CN102610441B - 遥控互动电力开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉公开了一种遥控互动电力开关，包括控制开关触头吸下闭合导通的第一线圈、通过机械自锁方式锁住开关触头闭合导通状态的自锁装置、控制自锁装置脱开的第二线圈以及供电控制电路。本发明通过光电耦合电路与遥控装置和相关联电力开关互动联接，产生互相监察互动控制效果，将复杂控制电路简单化，彻底解决了高通断容量的电力开关技术要求；同时本发明只有在启动通断开关动作时才有功耗，启动后正常运作下，脉冲磁能线圈处于休止状态，没有功耗，不发热，无噪音，因此脉冲磁能线圈体积特别细小，可节省不少金属原材料，达到环保节能最高效益。

Description

遥控互动电力开关

技术领域

本发明涉及电力开关，尤其是涉及一种遥控互动电力开关。

背景技术

高通断能力的电力开关，通常采用手动装置将弹簧压缩贮能作动力，方能满足各项高规格技术要求，若以一般电磁能作开关动力装置，由于电磁能所产生的动力爆发力不足，并受残磁（滞磁）影响，无法达到高速通断的技术要求，容易产生电弧将触头接点烧毁，而且工作时耗电量大，发热及产生噪音等等的缺点，有待解决。同时，一般在配电网路上应用的电力开关，开关电流较大，若有故障电流时，手动操控开关，危险性极高，最佳安全使用方法，莫如采用遥控或自动系统操控，目前将断路器由手动装置转换为遥控或自动系统操控，是一项复杂、笨重、体积庞大并且成本非常高昂的装置，难以普及化应用于遥控或自动系统装置。

此外，一般的电气工程设备往往使用外加的机械连锁装置作为互动安全保险，但这些机械连锁装置体积庞大、电路复杂。

发明内容

为克服利用电磁能作动力的开关装置容易产生电弧将触头接点烧毁，而且工作时耗电量大，发热及产生噪音；以及相互关联电力设备的机械连锁装置体积庞大、电路复杂的缺点。本发明的目的利用脉冲磁能启动时所产生强劲爆发力能量（等同断路器沿用弹簧贮能动力能量）以高速将强劲弹簧机械触头部分吸下，在瞬间磁能未消失前，采用机械自锁方式自锁，保持吸下时触头接点导通状态，直至机械自锁电路受外来信号指令脱扣，在脱扣时，再经强劲弹簧反弹，高速推动将触头接点断开，回复原来状态，高速通断，将电弧破坏力减至最低。

在整个过程中，除了担任提供将脉冲电流转换为脉冲磁场能作通断开关动力外，并通过光电耦合电路与遥控装置和相关联电力开关互动联接，产生互相监察互动控制效果，将复杂控制电路简单化，彻底解决了高通断容量的电力开关技术要求，并达到可以普及化应用在配电网路上作遥控或自动系统操控开关装置。

本发明另一特点在于电力开关只有在启动通断开关动作时才有功耗，启动后正常运作下，脉冲磁能线圈处于休止状态，没有功耗，不发热，无噪音，因此脉冲磁能线圈体积特别细小，可节省不少金属原材料，达到环保节能最高效益。

本发明的目的是通过以下技术措施实现的，一种遥控互动电力开关，包括控制开关触头吸下闭合导通的第一线圈、通过机械自锁方式锁住开关触头闭合导通状态的自锁装置、控制自锁装置脱开的第二线圈以及供电控制电路；所述供电控制电路上连接有互动控制模块，所述互动控制模块包括：

遥控互动连接单元，包括遥控接收接口和互动监察接口，遥控接收接口用于接收外来的遥控合闸指令或关断指令经光电耦合电路检出输往互动监察单元，互动监察接口用于将本电力开关的互动监察单元与关联遥控互动电力开关的互动监察接口交叉连接；

互动监察单元，用于在接收到遥控接收接口输入的合闸指令后向关联遥控互动电力开关的互动监察单元输出强制关断指令，并当接收到关联遥控互动电力开关的互动监察单元输入的强制关断指令后，命令关断信号产生单元输出关断信号；

闭合导通信号产生单元，用于在互动监察单元确认无强制关断指令存在时，接收合闸指令，输出闭合导通信号；

关断信号产生单元，接收关断指令或强制关断指令时，实时发出关断信号。

一种优选方式，遥控接收接口通过光电耦合电路连接合闸指令检出单元并输出合闸指令；遥控接收接口通过光电耦合电路连接关断信号产生单元并输出关断指令；所述互动监察单元通过光电耦合电路连接互动监察接口并接收强制关断指令。

一种保护开关的优选方式，所述合闸指令检出单元与闭合导通信号产生单元之间还设置有一延迟电路单元，用于将信号延迟发送给闭合导通信号产生单元。

一种保护开关的优选方式，所述互动监察接口的强制关断指令输出口连接有跟随开关触头接点导通的开关。

具体的，供电控制电路还包括：

脉动直流电源模块，用于将交流电源经桥式整流形成脉动直流电压后输送给第一线圈、第二线圈以及其它需电模块；

第一线圈供电控制模块，用于根据脉动直流电源模块形成的脉动直流电压产生零电位脉冲波，并由闭合导通信号触发于最接近的下一个零电位脉冲开始形成一单脉冲导通信号，由单脉冲导通信号向脉动直流电源提取脉动电流输出给第一线圈，令第一线圈产生脉冲磁场；

第二线圈供电控制模块，由关断信号触发为第二线圈提供一脉冲电流。

更具体的，所述第一线圈供电控制模块包括：

零电位脉冲波产生单元，利用一个电子开关管，将进入的脉动直流的零电位转换成高电位脉冲信号输出；

单脉冲导通指令触发单元，由闭合导通信号触发于最接近的下一个零电位开始输出一单脉冲导通信号；

电流产生单元，由单脉冲导通信号触发第一线圈与脉动直流电源模块的通路。

一种优选的具体方式，所述第二线圈供电控制模块与脉动直流电源模块之间还连接有一断电自动关断单元，用于在交流电源断电时输出一关断信号。

一种优选的具体方式，所述合闸指令检出单元上还连接有一按钮开关，用于在按钮开关闭合时产生一合闸指令。

本发明既有高通断能力，又有遥控功能，将以往电网工程中复杂的控制电路简单化，能大量节省周边辅位器材，降低设备成本；同时本发明与它相关联的遥控互动电力开关交叉连接，产生互相监察互动控制的效果，无须使用机械连锁控制，能实现控制电路的简单化。本发明的应用范围横跨配电网工程与自动电机工程两种不同类型电力工程装置，还可用于智能家居电力装置。

本发明的优点还在于采用脉冲磁能作动力，工作时只有在触头接点一开一合动作时，电磁线圈才会产生功耗，当动作静止后，电磁线圈处于休止状态，没有功耗，不发热，无噪音，安全耐用，由于大部分时间处于休止状态，因此脉冲电磁线圈比传统电磁线圈体积细2/3，大量节省金属原材料，而且极尽环保节能效益。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明脉动直流电源模块、第一线圈供电控制模块和第二线圈供电控制模块的电路原理图；

图3为图2电路的A点、B点、O点、C点和D点随时间的电压波形图；

图4为本发明互动控制模块的电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

一种遥控互动电力开关，如图1包括控制高速将强劲弹簧机械触头部分吸下的第一线圈L1，在瞬间磁能未消失前，采用机械自锁装置1自锁，保持吸下时触头接点导通状态，直至第二线圈L2受外来信号指令导通，使机械自锁装置1脱开，在脱开时，再经强劲弹簧反弹，高速推动将触头接点断开，回复原来状态；为第一线圈L1和第二线圈L2控制供电的供电控制电路；所述供电控制电路包括：

脉动直流电源模块20，用于将交流电源经桥式整流形成脉动电流后输送给第一线圈L1、第二线圈L2的以及其它需电模块；

第一线圈供电控制模块，包括零电位脉冲波产生单元21、单脉冲导通指令触发单元22和脉冲电流产生单元23，用于根据脉动直流电源模块20形成的脉动直流信号A产生零电位脉冲波B，并由闭合导通信号O触发于最接近的下一个零电位脉冲开始形成一单脉冲导通信号C，由单脉冲导通信号C向脉动直流电源20提取直流脉动电流D输出给第一线圈L1，令第一线圈L1产生脉冲磁场；

第二线圈供电控制模块，包括有连接第一线圈供电控制模块20的断电自动关断单元24和关断电流产生单元25，用于由断电自动关断单元24或互动控制模块输出的关断信号F触发由关断电流产生单元25为第二线圈L2提供一脉冲电流；

遥控互动连接单元40，包括遥控接收接口J1A和互动监察接口J2A，遥控接收接口J1A接收外来的遥控合闸指令通过光电耦合电路PT1连接合闸指令检出单元30并输出合闸指令；遥控接收接口J1A接收外来的遥控关断指令通过光电耦合电路PT3连接关断指令检出单元34并输出关断令令；互动监察接口J2A用于将本电力开关的互动监察单元31与关联遥控互动电力开关的互动监察接口J2B交叉连接并通过光电耦合电路PT2连接互动监察接口J2A并接收强制关断指令；互动监察接口J2A的强制关断指令输出口连接有跟随开关触头接点导通的开关SW1；

互动控制模块，包括遥控互动连接单元40、合闸指令检出单元30、并联合闸指令检出单元30的按钮开关B1、关断指令检出单元32、互动监察单元31、延迟电路单元33、闭合导通信号产生单元35和关断信号产生单元34；遥控互动连接单元40的遥控接收接口J1A接收合闸或关断指令后输出闭合导通信号O或关断信号F，并设置有一互动监察单元31通过遥控互动连接单元40的互动监察接口J2A与其它相关联的遥控互动电力开关的互动控制模块的互动监察接口J2B连接，在产生闭合导通信号O的同时对其它相关联的遥控互动电力开关产生强制关断信号；

其中，如图2，脉动直流电压产生单元20；由二极管D1、D2、D3和D4组成桥式整流电路，将连接输入端的交流电源转换成脉动直流信号A，其中一端输出给第一线圈L1，用作准备提供脉冲电流给予第一线圈L1，以电能转换成磁能，一端输出给第二线圈供电控制模块25，还有一端输出给零电位脉冲波产生单元21，最后一端输出给断电自动关断单元24；

零电位脉冲波产生单元21；由电阻R1、R2、R3和一个电子开关管S1连接成一个反相逻辑开关电路，将进入的脉动直流信号A的零电位电压转换成高电位的零电位脉冲波B,输出给下一级单脉冲导通指令触发单元22；

如图2、图3，单脉冲导通指令触发单元22；由电阻R8、R9、R10、R11、R12、R13，二极管D8、D9、D10，以及二个电容器C2、C3和两个电子开关管S2、S3组成，用于以零电位脉冲信号作时间座标，由闭合导通信号O与零电位脉冲波B产生一脉冲电压C，闭合导通信号O（高电位）进入，电流经R8电阻向电容器C2充电，若适逢零电位脉冲信号处于低电位状态时，充电电流经二极管D8向地短路，无法向电容器C2充电，直至零电位脉冲信号B转态成高电位，该电流始转向电容器C2充电，当零电位脉冲信号B再转为低电位时，电容器C2经二极管D8向地放电，使二极管D9产生一负电压，将电子开关管S2转态开路，输出一高电位电压，经二极管D10触发电子开关管S3导通，闭合导通信号O高电位电压经电子开关管S3,一端流经电阻R12，将电子开关管S3自锁，另一端向电容C3充电，产生单脉冲电压C触发脉冲电流产生单元23；向第一线圈L1输出直流脉动电流D，控制第一线圈L1吸合开关触头和开关SW1闭合导通，并通过自锁装置1锁住开关触头保持闭合导通状态；

脉冲电流产生单元23；由两支电阻R17、R18及一个电子开关管CR1组成，当进入的单脉冲电压C经电阻R17、R18，触发电子开关管CR1令电子开关管CR1即时导通，将第一线圈L1其中连接电子开关管CR1的一端短路，第一线圈L1另一端连接脉动直流电压产生单元20的输出端，向第一线圈L1输出直流脉动电流，控制第一线圈L1吸合开关触头闭合导通，并通过自锁装置1锁住开关触头保持闭合导通状态；

断电自动关断单元24，由电阻R4、R5、R6，电容器C1，二极管D5，稳压二极管D6，电子开关管S4连接成一个反相逻辑开关电路，将进入的脉动直流经过电阻R4、二极管D5、二极管D6给电容C1充电，同时令电子开关管S4处于导通状态低电位输出，当外界交流电源突然中断，没有脉动直流电压继续供应，电容C1慢慢向电阻R5放电，直至将电子开关管S4断路转态，输出一高电位电压，将电子开关管S5导通，VCC电压通过电子开关管S5经二极管D7向关断电流产生单元25输出一关断信号；

关断电流产生单元25；由二极管D12、D13，电阻R14，电容器C4与进入的脉动直流连接成一个回路，脉动直流首先向电容器C4充电，电容器C4负极和第二线圈L2连接，电容器C4正极连接电子开关管CR2，当有关断信号F输入，通过电阻R15、R16触发电子开关管CR2导通时，电容器C4向线圈L2向第二线圈L2放电，产生强大磁场，控制自锁装置1脱开，将触头接点断开；

如图4，合闸指令检出单元30；由光电耦合PT1，电阻R31、R32及电子开关管S6连接成，当遥控插座J1第1、2脚有合闸信号高电位进入，光电耦PT1检出将电子开关管S6导通，输出一高电位电压信号，同时经互动插座J2A第1、4脚输出，与其它关联互动开关沟通，另一端输往互动监察电路单元31；

互动监察电路单元31；由电阻R33、R34，光电耦合PT2连接组成，利用光电耦合PT2监察由其它关联互动开关输入互动插座J2A第2、3脚的信号动态，来决定本机工作动态，合闸还是关断动作；

关断指令检出单元32，由电阻R35，光电耦合PT3连接组成，当遥控插座J1第2、3脚有关断指令高电位输入，光电耦合PT3导通，控制关断信号产生单元34工作；

关断信号产生单元34；由电容器C32、电子开关管S7、电阻R38连接组成，在开关备用状态下,电容器C32经电子开关管S7与电阻R38连接，当互动监察电路单元31引发出关断指令触发电子开关管S7转态，连接电子开关管S7的电容器C32改由VCC电压充电，直至进入关断指令时转态，令电子开关管S7回复原先状态，电容器C32经电子开关管S7向电阻R38放电，发出关断信号F；

延迟电路单元33；由电阻R36、二极管D32、电容器C31组成，利用电容器C31充电，将闭合导通信号延迟发送给闭合导通信号产生单元35，避免在接收强制关断指令元件失效时产生闭合导通信号；

合闸信号产生单元35；由电子开关管S8与电阻R37连接成一个简单的开关电路，受延迟电路单元33延迟的合闸指令触发导通，产生一个闭合导通信号，不会引起严重灾害。

还可设置有跟随开关触头接点导通的开关SW1，开关SW1连接在VCC电压和J2A第1脚，用于防止本开关因机械故障未能断电时阻止其它关联互动开关合闸，还可为其它关联的电路提供辅助电源。

以上是对本发明遥控互动电力开关进行了阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种遥控互动电力开关，其特征在于：包括控制开关触头吸下闭合导通的第一线圈（L1）、通过机械自锁方式锁住开关触头闭合导通状态的自锁装置（1）、控制自锁装置（1）脱开的第二线圈（L2）以及供电控制电路；所述供电控制电路上连接有互动控制模块，所述互动控制模块包括：遥控互动连接单元（40），包括遥控接收接口（J1A）和互动监察接口（J2A），遥控接收接口（J1A）用于接收外来的遥控合闸指令或关断指令经光电耦合电路检出输往互动监察单元（31），互动监察接口（J2A）用于将本电力开关的互动监察单元（31）与关联遥控互动电力开关的互动监察接口（J2B）交叉连接；互动监察单元（31），用于在接收到遥控接收接口（J1A）输入的合闸指令后向关联遥控互动电力开关的互动监察单元输出强制关断指令，并当接收到关联遥控互动电力开关的互动监察单元输入的强制关断指令后，命令关断信号产生单元（34）输出关断信号；闭合导通信号产生单元（35），用于在互动监察单元（31）确认无强制关断指令存在时，接收合闸指令，输出闭合导通信号；关断信号产生单元（34），接收关断指令或强制关断指令时，实时发出关断信号。

2.根据权利要求1所述的遥控互动电力开关，其特征在于：所述遥控接收接口（J1A）通过光电耦合电路连接合闸指令检出单元（30）并输出合闸指令；遥控接收接口（J1A）通过光电耦合电路连接关断信号产生单元（34）并输出关断指令；所述互动监察单元（31）通过光电耦合电路连接互动监察接口（J2A）并接收强制关断指令。

3.根据权利要求2所述的遥控互动电力开关，其特征在于：所述合闸指令检出单元（30）与闭合导通信号产生单元（35）之间还设置有一延迟电路单元（33），用于将信号延迟发送给闭合导通信号产生单元（35）。

4.根据权利要求1或2所述的遥控互动电力开关，其特征在于：所述互动监察接口（J2A）的强制关断指令输出口连接有跟随开关触头接点导通的开关（SW1）。

5.根据权利要求1或2或3所述的遥控互动电力开关，其特征在于：所述供电控制电路还包括：

脉动直流电源模块（20），用于将交流电源经桥式整流形成脉动直流电压后输送给第一线圈（L1）、第二线圈（L2）以及其它需电模块；

第一线圈供电控制模块，用于根据脉动直流电源模块（20）形成的脉动直流电压产生零电位脉冲波，并由闭合导通信号触发于最接近的下一个零电位脉冲开始形成一单脉冲导通信号，由单脉冲导通信号向脉动直流电源提取脉动电流输出给第一线圈（L1），令第一线圈（L1）产生脉冲磁场；

第二线圈供电控制模块，由关断信号触发为第二线圈（L2）提供一脉冲电流。

6.根据权利要求5所述的遥控互动电力开关，其特征在于：所述第一线圈供电控制模块包括：

零电位脉冲波产生单元（21），利用一个电子开关管，将进入的脉动直流的零电位转换成高电位脉冲信号输出；

单脉冲导通指令触发单元（22），由闭合导通信号触发于最接近的下一个零电位开始输出一单脉冲导通信号；

电流产生单元（23），由单脉冲导通信号触发第一线圈（L1）与脉动直流电源模块（20）的通路。

7.根据权利要求5所述的遥控互动电力开关，其特征在于：所述第二线圈供电控制模块与脉动直流电源模块（20）之间还连接有一断电自动关断单元（24），用于在交流电源断电时输出一关断信号。

8.根据权利要求2所述的遥控互动电力开关，其特征在于：所述合闸指令检出单元（30）上还连接有一按钮开关（B1），用于在按钮开关（B1）闭合时产生一合闸指令。

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