路被構(gòu)造為使得所述多個(gè)線圈斷開以及閉合所述可分離觸頭，且其中，所述處理器被構(gòu)造為(300)檢測所述可分離觸頭的故障并致動所述輸出。
15.權(quán)利要求14的控制器(100)，其中，所述多個(gè)線圈為線圈(116)；其中，所述操作機(jī) 構(gòu)進(jìn)一步包含被構(gòu)造為指示由所述線圈控制的所述可分離觸頭的斷開狀態(tài)或閉合狀態(tài)的 輔助觸頭(114)；其中，所述處理器包含存儲器(122)，存儲器(12 具有與第一電壓對應(yīng)的 第一預(yù)定值(13 和與第二電壓對應(yīng)的第二預(yù)定值(134)，期望所述線圈在第一電壓閉合 所述可分離觸頭，期望所述線圈在第二電壓斷開所述可分離觸頭；其中，所述控制電路被構(gòu) 造為向所述線圈施加電壓；且其中，所述處理器進(jìn)一步包含程序(300)，程序(300)被構(gòu)造 為，當(dāng)所述可分離觸頭閉合時(shí)，如果施加給所述線圈的電壓大于所述第一預(yù)定值，或者當(dāng)所 述可分離觸頭斷開時(shí)，如果施加給所述線圈的電壓大于所述第二預(yù)定值，則致動(326，340) 所述輸出。
16.權(quán)利要求15的控制器(100)，其中，所述處理器進(jìn)一步包含輸入018)；且其中，所 述程序被構(gòu)造為(310，316)，如果沒有向所述可分離觸頭施加電壓以及如果所述輸入有效， 由所述處理器周期性地執(zhí)行。
17.權(quán)利要求15的控制器(100)，其中，所述控制電路為脈寬調(diào)制控制電路(1 )，其被 構(gòu)造為響應(yīng)于所述程序增大提供給所述脈寬調(diào)制控制電路的脈寬調(diào)制導(dǎo)通時(shí)間比例而增 大(318)所施加的電壓；且其中，所述程序進(jìn)一步被構(gòu)造為(322,3 ，3 )，當(dāng)所述輔助觸頭指示所述可分離觸頭為閉合狀態(tài)時(shí)確定所施加的電壓，以及，如果施加給所述線圈的電 壓大于所述第一預(yù)定值，則致動所述輸出。
18.權(quán)利要求15的控制器(100)，其中，所述控制電路為脈寬調(diào)制控制電路(1 )，其被 構(gòu)造為響應(yīng)于所述程序減少提供給所述脈寬調(diào)制控制電路的脈寬調(diào)制導(dǎo)通時(shí)間比例而減 少(330)所施加的電壓；且其中，所述程序進(jìn)一步被構(gòu)造為(334，336，340)，當(dāng)所述輔助觸 頭指示所述可分離觸頭為斷開狀態(tài)時(shí)，確定所施加的電壓，以及，如果施加給所述線圈的電 壓大于所述第二預(yù)定值，則致動所述輸出。
19.權(quán)利要求15的控制器(100)，其中，程序?yàn)榈谝怀绦?300)；且其中，所述處理器進(jìn) 一步包含被構(gòu)造為確定所述第一和第二預(yù)定值的第二程序(200)。
20.權(quán)利要求19的控制器(100)，其中，所述控制電路為脈寬調(diào)制控制電路(1 )，其被 構(gòu)造為響應(yīng)于所述第二程序增大提供給所述脈寬調(diào)制控制電路的脈寬調(diào)制導(dǎo)通時(shí)間比例 而增大(220)所施加的電壓；且其中，所述第二程序被構(gòu)造為，當(dāng)所述輔助觸頭指示所述可 分離觸頭為閉合狀態(tài)時(shí)，確定(222，224，226，228)所施加的電壓，并由以第三預(yù)定值受到 調(diào)節(jié)的所述所施加的電壓確定所述第一預(yù)定值。
21.權(quán)利要求19的控制器(100)，其中，所述控制電路為脈寬調(diào)制控制電路(128)，其被 構(gòu)造為響應(yīng)于所述第二程序減少提供給所述脈寬調(diào)制控制電路的脈寬調(diào)制導(dǎo)通時(shí)間比例 而減少(230)所施加的電壓；且其中，所述第二程序被構(gòu)造為，當(dāng)所述輔助觸頭指示所述可 分離觸頭為斷開狀態(tài)時(shí)，確定(232，234，236，238)所施加的電壓，并由以第三預(yù)定值受到 調(diào)節(jié)的所述所施加的電壓確定所述第二預(yù)定值。
22.權(quán)利要求14的控制器(100)，其中，所述可分離觸頭為多個(gè)真空斷路器(102)。
23.一種控制器(100)，包含可分離觸頭(102)；操作機(jī)構(gòu)(104)，包含被構(gòu)造為斷開以及閉合所述可分離觸頭的線圈(116)和被構(gòu)造 為對所述可分離觸頭的斷開狀態(tài)或閉合狀態(tài)進(jìn)行指示的輔助觸頭(114)；第一傳感器(1 )，被構(gòu)造為檢測與所述可分離觸頭操作性相關(guān)聯(lián)的電壓；第二傳感器(126)，被構(gòu)造為檢測流經(jīng)所述可分離觸頭的電流；處理器(120)，與所述線圈合作以斷開以及閉合所述可分離觸頭；以及由所述處理器控制的輸出(108)，其中，所述處理器被構(gòu)造為(300，400)檢測所述可分離觸頭或所述輔助觸頭的故障并 致動所述輸出。
24.權(quán)利要求23的控制器(100)，其中，所述處理器包含程序000)，程序(400)被 構(gòu)造為每當(dāng)所述可分離觸頭意圖為閉合時(shí)由所述處理器執(zhí)行；且其中，所述程序被構(gòu)造為 002，406，414，416，418)，由檢測到的電壓，確定電壓被施加到所述可分離觸頭，由檢測到 的電流，確定電流正在流經(jīng)所述可分離觸頭，確定所述輔助觸頭指示所述可分離觸頭為斷 開的，并做出響應(yīng)地在所述輸出上指示所述輔助觸頭的故障。
25.權(quán)利要求23的控制器(100)，其中，所述處理器包含程序000)，程序(400)被 構(gòu)造為每當(dāng)所述可分離觸頭意圖為閉合時(shí)由所述處理器執(zhí)行；且其中，所述程序被構(gòu)造為 014，422，似4)，由檢測到的電流，確定電流并非正在流經(jīng)所述可分離觸頭，確定所述輔助 觸頭指示所述可分離觸頭為斷開的，并做出響應(yīng)地在所述輸出上指示未能閉合所述可分離觸頭的故障。
26.權(quán)利要求23的控制器(100)，其中，所述處理器包含程序000)，程序(400)被 構(gòu)造為每當(dāng)所述可分離觸頭意圖為斷開時(shí)由所述處理器執(zhí)行；且其中，所述程序被構(gòu)造為 (434，444，445，448，450)，由檢測到的電流確定電流正在流經(jīng)所述可分離觸頭，確定所述輔 助觸頭指示所述可分離觸頭為斷開的，做出響應(yīng)地重新閉合所述可分離觸頭并在所述輸出 上指示未能分?jǐn)嗨鲭娏鞯墓收稀?br> 27.權(quán)利要求23的控制器(100)，其中，所述處理器包含程序000)，程序(400)被 構(gòu)造為每當(dāng)所述可分離觸頭意圖為斷開時(shí)由所述處理器執(zhí)行；且其中，所述程序被構(gòu)造為 (434，444，454，456)，由檢測到的電流確定電流正在流經(jīng)所述可分離觸頭，所述輔助觸頭指 示所述可分離觸頭為閉合的，并做出響應(yīng)地在所述輸出上指示所述操作機(jī)構(gòu)的故障。
28.一種用于控制負(fù)載(136)的系統(tǒng)(118)，所述系統(tǒng)包含控制器(100)，包含:可分離觸頭(102)，操作機(jī)構(gòu)(104)，被構(gòu)造為斷開以及閉合所述可分離觸頭，處理器(120)，與所述操作機(jī)構(gòu)合作以斷開以及閉合所述可分離觸頭，以及由所述處理器控制的輸出(108)，其中，所述處理器被構(gòu)造為(400)對所述控制器未能控制所述負(fù)載的故障進(jìn)行檢測并 致動所述輸出；電路分?jǐn)嗥?110)，其位于所述控制器的上游并響應(yīng)于所述控制器的所述輸出；以及電力電路(112)，其與所述可分離觸頭串聯(lián)電連接，其中，所述電路分?jǐn)嗥鞅粯?gòu)造為，響應(yīng)于所述控制器的被致動的所述輸出，斷開與所述 可分離觸頭串聯(lián)電連接的所述電力電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及控制器和包含用于檢測其故障的控制器的系統(tǒng)。一種用于負(fù)載(136)的控制器(100)包含可分離觸頭(102)；被構(gòu)造為斷開以及閉合可分離觸頭的操作機(jī)構(gòu)(104)；與操作機(jī)構(gòu)合作以斷開以及閉合可分離觸頭的處理器電路(106)；由處理器電路控制的輸出(108)。輸出被構(gòu)造為使得遠(yuǎn)程電路分?jǐn)嗥?110)斷開與可分離觸頭串聯(lián)電連接的電力電路(112)。處理器電路被構(gòu)造為(400)檢測控制器未能控制負(fù)載的故障并致動該輸出。
文檔編號H01H33/668GK102087929SQ20101052019
公開日2011年6月8日 申請日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月19日
發(fā)明者J·M·凱利斯, L·B·法爾 申請人:伊頓公司