CN101425403B - 脉冲励磁电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种脉冲励磁电路，属于电力设备控制保护技术领域。该电路由继电器做为控制工作回路相互转换的核心元件、可控硅做为触发元件，有机的组合成控制回路、正向励磁电容充电储能回路和电容放电反向励磁回路。并在回路中巧妙地设置了可控硅延时触发电路、电容稳压储能电路、电容续流电路、可控硅触发信号截止电路。继电器相互转换回路的瞬间，主触头仅通过极其微弱的电流，继电器稳定后才通过脉冲工作电流，从根本上解决了继电器切换大电流的技术难题，使得其电寿命与机械寿命极其相近。本发明与现有技术相比，其长期工作的稳定性与可靠性显著提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种脉冲励磁电路，尤其是永磁式高低压断路器、接触器驱动电路的改进，属于电力设备控制保护技术领域。
背景技术
近年来出现的永磁式高低压断路器、接触器都是通过脉冲励磁电路驱动永磁机构中的动铁芯上、下运动实现合闸及分闸基本操作功能的，关于这方面的专利文献及期刊报导诸多，如ZL专利号200420078134.7名称为《真空断路器用单线圈永磁机构驱动器》，专利号ZL 200520076283.4名称为《真空断路器用双线圈永磁机构驱动器》及专利号ZL 200520134145.7名称为《永磁机构驱动控制器》等，其中大多数电路采用电力电子器件IGBT做为触发元件，结构复杂，成本高。IGBT对工作环境要求严苛，电路中需有完备的保护措施，但由于元器件参数匹配的离散性，在长期工作中将受到环境、温度等诸多因素的影响，其稳定工作的可靠性还很难得到保证。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述不足，独辟思路，提供一种结构简单、能够长期稳定可靠工作且成本低廉经济实用的脉冲励磁电路。
为了达到上述目的，本发明以电器元件机械寿命可达百万次以上的继电器做为回路转换核心的电接触元件并采取保护措施，以经济耐用的电子器件可控硅做为触发元件，有机的组合成本电路的控制回路、正向励磁电容充电储能和电容放电反向励磁回路。
本发明技术方案如下：
交流电源输入两端跨接压敏电阻RV1，经二极管D1、D2、D3、D4桥式整流输出，正极与二极管D5串联后与继电器J常开点连接，二极管D8、电阻R1、R2、继电器J控制线圈串联后跨接在正极与负极之间，电阻R1、R2间的节点4与负极间跨接电容C1，为本电路的控制回路。在本发明的技术解决方案中，继电器J公共端、可控硅K1、线圈L，电容C4串联后接负极，当控制回路接通交流电源，继电器J公共端与常闭点分离转到与常开点连接完成回路转换，成为本电路的正向励磁电容充电储能回路。电阻R5、二极管D7、电容C3串联跨接在继电器J公共端与线圈L之间，电阻R6与电容C3并联，可控硅K1的控制极与电容C3的正极连接，构成本回路的可控硅K1延时触发电路。压敏电阻RV3、电阻R8串联后，与电容C4并联，构成本回路的电容C4稳压储能电路，电阻R7跨接在继电器公共端与线圈L之间，构成本回路的电容C4续流电路。电阻R5、二极管D7正极间的节点5与负极间，跨接压敏电阻RV2，构成本回路的截止可控硅K1触发信号电路。二极管D6跨接在线圈L与继电器J公共端之间，可控硅K2跨接在继电器J常闭点与负极之间，当控制回路失电，继电器J公共端与常开点分离后又转到与常闭点连接再次完成回路转换，此为本电路的反向励磁电容放电回路。电阻R4、R3串联后也跨接在继电器J常闭点与负极之间，电容C2与电阻R3并联，可控硅K2的控制极与电容C2的正极连接，构成本回路的可控硅K2延时触发电路。
上述本电路中的可控硅K1延时触发电路的延时时间由调整电阻R5、电容C3的参数整定。
上述本电路中的可控硅K2延时触发电路的延时时间由调整电阻R4、电容C2的参数整定。
上述本电路中的电容C4续流电路的续流值由调整电阻R7的参数整定。
上述本电路中的电容C4稳压储能电路的稳压值由调整压敏电阻RV3、电阻R8的参数整定。
上述本电路中的截止可控硅K1触发信号电路的截止电压由调整压敏电阻RV2的导通电压值整定。
上述本发明对现有技术实施的重大改进之一在于，正向励磁及反向励磁回路中巧妙地设置了可控硅延时触发电路，使得继电器从接通回路通过极其微弱的电流开始，到通过脉冲工作电流的这段暂短时间，已经弹性吸收了由于关合引起的机械振动能量，继电器主触头是在已经稳定可靠关合后才通过回路脉冲工作电流的，这就避免了继电器在稳定前通过工作电流由于弹跳引起间隙电弧造成主触头的烧损，从根本上解决了继电器在回路相互转换的工作过程中切换大电流的技术难题。保证了继电器的使用寿命，从而保证了该电路的长期工作可靠性。
上述本发明对现有技术实施的重大改进之二在于，正向励磁电容充电回路中巧妙地设置了可控硅触发信号截止电路，稳压充电储能电路及电容储能续流电路。可控硅触发信号截止电路消除了可控硅没必要的重复工作又钳制了储能电容电压，稳压充电储能电路可以方便根据下一工作过程反向励磁的工作特性整定其工作电流，电容储能续流电路保证了可控硅截止后，储能电容的泄漏电流得到平衡的补充。
本发明电路与现有技术相比，长期工作的稳定性及可靠性显著提高。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的脉冲励磁电路的原理图。
图2为图1实施例的正向励磁电容储能回路的工作图。
图3为图1实施例的反向励磁电容放电回路的工作图。
具体实施方式
图1至图3示出了本发明脉冲励磁电路的原理及其全部工作过程。
对照图1，本实施例中，交流电源220V，电阻R3、R6为6.8k Ω、R4、R5为300kΩ、R7为51kΩ、R8为1kΩ，电容C2、C3均为2.2μF，可控硅K1、K2触发电流小于50μA，压敏电阻RV2为7K151，压敏电阻RV3为7K181。本电路中的元件参数可以根据实际工作需要及电源要求加以调整。
本电路中，交流电源输入两端跨接压敏电阻RV1，经二极管D1、D2、D3、D4桥式整流输出，正极与二极管D5串联后与继电器J常开点2连接，二极管D8、电阻R1、R2、继电器J控制线圈串联后跨接在正极与负极之间，电阻R1、R2间的节点4与负极间跨接电容C1。
本电路中，继电器J公共端3、可控硅K1、线圈L，电容C4串联后接负极。
本电路中，电阻R5、二极管D7、电容C3串联后跨接在继电器J公共端3与线圈L之间，电阻R6与电容C3并联，可控硅K1的控制极与电容C3的正极连接。
本电路中，压敏电阻RV3、电阻R8串联后与电容C4并联。
本电路中，电阻R7跨接在继电器公共端3与线圈L之间。
本电路中，电阻R5、二极管D7正极间的节点5与电源负极间，跨接压敏电阻RV2。
本电路中，二极管D6跨接在线圈L与继电器J公共端3之间，可控硅K2跨接在继电器J常闭点1与负极之间。
本电路中，电阻R4、R3串联也跨接在继电器J常闭点1与负极之间，电容C2与电阻R3并联，可控硅K2的控制极与电容C2的正极连接。
对照图1，当交流电源接通控制回路，继电器J控制线圈吸合，公共端3在无接通电流状态下与常闭点1分离，转向常开点2并与之接通，构成本电路的正向励磁电容储能回路，如图2所示。此时刻，可控硅K1延时触发电路开始工作，二极管D7导通，分别流经电容C3、电阻R6及可控硅K1控制极，由于电容C3通流的瞬时相当于短路，使得压敏电阻RV2停止工作相当于开路，随着电容C3的电压升高，可控硅K1控制极的电压同步升高，当流入可控硅K1控制极的触发电流同步增大到临界值时开始导通，可控硅K1的延时触发时间可由调整电阻R5及电容C3的参数整定。
可控硅K1导通后，电流通过线圈L正向励磁，对电容C4充电储能。随着通流时间电容C4的电压不断升高，当电容C4的电压与电路中节点5的电压相等时二极管D7截止，可控硅K1触发电路被截止并不再工作，压敏电阻RV2恢复工作。当电容C4电压高于整流输出脉动电压的瞬时值时，可控硅K1被反向截止，当电容C4电压超过压敏电阻RV3的导通值时，电容C4稳压储能电路分流稳压。此时后，本回路中仅有电阻R7支路续流及电阻R5、压敏电阻RV2串联支路电流。电阻R7续流电路能够保证电容C4为本电路再次转换回路后能够可靠稳定的工作。电阻R7可根据电容C4泄漏电流情况整定，电容C4的稳压值可根据反向励磁的实际需要调整压敏电阻RV3及电阻R8的参数。至此本电路完成了正向励磁电容充电储能回路的工作过程。
当该电路需要反向励磁时，让交流电源失电，继电器J的公共端3将从常开点2转向常闭点1，继电器J公共端3与常开点2断开的瞬时，由于压敏电阻RV2的导通电压大于继电器J的临界吸合电压，电阻RV2已开路，电容C4的电压也大于继电器J的临界吸合电压，由于二极管D5反向截止，电阻R7、二极管D6支路停止工作，继电器主触头在无流的状态下分断。继电器J公共端3与常闭点1接通完成回路转换的瞬时，所供电源为电容C4，已构成本电路的反向励磁电容放电回路，如图3所示。此刻线圈L相当于开路，继电器主触头在无电流情况机械关合。此时刻后，二极管D6短路电阻R7，电流经限流电阻R4后分流，分别流经可控硅K2的控制极、电容C2及电阻R3。随着电容C2的电压升高，可控硅K2控制极的电压同步升高，当流入可控硅K2控制极的触发电流同步增大到临界值时导通。调整电阻R4及电容C2可整定可控硅K2的延时触发时间。
可控硅K2导通后，自电容C4流出的电流对线圈L反向励磁，待电容C4电流放掉后，可控硅K2自行截止，至此本电路完成了反向励磁电容放电回路的工作过程。
除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式，凡采用等同替换或等效变换形式的技术方案，均为本发明要求保护的范围内。
Claims (6)
1.一种脉冲励磁电路，其中交流电源输入两端跨接压敏电阻RV1，经二极管D1、D2、D3、D4桥式整流输出，正极与二极管D5串联后与继电器J常开点(2)连接，二极管D8、电阻R1、R2、继电器J控制线圈串联后跨接在正极与负极之间，电阻R1、R2间的节点(4)与负极间跨接电容C1，为本电路的控制回路；其特征在于：继电器J公共端(3)、可控硅K1、线圈L，电容C4串联后接负极，当控制回路接通交流电源，继电器J公共端(3)与常闭点(1)分离转到与常开点(2)连接完成回路转换，成为本电路的正向励磁电容充电储能回路，电阻R5、二极管D7、电容C3串联后跨接在继电器J公共端(3)与线圈L之间，电阻R6与电容C3并联，可控硅K1的控制极与电容C3的正极连接，构成本回路的可控硅K1延时触发电路，压敏电阻RV3、电阻R8串联后与电容C4并联，构成本回路的电容C4稳压储能电路，电阻R7跨接在继电器公共端(3)与线圈L之间，构成本回路的电容C4续流电路，电阻R5、二极管D7正极间的节点(5)与桥式整流输出的负极间，跨接压敏电阻RV2，构成本回路的截止可控硅K1触发信号电路；二极管D6跨接在线圈L与继电器J公共端(3)之间，可控硅K2跨接在继电器J常闭点(1)与桥式整流输出的负极之间，当控制回路失电，继电器J公共端(3)与常开点(2)分离后又转到与常闭点(1)连接再次完成回路转换，此为本电路的反向励磁电容放电回路，电阻R4、R3串联也跨接在继电器J常闭点(1)与桥式整流输出的负极之间，电容C2与电阻R3并联，可控硅K2的控制极与电容C2的正极连接，构成本回路的可控硅K2延时触发电路。
2.根据权利要求1所述的脉冲励磁电路，其特征在于：可控硅K1延时触发电路的延时时间由调整电阻R5、电容C3的参数整定。
3.根据权利要求1所述的脉冲励磁电路，其特征在于：可控硅K2延时触发电路的延时时间由调整电阻R4、电容C2的参数整定。
4.根据权利要求1所述的脉冲励磁电路，其特征在于：电容C4续流电路的续流值由调整电阻R7的参数整定。
5.根据权利要求1所述的脉冲励磁电路，其特征在于；电容C4稳压储能电路的稳压值由调整压敏电阻RV3、电阻R8的参数整定。
6.根据权利要求1所述的脉冲励磁电路，其特征在于；截止可控硅K1触发信号电路的截止电压，由调整压敏电阻RV2的导通电压值整定。
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