CN105281301A - 一种开关电磁铁线圈保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种开关电磁铁线圈保护装置，中央处理器根据开关信号、霍尔传感器模块发送的电磁铁线圈的直流电流以及电磁铁线圈两端的直流电压计算得到所述电磁铁线圈在开关动作后的发热量，当发热量超过预设发热值或者热电偶测温模块发送的电磁铁线圈表面的温度超过预设温度值时，向出口继电器发送触发信号；使所述出口继电器根据所述触发信号控制开关动作，在本发明实施例中，通过中央处理器实时计算电磁铁线圈在开关动作后的发热量以及电磁铁线圈表面的温度，能够实时根据电磁铁线圈的发热量以及表面温度的变化及时向出口继电器发送触发信号，控制开关动作，有效的避免了电磁铁线圈被烧毁，提高供电可靠性。

Description

一种开关电磁铁线圈保护装置

技术领域

[0001] 本发明涉及自动化技术领域，更具体的说，是涉及一种开关电磁铁线圈保护装置。

背景技术

[0002] 随着自动化技术的发展，开关电磁铁线圈已经被广泛应用到各种控制电路中，而 开关电磁铁线圈在工作的过程中经常会出现烧毁的情况，并且，开关电磁铁线圈被烧毁的 情况大多是由于开关机构机械故障导致的，因此，在开关电磁铁线圈工作的过程中，对其施 加保护措施避免出现烧毁情况成为目前亟待解决的问题。

[0003] 而当前大多是通过增加时间继电器的方式来实现开关电磁铁线圈的保护，主要是 在接收到开关合闸（或跳闸）信号后，通过时间继电器控制电磁铁供电回路的断开，防止线 圈被烧毁。

[0004] 然而，现有技术中通过时间继电器控制的方案由于其保护动作时间固定，只有经 过固定的保护动作时间之后，时间继电器才会控制断开电磁铁供电回路的开关。在某些情 况下，例如通过开关电磁铁线圈的电流突然增大或者电压不稳定的时候，都会使得开关电 磁铁线圈的发热量突然增大，而这个时候时间继电器却还需要等待一定的时间才能够断开 电磁铁供电回路的开关，这种情况下，就会导致电磁铁线圈被烧毁，由此可见，现有技术采 用时间继电器控制电磁铁供电回路开关动作的方案通常会存在因不能及时断开电磁铁供 电回路的开关导致电磁铁线圈被烧毁的问题。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本发明提供了一种开关电磁铁线圈保护装置，能够及时断开电磁铁供 电回路的开关，避免电磁铁线圈被烧毁。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0007] -种开关电磁铁线圈保护装置，包括：中央处理器、霍尔传感器模块、热电偶测温 模块、出口继电器；

[0008] 所述霍尔传感器模块与所述中央处理器相连接，用于检测电路中通过电磁铁线圈 的直流电流以及电磁铁线圈两端的直流电压，并将测得的电磁铁线圈的直流电流以及电磁 铁线圈两端的直流电压传输给所述中央处理器；

[0009] 所述热电偶测温模块与所述中央处理器相连接，用于检测所述电路中电磁铁线圈 表面的温度，并将测得的电磁铁线圈表面的温度传输给所述中央处理器；

[0010] 所述中央处理器与所述出口继电器相连接，用于接收开关信号，并根据所述开关 信号、电磁铁线圈的直流电流以及电磁铁线圈两端的直流电压计算得到所述电磁铁线圈在 开关动作后的发热量，当发热量超过预设发热值或者电磁铁线圈表面的温度超过预设温度 值时，向所述出口继电器发送触发信号；

[0011] 所述出口继电器串联于所述开关电磁铁线圈保护装置的回路中，用于根据所述触 发信号控制开关动作。

[0012] 优选的，所述中央处理器根据所述开关信号、电磁铁线圈的直流电流以及电磁铁 线圈两端的直流电压计算得到所述电磁铁线圈在开关动作后的发热量所采用的线圈的热 效应累积公式为

ώ. >其中，E为发热量，I为电磁铁线圈电流，R为电 磁铁线圈电阻，U为电磁铁线圈电压。

[0013] 优选的，所述开关信号包括：开关合闸信号或开关跳闸信号，

[0014] 所述中央处理器用于接收所述开关合闸信号，并根据所述开关合闸信号、电磁铁 线圈的直流电流以及电磁铁线圈两端的直流电压计算得到所述电磁铁线圈在开关合闸后 的发热量；

[0015] 或者，所述中央处理器用于接收所述开关跳闸信号，并根据所述开关跳闸信号、电 磁铁线圈的直流电流以及电磁铁线圈两端的直流电压计算得到所述电磁铁线圈在开关跳 闸后的发热量。

[0016] 优选的，所述霍尔传感器模块包括：

[0017] 串联于开关电磁铁线圈保护装置的合闸回路的第一霍尔电流传感器模块，用于测 量开关合闸过程中通过电磁铁线圈的直流电流；

[0018] 串联于开关电磁铁线圈保护装置的跳闸回路中的第二霍尔电流传感器模块，用于 测量开关跳闸过程中通过电磁铁线圈的直流电流；

[0019] 并联于开关电磁铁线圈保护装置的合闸回路的第一霍尔电压传感器模块，用于测 量开关合闸过程中电磁铁线圈两端的直流电压；

[0020] 并联于开关电磁铁线圈保护装置的跳闸回路的第二霍尔电压传感器模块，用于测 量开关跳闸过程中电磁铁线圈两端的直流电压。

[0021] 优选的，所述开关包括：合闸开关或跳闸开关；

[0022] 所述出口继电器的第一常闭触点串联于所述开关电磁铁线圈保护装置的合闸回 路中，用于根据所述触发信号控制合闸开关动作；

[0023] 或者，所述出口继电器的第二常闭触点串联于所述开关电磁铁线圈保护装置的跳 闸回路中，用于根据所述触发信号控制跳闸开关动作。

[0024] 优选的，还包括：

[0025] 与所述中央处理器相连接的显示模块，用于与所述中央处理器进行数据交互。

[0026] 优选的，还包括：

[0027] 与所述中央处理器相连接的时钟模块，用于与所述中央处理器进行数据交互。

[0028] 优选的，还包括：

[0029] 与所述中央处理器相连接的键盘模块，用于接收用户的查询请求，根据用户的查 询请求进行信息查询，进行保护定值整定。

[0030] 优选的，还包括：

[0031] 与所述中央处理器相连接的通讯模块，用于将中央处理器发送的信息传输到上层 监控模块。

[0032] 优选的，还包括：

[0033] 与所述中央处理器相连接的故障报警模块，用于在所述中央处理器计算得到的合 闸回路或者跳闸回路的电阻值超过预定电阻值时，进行故障报警。

[0034] 经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种开关电磁铁线圈 保护装置，所述开关电磁铁线圈保护装置中的中央处理器根据开关信号、霍尔传感器模块 发送的电磁铁线圈的直流电流以及电磁铁线圈两端的直流电压计算得到所述电磁铁线圈 在开关动作后的发热量，当发热量超过预设发热值或者热电偶测温模块发送的电磁铁线圈 表面的温度超过预设温度值时，向出口继电器发送触发信号；使所述出口继电器根据所述 触发信号控制开关动作，可以看出，在本发明实施例中，通过中央处理器实时计算电磁铁线 圈在开关动作后的发热量以及电磁铁线圈表面的温度，能够实时根据电磁铁线圈的发热量 以及表面温度的变化及时向出口继电器发送触发信号，控制开关动作，有效的避免了电磁 铁线圈被烧毁，提高供电可靠性。

附图说明

[0035] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。

[0036] 图1为本发明实施例公开的开关电磁铁线圈保护装置的结构示意图；

[0037] 图2为本发明实施例公开的另一种开关电磁铁线圈保护装置的结构示意图。

具体实施方式

[0038] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。

[0039] 图1为本申请实施例提供的开关电磁铁线圈保护装置的结构示意图。

[0040] 如图1所示，该开关电磁铁线圈保护装置，包括：中央处理器1、霍尔传感器模块2、 热电偶测温模块3、出口继电器4 ;

[0041] 所述霍尔传感器模块2与所述中央处理器1相连接，用于检测电路中通过电磁铁 线圈的直流电流以及电磁铁线圈两端的直流电压，并将测得的电磁铁线圈的直流电流以及 电磁铁线圈两端的直流电压传输给所述中央处理器1 ;

[0042] 所述热电偶测温模块3与所述中央处理器1相连接，用于检测所述电路中电磁铁 线圈表面的温度，并将测得的电磁铁线圈表面的温度传输给所述中央处理器1 ;

[0043] 所述中央处理器1与所述出口继电器4相连接，用于接收开关信号，并根据所述开 关信号、电磁铁线圈的直流电流以及电磁铁线圈两端的直流电压计算得到所述电磁铁线圈 在开关动作后的发热量，当发热量超过预设发热值或者电磁铁线圈表面的温度超过预设温 度值时，向所述出口继电器4发送触发信号；

[0044] 所述出口继电器4串联于所述开关电磁铁线圈保护装置的回路中，用于根据所述 触发信号控制开关动作。

[0045] 需要说明的是，中央处理器1可以由单片机C8051F020实现，当然所述中央处理器 1也可以由其他型号的单片机实现，本发明在此不做具体限定。

[0046] 可选的，可以将热电偶测温模块3中的热电偶分别固定于合闸线圈和跳闸线圈表 面，具体的，所述热电偶测温模块3包括温敏电阻，可以将温敏电阻安装于开关电磁铁分闸 线圈和合闸线圈漆包线处，实时测量电路中电磁铁线圈表面的温度；具体的，所述热电偶测 温模块3与中央处理器1通过时钟输入信号线、片选信号号、串行数据线进行数据交互。

[0047] 需要说明的是，所述中央处理器1根据所述开关信号、电磁铁线圈的直流电流以 及电磁铁线圈两端的直流电压计算得到所述电磁铁线圈在开关动作后的发热量所采用的 线圈的热效应累积公式为

，其中，E为发热量，I为电磁铁线圈电 流，R为电磁铁线圈电阻，U为电磁铁线圈电压。

[0048] 本发明实施例提出的开关电磁铁线圈保护装置能够基于热效应累积公式，使保护 具有反时限特性，当单位时间内发热量越大，说明线圈温升越快，控制出口继电器4使保护 动作时间缩短，及时控制开关动作。

[0049] 需要说明的是，本发明实施例中的所述开关信号包括：开关合闸信号或开关跳闸 信号，

[0050] 所述中央处理器1用于接收所述开关合闸信号，并根据所述开关合闸信号、电磁 铁线圈的直流电流以及电磁铁线圈两端的直流电压计算得到所述电磁铁线圈在开关合闸 后的发热量；

[0051] 或者，所述中央处理器1用于接收所述开关跳闸信号，并根据所述开关跳闸信号、 电磁铁线圈的直流电流以及电磁铁线圈两端的直流电压计算得到所述电磁铁线圈在开关 跳闸后的发热量。

[0052] 可选的，所述霍尔传感器模块2包括：

[0053] 串联于开关电磁铁线圈保护装置的合闸回路的第一霍尔电流传感器模块，用于测 量开关合闸过程中通过电磁铁线圈的直流电流；

[0054] 串联于开关电磁铁线圈保护装置的跳闸回路中的第二霍尔电流传感器模块，用于 测量开关跳闸过程中通过电磁铁线圈的直流电流；

[0055] 并联于开关电磁铁线圈保护装置的合闸回路的第一霍尔电压传感器模块，用于测 量开关合闸过程中电磁铁线圈两端的直流电压；

[0056] 并联于开关电磁铁线圈保护装置的跳闸回路的第二霍尔电压传感器模块，用于测 量开关跳闸过程中电磁铁线圈两端的直流电压。

[0057] 可选的，所述开关包括：合闸开关或跳闸开关；

[0058] 所述出口继电器4的第一常闭触点串联于所述开关电磁铁线圈保护装置的合闸 回路中，用于根据所述触发信号控制合闸开关动作；

[0059] 或者，所述出口继电器4的第二常闭触点串联于所述开关电磁铁线圈保护装置的 跳闸回路中，用于根据所述触发信号控制跳闸开关动作。

[0060] 当中央处理器1向所述出口继电器4发送触发信号，触发保护动作时，所述出口继 电器4的第一常闭触点和第二常闭触点动作，分别断开所述开关电磁铁线圈保护装置的合 闸回路和跳闸回路，实现对电磁铁线圈的保护。

[0061] 图2为本申请实施例提供的另一种开关电磁铁线圈保护装置的结构示意图，如图 2所示，本发明实施例还包括：与所述中央处理器1相连接的显示模块5,用于通过并行数据 口（DBO~DB7)、数据选择信号（RS)、读写选择（RW)及使能信号（ΕΝ)与所述中央处理器1 进行数据交互。

[0062] 可选的，本发明实施例还包括：与所述中央处理器1相连接的时钟模块6,用于通 过DS1302时钟芯片实现，与所述中央处理器1通过时钟输入（SCLK)、串行数据口（I/O)及 复位（RST)进行数据交互。

[0063] 可选的，本发明实施例还包括：

[0064] 与所述中央处理器1相连接的键盘模块7,用于接收用户的查询请求，根据用户的 查询请求进行信息查询，进行保护定值整定。

[0065] 可选的，本发明实施例还包括：

[0066] 与所述中央处理器1相连接的通讯模块8,用于将中央处理器1发送的信息传输到 上层监控模块。

[0067] 可选的，本发明实施例还包括：

[0068] 与所述中央处理器1相连接的故障报警模块9,用于在所述中央处理器1计算得到 的合闸回路或者跳闸回路的电阻值超过预定电阻值时，进行故障报警。

[0069] 每次开关动作时，所述中央处理器1通过R=U/I实时计算所述开关电磁铁线圈 保护装置的回路的电阻，当电阻超出预定电阻值时，指示故障报警模块9进行故障报警，所 述故障报警具体为回路电阻异常报警。

[0070] 其中，本发明实施例可以通过数字量输入模块10将开关合闸信号和开关跳闸信 号等开关量通过数字方式输入到中央处理器1中。

[0071] 由以上技术方案可见，本申请实施例公开了一种开关电磁铁线圈保护装置，所述 开关电磁铁线圈保护装置中的中央处理器根据开关信号、霍尔传感器模块发送的电磁铁线 圈的直流电流以及电磁铁线圈两端的直流电压计算得到所述电磁铁线圈在开关动作后的 发热量，当发热量超过预设发热值或者热电偶测温模块发送的电磁铁线圈表面的温度超过 预设温度值时，向出口继电器发送触发信号；使所述出口继电器根据所述触发信号控制开 关动作，可以看出，在本发明实施例中，通过中央处理器实时计算电磁铁线圈在开关动作后 的发热量以及电磁铁线圈表面的温度，能够实时根据电磁铁线圈的发热量以及表面温度的 变化及时向出口继电器发送触发信号，控制开关动作，有效的避免了电磁铁线圈被烧毁，提 高供电可靠性。

[0072] 以上对本申请所提供的一种开关电磁铁线圈保护装置进行了详细介绍，本文中应 用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理 解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在

具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申 请的限制。

[0073] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

[0074] 需要说明的是，在本文中，诸如"大于"或"超过"或"高于"或"小于"或"低于"等 之类的关系描述，均可以理解为"大于且不等于"或"小于且不等于"，也可以理解为"大于等 于"或"小于等于"，而不一定要求或者暗示必须为限定的或固有的一种情况。

[0075] 另外，在本文中，诸如"第一"和"第二"等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或 者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任 何这种实际的关系或者顺序。而且，在本文中，术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意 在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那 些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者 设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个……"限定的要素，并不 排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0076] 需要说明的是，以上所述仅仅是本申请技术方案的一部分优选具体实施方式，使 本领域技术人员能够充分理解或实现本申请，而不是全部的实施例，本文中所定义的一般 原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，基于以上实 施例，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理，不做出创造性劳动前提 下，还可以做出多种显而易见的修改和润饰，通过这些修改和润饰所获得的所有其他实施 例，都可以应用于本申请技术方案，这些都不影响本申请的实现，都应当属于本申请的保护 范围。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原 理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1. 一种开关电磁铁线圈保护装置，其特征在于，包括：中央处理器、霍尔传感器模块、 热电偶测温模块、出口继电器； 所述霍尔传感器模块与所述中央处理器相连接，用于检测电路中通过电磁铁线圈的直 流电流以及电磁铁线圈两端的直流电压，并将测得的电磁铁线圈的直流电流以及电磁铁线 圈两端的直流电压传输给所述中央处理器； 所述热电偶测温模块与所述中央处理器相连接，用于检测所述电路中电磁铁线圈表面 的温度，并将测得的电磁铁线圈表面的温度传输给所述中央处理器； 所述中央处理器与所述出口继电器相连接，用于接收开关信号，并根据所述开关信号、 电磁铁线圈的直流电流以及电磁铁线圈两端的直流电压计算得到所述电磁铁线圈在开关 动作后的发热量，当发热量超过预设发热值或者电磁铁线圈表面的温度超过预设温度值 时，向所述出口继电器发送触发信号； 所述出口继电器串联于所述开关电磁铁线圈保护装置的回路中，用于根据所述触发信 号控制开关动作。

2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中央处理器根据所述开关信号、电磁 铁线圈的直流电流以及电磁铁线圈两端的直流电压计算得到所述电磁铁线圈在开关动作 后的发热量所采用的线圈的热效应累积公式为

，其中，E为发热 量，I为电磁铁线圈电流，R为电磁铁线圈电阻，U为电磁铁线圈电压。

3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关信号包括：开关合闸信号或开关 跳闸信号， 所述中央处理器用于接收所述开关合闸信号，并根据所述开关合闸信号、电磁铁线圈 的直流电流以及电磁铁线圈两端的直流电压计算得到所述电磁铁线圈在开关合闸后的发 热量； 或者，所述中央处理器用于接收所述开关跳闸信号，并根据所述开关跳闸信号、电磁铁 线圈的直流电流以及电磁铁线圈两端的直流电压计算得到所述电磁铁线圈在开关跳闸后 的发热量。

4. 根据权利要求1或3所述的装置，其特征在于，所述霍尔传感器模块包括： 串联于开关电磁铁线圈保护装置的合闸回路的第一霍尔电流传感器模块，用于测量开 关合闸过程中通过电磁铁线圈的直流电流； 串联于开关电磁铁线圈保护装置的跳闸回路中的第二霍尔电流传感器模块，用于测量 开关跳闸过程中通过电磁铁线圈的直流电流； 并联于开关电磁铁线圈保护装置的合闸回路的第一霍尔电压传感器模块，用于测量开 关合闸过程中电磁铁线圈两端的直流电压； 并联于开关电磁铁线圈保护装置的跳闸回路的第二霍尔电压传感器模块，用于测量开 关跳闸过程中电磁铁线圈两端的直流电压。

5. 根据权利要求1、3-4所述的装置，其特征在于，所述开关包括：合闸开关或跳闸开 关； 所述出口继电器的第一常闭触点串联于所述开关电磁铁线圈保护装置的合闸回路中， 用于根据所述触发信号控制合闸开关动作； 或者，所述出口继电器的第二常闭触点串联于所述开关电磁铁线圈保护装置的跳闸回 路中，用于根据所述触发信号控制跳闸开关动作。

6. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括： 与所述中央处理器相连接的显示模块，用于与所述中央处理器进行数据交互。

7. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括： 与所述中央处理器相连接的时钟模块，用于与所述中央处理器进行数据交互。

8. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括： 与所述中央处理器相连接的键盘模块，用于接收用户的查询请求，根据用户的查询请 求进行信息查询，进行保护定值整定。

9. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括： 与所述中央处理器相连接的通讯模块，用于将中央处理器发送的信息传输到上层监控 丰旲块。

10. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括： 与所述中央处理器相连接的故障报警模块，用于在所述中央处理器计算得到的合闸回 路或者跳闸回路的电阻值超过预定电阻值时，进行故障报警。