CN104252997A

CN104252997A - 电接触器和一个这种接触器的控制方法

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Publication number: CN104252997A
Application number: CN201410286187.6A
Authority: CN
Inventors: D.库宗; J.雷博尔特
Original assignee: Schneider Electric SE
Current assignee: Schneider Electric SE; Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2014-12-31
Anticipated expiration: 2034-06-24
Also published as: EP2819135B1; FR3007570B1; EP2819135A1; US9589754B2; CN104252997B; FR3007570A1; US20140376144A1

Abstract

本发明涉及一种电接触器和一种控制这种接触器的方法。根据本发明的电接触器(100)包括至少一个第一开关(104)和若干第二开关(106)，至少一个第一开关包括第一动触头(112)，第二开关包括第二动触头(116)。接触器还包括至少一个控制装置，该控制装置用于控制所述或每个第一动触头(112)和第二动触头(116)各自的移动。在控制装置接收到断开接触器(100)的命令后，控制装置能够控制所述或每个第一动触头(112)在每个第二动触头(116)移动进入断开位置之前移动进入断开位置，并且当所述或每个第一动触头(112)处于闭合位置时，第二开关(106)并联地连接，而当所述或每个第一动触头(112)处于断开位置时，第二开关(106)串联地连接。

Description

电接触器和一个这种接触器的控制方法

技术领域

本发明涉及一种电接触器以及一种控制这种接触器的方法。

背景技术

电接触器包括至少一对静触头，对于每对静触头，动触头在闭合位置和断开位置之间移动。更具体地，当动触头处于闭合位置时，静触头彼此电连接，当动触头处于断开位置时，静触头彼此电绝缘。

电接触器领域中的一个反复发生的问题是使接触器在直流电应用中最佳地工作，即，提出一种接触器结构，使得当直流电经过该接触器结构并且该结构处于过渡断开周期时，操作得以优化。过渡断开周期对应于至少一个动触头在断开位置和闭合位置之间移动的周期。

在电接触器领域中，已知使用用于交流电应用的已了解的接触器并将它们以串联的方式连接起来从而倍增触头。触头的倍增使得可以优化直流电操作，并且更特别地，当电弧出现时，断开动触头。事实上，触头的倍增使得可打断出现的电弧。然而，在这种类型的接触器中，所有串联连接的电接触器的静触头和动触头的大小必须做成它们在额定工作电流下的发热低于标准值。

在电接触器的操作期间，当动触头处于闭合位置时，每个触头耗散的功率添加至彼此。因此，所有串联连接的接触器中耗散的功率是相当大的，并且包括所有串联连接的接触器的接触器的热性能不是最优的。

从文件WO 2011/147458 A1中还可知设计为在交流电中串联操作的电缆接触器，如前文所述。为了改善接触器的直流电性能，提出了插入磁性元件，该磁性元件在动触头断开期间使产生的电弧朝向切断室取向并且使该电弧碎片化。然而，这种类型的接触器不总是具有最优的热性能。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种电接触器，当直流电经过该电接触器时，在过渡断开周期期间，该电接触器具有更好的热性能，并且改善了其动触头的断开。

为此，本发明涉及一种电接触器，包括：

-至少一个第一开关，所述或每个第一开关包括一对第一静触头和第一动触头，该第一动触头在闭合位置和断开位置之间移动，

-若干第二开关，每个第二开关包括一对第二静触头和第二动触头，该第二动触头在闭合位置和断开位置之间移动，

在第一、第二动触头各自的闭合位置，第一、第二静触头分别经由第一、第二动触头彼此电连接，并且在第一、第二动触头各自的断开位置，彼此电绝缘，

-至少一个控制装置，用于控制所述或每个第一、第二动触头分别移动进入断开位置和闭合位置。

根据本发明，接触器包括位于同一壳体中的第一开关和第二开关，在控制装置接收到断开接触器的命令后，控制装置能够控制所述或每个第一动触头在所述或每个第二动触头移动进入断开位置之前移动进入断开位置，其中第一动触头的移动和第二动触头的移动之间的时间偏差介于10毫秒(ms)至1秒(s)之间，优选地介于50ms至500ms之间，更优选地介于50ms至100ms之间，当所述或每个第一动触头处于闭合位置时，第二开关并联地连接，而当所述或第一动触头处于断开位置时，第二开关串联地连接。

根据本发明的有利方面，电接触器还包括以下特征中的一个或多个，单独地考虑或根据所有技术上可能的组合：

-接触器包括单个触头保持件，其维持第一动触头和第二动触头，控制装置能够控制所述触头保持件的移动以断开或闭合第一开关和第二开关。

-触头保持件通过至少一个第一弹簧和至少一个第二弹簧分别连接至所述或每个第一动触头和每个第二动触头，而所述或每个第一弹簧对所述或每个第一动触头施加的第一推力低于所述或每个第二弹簧对每个第二动触头施加的第二推力。

本发明还涉及一种控制电接触器的方法，包括：

根据本发明，所述方法包括以下步骤：

-a)控制装置接收断开接触器的命令，

-b)所述或每个第一动触头移动进入断开位置，当所述或每个第一动触头处于闭合位置时，所述第二开关并联地连接，当所述或每个第一动触头处于断开位置时，所述第二开关串联地连接，

-c)在所述或每个第一动触头移动进入断开位置之后，所述或每个第二动触头移动进入断开位置，其中第一动触头的移动和第二动触头的移动之间的时间偏移介于10毫秒(ms)至1秒(s)之间，优选地介于50和500ms之间，更优选地介于50ms和100ms之间。

由于本发明，在过渡断开周期(即，刚好在接收到断开命令后)，所述或每个第一动触头相对于第二动触头的偏差断开使得可以具有最优的热性能，并且确保第一和第二动触头的断开。

附图说明

参考附图，通过以下描述(仅提供为非限制性示例)将更好地理解本发明，并且将呈现本发明的其他优点，附图中：

-图1是根据不属于本发明的一方面的电接触器的示意图；

-图2是根据本发明的一个实施例的电接触器的透视图；

-图3是图2的接触器的触头保持件在处于高位时的示图，由触头保持件支撑的触头处于闭合位置；

-图4是图3的触头保持件在处于中间位置时的示图，在中间位置，一些触头处于断开位置，而其他的触头处于闭合位置；

-图5是图3和4的触头保持件在处于低位时的示图，所有触头在低位都处于断开位置；以及

-图6是图2的接触器的等同电路图。

具体实施方式

在图1中，示出了根据不属于本发明的一方面的接触器10。接触器10包括壳体11，壳体11包围位于接触器10中的所有元件。

接触器10包括第一开关12和三个第二开关14。第一开关12与三个第二开关14并联地连接，并且三个第二开关14串联地连接。

接触器10包括与第一开关12相关联的第一触头保持件16和与第二开关14相关联的第二触头保持件17。

接触器10还包括用于控制触头保持件16、17的控制装置20和用于向控制装置20供电的构件22。

接触器10包括电流输入端子E1和电流输出端子S1。输入端子E1和输出端子S1能够连接至配备有接触器10的电设备(未示出)。

第一开关12包括一对第一静触头24和第一动触头26，第一动触头26在闭合位置和断开位置之间移动。在第一动触头26的闭合位置，第一静触头24经由第一动触头26彼此电连接，在第一动触头26的断开位置，第一静触头24彼此电绝缘。在图1中，第一动触头26处于断开位置。

每个第二开关14包括一对第二静触头28和一个第二触头30，第二触头30能够在闭合位置和断开位置之间移动。在每个第二动触头30的闭合位置，第二静触头28经由每个第二动触头30彼此电连接，在每个第二动触头30的断开位置，第二静触头28彼此电绝缘。在图1中，每个第二动触头30处于断开位置。

第一触头保持件16能够维持每个第一动触头26。例如，每个第一动触头26牢固地固定至第一触头保持件16，使得第一触头保持件16的移动自动地驱动每个第一动触头26的移动。

第二触头保持件17能够维持每个第二动触头30。例如，每个第二动触头30牢固地固定至第二触头保持件17，使得第二触头保持件17的移动自动地驱动每个第二动触头30的移动。

控制装置20包括用于控制第一触头保持件16的第一控制构件32和用于控制第二触头保持件17的第二控制构件34。控制装置20还包括用于使第一和第二控制构件32、34同步的构件36。

控制装置20能够控制第一触头保持件16和第二触头保持件17的移动以分别断开或闭合第一动触头26和第二动触头30，即，分别断开或闭合第一开关12和每个第二开关14。

每个第一动触头26和每个第一静触头24的大小做成它们的额定工作电流发热(即，在电设备的额定工作电流下)低于标准值。例如，对于65安培的额定工作电流，每个第一动触头26和每个第一静触头24的发热低于65摄氏度。标准地，该温度横跨端子E1、S1(即，分别为电流输入和电流输出)而测得。

每个第二动触头30和每个第二静触头28的大小做成在每个第二动触头30断开期间，当电弧出现时损耗最小。事实上，第二开关14在它们的第二动触头30断开时意在于第二动触头30和第二静触头28之间形成电弧。

第一控制构件32和第二控制构件34分别包括第一控制线圈38和第二控制线圈40。

当第一动触头26断开时，同步构件36能够测量经过第一控制线圈38的电流I。经由第二控制构件34，同步构件36能够基于电流I的值控制第二动触头30的断开。

第一线圈38和第二线圈40能够分别控制第一触头保持件16和第二触头保持件17的移动以分别断开或闭合第一动触头26和第二动触头30。

在第一动触头26和每个第二动触头30的闭合位置，输入端子E1和输出端子S1彼此电连接，并且第一开关12与第二开关14并联地连接，第二开关14又串联地连接。

当第一动开关26和每个第二动开关30处于闭合位置且控制装置20接收到断开接触器10的命令时，控制装置20使用第一控制构件32和第二控制构件34以及第一线圈38和第二线圈40控制第一动触头26在每个第二动触头30移动进入断开位置之前移动进入断开位置。更具体地，以一方面的第一动触头26和另一方面的第二动触头30之间存在时间偏差的方式来完成所述断开。第一动触头26移动进入断开位置和第二动触头30移动进入断开位置之间的时间偏差介于50毫秒(ms)至1秒(s)之间，优选地介于100ms至500ms之间，更优选地介于100ms至200ms之间。

在接收到断开命令之后，同步构件36测量在第一线圈38中循环的电流I，第一线圈38例如包括动磁芯(未示出)，该动磁芯驱动第一触头保持件16的移动。当该动磁芯移动时，第一触头保持件16移动，以使第一动触头26断开，并且该动磁芯消耗电流。因此，经过第一线圈38并且由同步单元36测量的电流I增大。然后，当第一动触头26处于断开位置时，动磁芯停止移动并且不再消耗任何电流。因此，经过线圈38的电流I稳定，并且第一触头保持件16已行进了其整个断开行程。一旦同步单元36检测到经过第一线圈38的电流不再增大或已经达到了预定值，则其使用第二控制构件34和第二线圈40控制每个第二动触头30的断开，假定第二动触头30均由第二触头保持件17牢固地维持，则第二动触头准同时地移动进入断开位置。

因此，第一动触头26和第二动触头30的断开之间的时间偏差基于电流I的值完成。

在图2中，示出了对应于本发明的一个实施例的接触器100。接触器100包括壳体102，壳体102包括位于接触器100中的所有元件。

接触器100包括两个第一开关104和三个第二开关106。接触器100还包括触头保持件108和两个轴(未示出)，触头保持件108能够沿着所述轴平移。

接触器100包括电流输入端子E2和电流输出端子S2。

每个第一开关104包括第一对静触头110和在闭合位置和断开位置之间移动的第一动触头112。同样地，每个第二开关106包括一对第二静触头114和在闭合位置和断开位置之间移动的第二动触头116。

触头保持件108能够维持第一动触头112和第二动触头116。此外，触头保持件108沿着轴平移，从而使第一动触头112和第二动触头116移动进入断开或闭合位置。

例如，第一静触头110均是块状形式115，每个块115被紧固至相应的第一动桥117，并且朝着壳体102的下内表面118取向。

每个第一动触头112包括两个第一接触块119，第一接触块119被紧固至第二动桥120并且通过所述第二动桥120连接。每个第一动触头112通过第一弹簧121连接至触头保持件108。

例如，第二静触头114均是块状形式122，每个块122被紧固至对应的静桥123。

每个第二动触头116包括两个第二接触块124，第二接触块124被紧固至第一动桥117并且通过该第一动桥117连接。所述第二块124朝着壳体102的上内表面125取向。每个第二动触头116借助第二弹簧126连接至触头保持件108。

在第一动触头112和第二动触头116各自的闭合位置，第一静触头110和第二静触头114分别经由第一动触头112和第二动触头116彼此连接，并且在第一动触头112和第二动触头116的断开位置，彼此电绝缘。

在第一动触头112和第二动触头116的断开位置，触头保持件108处于低位，例如抵靠下内表面118。

在第一动触头112和第二动触头116的闭合位置，触头保持件108处于高位，例如抵靠上内表面125。

在该实施例中，根据本发明，所有的触头110、112、114、116的大小做成他们在电设备的额定工作电流下的发热低于标准值。例如，对于65安培的额定工作电流，所有的触头110、112、114和116的发热低于65摄氏度。

第二动触头116和第二静触头114的大小做成在每个第二动触头116断开期间，当出现电弧时，损耗最小。事实上，第二开关106在它们的第二动触头116断开时意在于第二动触头116和第二静触头114之间形成电弧。

在不同的附图中未示出的控制装置能够控制触头保持件108的移动以断开或闭合第一开关104和第二开关106，即，控制每个第一动触头112和每个第二动触头116的移动。

每个第一弹簧121能够对每个第一动触头112施加第一推力P1。

每个第二弹簧126能够对每个第二动触头116施加第二推力P2，第二推力P2大于第一推力P1。

接触器100具有总体上阶梯状的结构，其中第一开关104相对于上表面125位于第二开关106的下方。

在图3中，第一开关104和第二开关106处于闭合位置。第二动触头116经由第一开关104、静桥123和第二静触头114并联地连接。事实上，连接属于不同第二开关106的静触头114的静桥123的连接以及第一开关104经由第一静触头110到第二开关106的连接使得可并联地连接第二开关106，更具体地为并联地连接第二动触头116和它们的第一动桥117。输入端子E2和输出端子S2因而彼此连接。

在控制装置(未示出)接收到断开接触器100的命令后，当接触器100处于图3的构造中时，控制装置控制触头保持件108朝向下内表面118的移动。

当触头保持件108朝向下表面108移动时，如图4中的箭头F所示，这导致第一动触头112朝向下表面118移动。一旦由第一弹簧121施加的并且可以将第一动触头112保持在闭合位置的推力P1消除，则第一动触头112处于断开位置。这种构造在图4中示出。

应注意，在图4的构造中，当第二动触头116处于闭合位置，而第一动触头112处于断开位置时，输入端子E2和输出端子S2通过串联连接的第二开关106电连接。因此，第一开关104的断开使得可以从第二开关106并联地连接的操作模式切换至第二开关106串联地连接的操作模式。

图6所示的接触器100的等同电路图例示出基于第一动触头112的断开或闭合位置，第二开关16并联或串联地连接的特征。在图2至6的示例实施例中，当第一动触头112处于闭合位置时，第二开关106并联地连接，当第一动触头112处于断开位置时，第二开关106串联地连接。

然后，触头保持件108继续其移动，这导致第二动触头116移动，但第二动触头116仍保持在闭合位置，因为由第二弹簧126施加的推力P2足以将第二动触头116保持在闭合位置。

在触头保持件108平移预定的距离时，第二推力P2消除，因为其由触头保持件108的移动抵消，当触头保持件108移动时，其施加力从而使第二动触头116在与第二推力P2相反的方向上移动。第二推力P2变得不足以将动触头116保持在闭合位置，从而动触头116与第二静触头114分离。事实上，一旦第二推力P2由触头保持件108的移动补偿，则每个动触头116朝向下表面108移动且与静触头114分离。

在图5中，每个第一开关104和每个第二开关106处于断开位置。

由于触头保持件108和接触器100的这种结构，当发生电气故障时，每个第一动触头112以相对于每个第二动触头116的移动的时间偏差移动进入断开位置。更具体地，每个第一动触头112在每个第二动触头116移动进入断开位置之前移动进入断开位置。第一动触头112移动进入断开位置与第二动触头116移动进入断开位置之间的时间偏差介于10ms至1s之间，优选地介于50ms至500ms之间，更优选地介于50ms至100ms之间。

在图4的构造中，第二开关106串联地连接的事实使得当它们移动进入如图5所示的断开位置时可打断电弧。因此，动触头116和静触头114在没有彼此焊接的任何风险的情况下最优地分离。

一种控制根据本发明的实施例的接触器的方法由此包括若干步骤。第一步包括当第一开关12、104和第二开关14、116处于闭合位置时，控制装置20接收到断开接触器10、100的命令。然后，第二步包括将每个第一动触头26、112移动进入断开位置。最后，第三步包括当每个第一动触头26、112处于断开位置时，以时间偏差使每个第二动触头30、116移动进入断开位置，该时间偏差介于10ms至1s之间，优选地介于50ms至500ms之间，更优选地介于50ms至100ms之间。

此外，在本发明的实施例中，在控制方法的第二步之前，第二开关106并联地连接，因为每个第一动触头112处于闭合位置，并且在控制方法的第二步之后且在第三步之前，第二开关106串联地连接，因为每个第一动触头112处于断开位置。

本发明的实施例使得可制造具有紧凑尺寸(即，例如具有100毫米的长度、50毫米的宽度和50毫米的高度)的接触器10。事实上，串联地连接并用于切断(即，能够在它们的第二动触头30、116和它们的第二静触头28、114之间形成电弧)的第二开关14、106的数量例如增加成适用于切断高压。串联触头的数量增加使得可打断电弧。

未包含在本发明中的方面使得可提出重量减小的接触器10，这是因为第二开关14的尺寸小于第一开关12的尺寸(因为与第一开关12的触头24、26不同，第二开关14的触头28、30的尺寸没有做成具有受限的发热)。事实上，第二开关14与用于热功能(即，当额定电流经过其时，能够经受低于标准值的发热)的第一开关12并联地连接。

此外，本发明的实施例允许一定的可构造性，因为静触头24、28、110、114和动触头26、30、112、116的大小和数量是可变的。

根据前述方面，第二开关14的大小基于电设备的要求、独立于第一开关12而设计。

作为前述方面的替代例，控制装置包括能够移动第一触头保持件的单个控制构件，并且接触器包括能够跟随与第一触头保持件的移动相同的移动并且移动第二触头保持件的机械构件。当第一和第二开关处于闭合位置时，机械构件距第二触头保持件一定距离，使得第二触头保持件的移动以相对于第一触头保持件的移动的时间偏差来完成。当第一和第二动触头处于闭合位置时，该时间偏差取决于机械构件与第二触头保持件之间的距离。

此外，在本发明的实施例中，当第一动触头112处于闭合位置时第二开关106并联地连接的事实使得可以分配在不同的开关106之间经过的电流，从而限制经过每个第二开关106的电流。这使得可以限制当电流经过接触器100时第二开关106经受的发热，并且因此提出了尺寸减小的第二开关106。因此，接触器100的重量得以限制。

Claims

1.一种电接触器(100)，包括：

-至少一个第一开关(104)，所述或每个第一开关(104)包括一对第一静触头(110)以及在闭合位置和断开位置之间移动的第一动触头(112)，

-若干第二开关(106)，每个第二开关(106)包括一对第二静触头(114)以及在闭合位置和断开位置之间移动的第二动触头(116)，

-在所述第一动触头(112)和所述第二动触头(116)各自的闭合位置，所述第一静触头(110)和所述第二静触头(114)分别经由第一动触头(112)和第二动触头(116)彼此电连接，并且在所述第一动触头(112)和所述第二动触头(116)各自的断开位置，所述第一静触头(110)和所述第二静触头(114)彼此电绝缘，

-至少一个控制装置，用于控制所述或每个第一动触头(112)和第二动触头(116)分别移动进入断开或闭合位置，

其特征在于，所述电接触器包括位于同一壳体(102)中的第一开关(104)和第二开关(106)；在所述控制装置接收到断开所述接触器(100)的命令后，所述控制装置能够控制所述或每个第一动触头(112)在每个第二动触头(116)移动进入断开位置之前移动进入断开位置，且第一动触头(112)的移动与第二动触头(116)的移动之间的时间偏差介于10毫秒(ms)至1秒(s)之间，优选地介于50ms至500ms之间，更优选地介于50ms至100ms之间；以及当所述或每个第一动触头(112)处于闭合位置时，所述第二开关(106)并联地连接，而当所述或每个第一动触头(112)处于断开位置时，所述第二开关(106)串联地连接。

2.如权利要求1所述的接触器，其特征在于，所述接触器包括单个触头保持件(108)，该触头保持件维持所述第一动触头(112)和所述第二动触头(116)，所述控制装置能够控制所述触头保持件的移动以断开或闭合所述第一开关(104)和所述第二开关(106)。

3.如权利要求2所述的接触器，其特征在于，所述触头保持件(108)通过至少一个第一弹簧(121)和至少一个第二弹簧(126)分别连接至所述或每个第一动触头(112)和每个第二动触头(116)，并且所述或每个第一弹簧(121)对所述或每个第一动触头(112)施加的第一推力(P1)低于所述或每个第二弹簧(126)对每个第二动触头(116)施加的第二推力(P2)。

4.一种控制电接触器的方法，包括：

-至少一个第一开关(104)，所述或每个第一开关(104)包括一对第一静触头(110)以及在闭合位置和断开位置之间移动的第一动触头(112)，，

-若干第二开关(106)，每个第二开关(106)包括一对第二静触头(114)以及在闭合位置和断开位置之间移动的第二动触头(116)头，

-至少一个控制装置，用于控制所述或每个第一动触头(112)和第二动触头(116)分别移动进入断开或闭合位置。

其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-a)所述控制装置接收断开所述接触器(100)的命令，

-b)所述或每个第一动触头(112)移动进入所述断开位置，当所述或每个第一动触头(112)处于所述闭合位置时，所述第二开关(106)并联地连接，当所述或每个第一动触头(112)处于断开位置时，所述第二开关(106)串联地连接。

-c)在所述或每个第一动触头(112)移动进入所述断开位置之后，每个第二动触头(116)移动进入所述断开位置，且所述第一动触头(112)的移动和所述第二动触头(116)的移动之间的时间偏移介于10毫秒(ms)至1秒(s)之间，优选地介于50至500ms之间，更优选地介于50ms至100ms之间。