CN107195422A - 用于lv或mv应用的线圈致动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于LV或MV应用的线圈致动器(1)，其包括与可移动柱塞(8)可操作地相关联的电磁体(2)，与所述电磁体(2)电连接的电力和控制单元(3)以及与所述电力和控制单元可操作地连接的第一和第二输入端子(T1、T2)，其中在所述线圈致动器的操作期间在所述第一和第二输入端子之间施加输入电压(VIN)。所述电力和控制单元适于响应于所述输入电压(VIN)从低于所述第一阈值电压(VTH1)的值向高于所述第一阈值电压的值的后续转变来向所述电磁体(2)提供驱动电流(IC)的后续发射脉冲，所述后续发射脉冲在时间上分开达至少预定时间间隔(TI)。

Description

用于LV或MV应用的线圈致动器
技术领域
本发明涉及一种用于低电压或中电压应用的线圈致动器，其在性能和构造方面具有改善的特征。
背景技术
对于本申请的目的，术语“低电压”(LV)涉及低于1千伏AC和1.5千伏DC的操作电压，而术语“中电压”(MV)涉及高于1千伏AC和1.5千伏DC直至几十千伏(例如，高达72千伏AC和100千伏DC)的工作电压。
如众所周知，线圈致动器经常用在用于各种各样的用途的MV和LV设施中。
线圈致动器的一个典型用途涉及弹簧致动的开关装置中的机械部件的选择性释放或锁定。
其它典型用途可能涉及到机械运动链或致动器中的电命令锁定或跳闸功能的实现。
线圈致动器通常包括接收输入电压并依据所述输入电压驱动电磁体的电子产品，所述电子产品包括一个或多个致动线圈，这一个或多个致动线圈可操作地与可移动柱塞相关联，以这种方式，可移动柱塞能够通过由驱动电流沿所述驱动线圈流动产生的磁场而被磁致动。
常规的线圈致动器的一个缺点在于，当它接收驱动电流的多个后续发射脉冲以对可移动柱塞进行磁致动时，电磁体受到显著的热应力。
经验表明，所述热应力可能经常导致损坏，该损坏会使得必须替换线圈致动器，伴随以其中安装有所述线圈致动器的开关装置或开关柜的维护和操作成本的随之增加。
本发明的一个目的是提供一种用于LV或MV应用的线圈致动器，其允许解决或减轻上述问题。
更特别地，本发明的一个目的是提供一种具有用于预期应用的高可靠性水平的线圈致动器。
作为进一步的目的，本发明目标在于提供一种在操作中具有高灵活性水平的线圈致动器。
本发明的又一个目的是提供一种线圈致动器，其可以容易地制造并具有竞争力的成本。
发明内容
为了实现这些目的和目标，本发明提供了一种根据下面的权利要求1和相关的从属权利要求的线圈致动器。
根据本发明的线圈致动器包括电磁体，该电磁体与可移动柱塞可操作地相关联，以这种方式使得所述可移动柱塞能够通过由所述电磁体产生的磁场而被致动。
根据本发明的线圈致动器还包括电力和控制单元，电力和控制单元与所述电磁体电连接以向所述电磁体馈送并控制其操作。
更具体地，所述电力和控制单元适于根据需要向所述电磁体提供可调节的驱动电流以激励所述电磁体。
根据本发明的线圈致动器还包括与所述电力和控制单元电连接的第一和第二输入端子。
在线圈致动器的操作期间，可以通过外部设备(例如，继电器)提供的输入电压被施加在所述第一和第二端子之间。
所述电力和控制单元适于响应于所述输入电压从低于第一阈值电压的值向高于所述第一阈值电压的值的转换，向所述电磁体提供驱动电流的发射脉冲，发射脉冲具有预定的发射电平和发射时间。
根据本发明的线圈致动器的一个重要的方面涉及如下事实，即，所述电力和控制单元适于向所述电磁体提供驱动电流的后续发射脉冲，后续发射脉冲在时间上分开至少预定时间间隔。
所述电力和控制单元被以如下方式配置，使得在已经响应于所述输入电压从低于所述第一阈值电压的值向高于所述第一阈值电压的值的第一转变来向所述电磁体提供驱动电流的第一发射脉冲之后，所述电力和控制单元在向所述电磁体提供驱动电流的后续发射脉冲之前等待至少预定时间。
在实践中，在已经响应于所述输入电压从低于所述第一阈值电压的值向高于所述第一阈值电压的值的第一转变来向所述电磁体提供驱动电流的第一发射脉冲之后，所述电力和控制单元被禁止向所述电磁体提供驱动电流的后续发射脉冲达至少所述预定时间间隔。
优选地，所述电力和控制单元被以如下方式配置，使得已经响应于所述输入电压从低于所述第一阈值电压的值向高于所述第一阈值电压的值转变来提供驱动电流的发射脉冲之后，所述电力和控制单元将所述驱动电流减小到比所述发射电平低的预定保持电平并将所述驱动电流保持在所述保持电平，直到所述输入电压保持高于第二阈值电压，所述第二阈值电压低于或等于所述第一阈值电压。
优选地，所述电力和控制单元被以如下的方式配置，使得它响应于所述输入电压从高于第二阈值电压的值向低于所述第二阈值电压的值的转变，中断流向所述电磁体的驱动电流，其中所述第二阈值电压低于或等于所述第一阈值电压。
在进一步的方面中，本发明涉及一种根据下面的权利要求11的LV或MV开关装置或开关柜。
附图说明
参考作为非限制性示例给出的附图，本发明的进一步特性和优点将从以下给出的描述中更清楚地显现，其中：
-图1-3示出了根据本发明的线圈致动器的实施例的示意图；
-图4-8示意性地示出了根据本发明的线圈致动器的操作；
-图9-10示出在图1-3的线圈致动器板上的电力和控制单元的示意图；
-图11示意性地示出了根据本发明的线圈致动器的另一个实施例。
具体实施方式
在本发明的以下具体实施方式中，相同的组件通常由相同的附图标记表示，而不管它们是否在不同的实施例中示出。为了清楚和简洁公开本发明，附图不一定是按比例绘制并且本发明的某些特征可以以示意形式示出。
参照上述附图，本发明涉及一种用于LV或MV应用(例如，LV或MV开关装置(例如断路器、隔离开关、接触器等)或者更一般地，LV或MV开关柜)的线圈致动器1。
线圈致动器1包括限定内部体积并且优选地由电绝缘材料(例如，热固性树脂)制成的外壳11。
优选地，外壳11设置有适于允许线圈致动器例如通过适当的卡扣连接安装在支撑结构(未示出)上的外部柔性连接翼11A。
优选地，外壳11设置有第一开口111(图1)，在该第一开口111处，线圈致动器1的输入端子T1、T2(或可能T3)可以被接入。
线圈致动器1包括稳定地容纳在由外壳11所限定的内部体积中的电磁体2。
优选地，电磁体2包括根据螺线管构造有利地布置的至少一个致动线圈2A。
致动线圈2A旨在通过可调节的驱动电流IC来供电，以产生具有所期望的方向和强度的磁场。
优选地，线圈致动器1是单线圈型的。在这种情况下，电磁体2包括单致动线圈2A。
优选地，电磁体2包括磁性材料的一个或多个部分2B以适当地引导由激励电磁体2的驱动电流IC产生的磁通量线。
优选地，电磁体2包括由线圈电磁体2的磁性材料的部分2B和致动线圈2A所包围的内部空腔20(例如，具有圆柱形形状)。
线圈致动器1包括可移动柱塞8，其与电磁体2可操作地相关联，使得它能够通过由驱动电流IC沿致动线圈2A流动产生的磁场而被致动。
优选地，柱塞8被容纳在电磁体2的内部腔体20中，柱塞8可以移动通过内部腔体20。
一般情况下，柱塞8在非激发位置与激发位置之间线性可移动，非激发位置为当没有驱动电流IC被提供给致动线圈2A时的位置，激发位置为当驱动电流IC被提供给致动线圈2A时的位置。
优选地，线圈致动器1包括与柱塞8可操作地相关联的弹性元件9(例如弹簧)。
优选地，弹性元件9在固定的锚定点与柱塞8之间可操作地耦接，使得在柱塞8上施加偏置力。所述偏置力可以在给致动线圈2A供电的驱动电流IC被中断时有利地用于对柱塞8进行致动。
优选地，外壳11设置有第二开口110(图2)，其允许柱塞8从壳体11突出并与开关装置或开关柜的机构200接口，线圈致动器1意在与开关装置或开关柜的机构200交互。
作为示例，机构200可以是LV断路器的主命令链。
线圈致动器1包括与电磁体2，特别是与电磁体2的致动线圈2A电连接的电力和控制单元3。
优选地，电力和控制单元3由容纳在由外壳11所限定的内部体积内并且包括模拟和/或数字电子电路和/或处理设备的一个或多个电子板构成。
电力和控制单元3被配置以给电磁体2馈送可调节的驱动电流IC以便控制电磁体2的操作(激励)并适当地对可移动柱塞8进行致动。
优选地，为了将柱塞8从非激发位置向激发位置移动，电力和控制单元3向电磁体2(特别是向致动线圈2A)提供驱动电流IC，从而使柱塞8由所述驱动电流产生的磁场的力进行致动，抵抗由弹性元件9施加的偏置力。
优选地，为了将柱塞8从激发位置向非激发位置移动，电力和控制单元3中断流向制动线圈2A的驱动电流IC，使得柱塞8由弹性元件9施加的偏置力来致动，因为没有磁场由电磁体2产生。
线圈致动器1包括与电力和控制单元3电连接的第一和第二输入端子T1、T2。
在线圈致动器1的操作期间，输入电压VIN被施加在输入端子T1、T2之间并因此提供给电力和控制单元3。
电压VIN由与线圈致动器1电连接的外部设备(未示出)(例如继电器或另一保护设备)提供给线圈致动器1。
根据本发明，电力和控制单元3适于依据在输入端子T1、T2施加的输入电压VIN馈送和控制电磁体2。
更具体地，电力和控制单元3适于以如下方式馈送电磁体2，使得响应于输入电压VIN从低于第一阈值电压VTH1的值向高于所述第一阈值电压的值的转变来将柱塞8从非激发位置向激发位置磁力致动。
为此目的，电力和控制单元3适于响应于输入电压VIN从低于第一阈值电压VTH1的值向高于所述第一阈值电压的值的转变，向电磁体2提供驱动电流IC的发射脉冲，该发射脉冲具有预定发射电平IL和发射时间TL。
根据在所引用的附图中所示的本发明的优选实施例，电力和控制单元3适于驱动电磁体2，使得线圈致动器1作为UVR(欠压释放)线圈致动器操作。
在这种情况下，如图4-8所示，电力和控制单元3按如下操作。
让输入电压VIN在时刻t1显示从低于第一阈值电压VTH1的值向高于所述第一阈值电压的值的转变。
响应于输入电压VIN的所述转变，电力和控制单元3向电磁体2提供驱动电流IC的发射脉冲，该发射脉冲具有预定发射电平IL和发射时间TL。
以这种方式，获得电磁体2的快速和高激励以对柱塞8进行磁致动。
在已经提供所述发射脉冲之后，在时刻t1+TL，电力和控制单元3将所述驱动电流IC减小到低于(例如甚至10倍低于)所述发射电平IL的预定保持电平IH且将所述驱动电流IC保持在所述保持电平IH直到所述输入电压VIN保持高于第二阈值电压VTH2，所述第二阈值电压VTH2低于或等于所述第一阈值电压VTH1。
由上所述，显而易见的是，当输入电压VIN变得比阈值电压VTH1高时，电力和控制单元3驱动电磁体2，使得柱塞8执行“发射和保持”移动(与通过弹性元件9施加的偏置力相反)，即，柱塞8从非激发位置移动到激发位置，并保持在激发位置，直到输入电压VIN保持高于阈值电压VTH2。
再次参照图4-8，在时刻t2，输入电压VIN现在被假定为示出了从高于第二阈值电压VTH2的值向低于所述第二阈值电压的值转变。
响应于输入电压VIN的所述转变，电源和控制单元中断流向电磁体2的驱动电流IC。
以这种方式，获得了电磁体2的去激励并且没有磁场再产生。
柱塞8根据弹性元件9施加的制动力而执行“释放”移动，即它被从激发位置向非激发位置移动，并且其稳定地保持在非激发位置，直到输入电压VIN保持低于阈值电压VTH1。
根据本发明的一些实施例，第二阈值电压VTH2低于第一阈值电压VTH1。在这种情况下，所述电力和控制单元3的行为在图4-6中示意性地示出。
根据本发明的其它实施例，第一和第二阈值电压相一致。在这种情况下，所述电力和控制单元3的行为在图7-8中示意性地示出。
如能够注意到的，电力和控制单元3的行为对于两种提到的情况是类似的。
根据本发明的替换实施例(未示出)，电力和控制单元适于驱动电磁体2，使得线圈致动器1与上述不同地来操作，例如作为PSSOR(永久供电分闸脱扣器)设备来操作。
在这种情况下，电力和控制单元3仍然依据在输入端子T1、T2施加的输入电压VIN驱动电磁体2，但它相对于如上所述的UVR控制逻辑实现不同的控制柱塞8的移动的方式。
然而，即使根据这些实施例，电力和控制单元3仍响应于输入电压VIN从低于给定第一阈值电压VTH1的值向高于所述第一阈值电压的值的转变，向电磁体2提供驱动电流IC的发射脉冲，所述发射脉冲具有预定发射电平IL和发射时间TL。
本发明的一个重要方面涉及电力和控制单元3响应于输入电压VIN从低于第一阈值电压VTH1的值向高于所述第一阈值电压的值的后续转变的行为。
根据本发明，电力和控制单元3被配置为，使得在已经响应于输入电压VIN从低于第一阈值电压的值向高于所述第一阈值电压的值的第一转变来向电磁体2提供驱动电流IC的第一发射脉冲之后，所述电力和控制单元3在向所述电磁体2提供驱动电流IC的后续发射脉冲之前等待达至少预定时间间隔TI。
在实践中，在已经响应于所述输入电压从低于所述第一阈值电压的值向高于所述第一阈值电压的值的第一转变来向所述电磁体提供驱动电流的第一发射脉冲之后，上述电力和控制单元不向所述电磁体提供驱动电流的后续发射脉冲达至少预定时间间隔TI。
因此电力和控制单元3适于向电磁体2提供驱动电流IC的后续发射脉冲，所述后续发射脉冲在时间上分开达至少预定时间间隔TI。
当输入电压VIN示出从低于第一阈值电压VTH1的值向高于所述第一阈值电压的值的后续转变时，所述电力和控制单元3的行为的一些示例可以更好地在下面(图5、5A、6、8)说明。
让输入电压VIN在时刻t1示出从低于第一阈值电压VTH1的值向高于所述第一阈值电压的值的第一转变。
响应于输入电压VIN的所述转变，电源和控制单元3向电磁体2提供驱动电流IC的第一发射脉冲，所述第一发射脉冲具有预定发射电平IL和发射时间TL。
从时刻t1开始，电力和控制单元3在向电磁体2提供驱动电流IC的第二后续发射脉冲之前等待达至少预定时间间隔TI。
在时间间隔TI期满之前，这种情况甚至在输入电压VIN示出从低于第一阈值电压VTH1的值向高于所述第一阈值电压的值的第二后续转变的情况下发生。
让输入电压VIN在时刻t3示出从低于第一阈值电压VTH1的值向高于所述第一阈值电压的值的第二转变。
如果时间差(t3-t1)比时间间隔T1短[即条件(t3-t1)<T1发生]，则在时刻t3，电力和控制单元3不响应于输入电压VIN的所述第二后续转变向电磁体2提供驱动电流IC的第二后续发射脉冲(图5、5A、8)。
如果所施加的电压VIN要求这样做，则电力和控制单元3在再次处于提供其它发射脉冲的条件之前等待直到时间间隔TI(从时刻t1起计算)过去。
如果在时刻t4＝t1+TI处，输入电压VIN仍然高于第一阈值电压VTH1，则在所述时刻t4处，电力和控制单元3不响应于输入电压VIN在时刻t3的第二后续转变而向电磁体2提供驱动电流IC的第二后续发射脉冲(图5、8)。
如果在时刻t4＝t1+TI处，输入电压VIN已经变得比所述第一阈值电压VTH1低，则电力和控制单元3不响应于输入电压VIN在时刻t3的第二后续转变而向电磁体2提供驱动电流IC的第二后续发射脉冲(图5A)。
在实践中，独立于电压VIN在时刻t4＝t3+TI的状态，电力和控制单元3仅忽略输入电压VIN在时刻t3的任何后续转变，如果这后者在时间间隔TI的结束之前发生。
如果时间差(t3-t1)长于或等于时间间隔T1[即，条件(t3-t1)>＝T1发生]，当时间间隔TI已经过去时(图6、6A)，在时刻t3，电力和控制单元3立即响应于电压VIN从低于第一阈值电压VTH1的值向高于所述第一阈值电压的值的后续转变，提供驱动电流IC的第二后续发射脉冲。
当然，上面示出的图5、5A、6、6A、8只示出了作为所施加的电压VIN的函数的线圈致动器1的行为的一些示例。其它变体根据所施加的电压VIN的行为也是可能的。
再次，证明电力和控制单元3的所述行为在阈值电压VTH1、VTH2不同(图5、5A、6、6A)或一致(图8)的情况下是相似的。
当施加的输入电压VIN出于某种原因而不稳定并且电力和控制单元3由于所施加的输入电压VIN的波动而被强制驱动电磁体2，使得所述柱塞8在激发和非激发位置之间执行多次后续移动时，上述解决方案提供了相关的优点。
因为电力和控制单元3确保了驱动电流IC的后续发射脉冲分开至少达预定时间间隔TI，所以避免或减轻了电磁体2(特别是致动线圈2A)以及电力和控制单元3的过热现象。
这带来了相对于现有技术的传统解决方案的线圈致动器1的操作寿命的相当大的延长。
根据在所引用的附图中所示的本发明的优选实施例，电力和控制单元3包括级联电子级，即输入级4、控制级5和驱动级6。
优选地，输入级4与输入端子T1、T2电连接，并适于接收端子T1、T2之间的输入电压VIN并提供整流电压VR，整流电压VR的行为取决于输入电压VIN。
优选地，控制级5与输入级4可操作地连接。
优选地，控制级5适于从输入级4接收整流电压VR，并提供控制信号C来依据整流电压VR控制电磁体2的操作。
优选地，驱动级6与控制级5和电磁体2可操作地连接，特别是与电磁体2的致动线圈2A可操作地连接。
优选地，驱动级6适于接收来自控制级5的控制信号C，并响应于所述控制信号调节供给至所述电磁体的驱动电流IC。
优选地，电力和控制单元3包括与输入级4、控制级5、驱动级6和线圈电磁体2可操作地连接的馈送级7。
优选地，馈送级7适于接收整流电压VR，并提供电力和控制单元3(即电子级4、5、6)和电磁体2的操作所要的电力P。
参考所引用的附图中所示的优选实施例，输入级4优选地包括整流电路41，其可以包括根据本领域技术人员已知的配置适当地布置的二极管桥(图1)。
输入级4还可以包括根据本领域技术人员已知的配置适当地布置的一个或多个滤波或保护电路42。
参考图9，控制级5优选包括级联电连接的检测电路51和控制电路52。
检测电路51与输入级4可操作地连接，并适于接收整流电压VR。
检测电路51适于提供指示所接收的整流电压VR的第一检测信号S。
优选地，该检测信号S是电压信号，其行为基本上取决于所施加的电压VIN的行为。
再次参照图9，控制电路52优选地包括与检测电路51可操作地级联连接的比较部520。
比较部520适于接收检测信号S，并响应于所述检测信号提供比较信号CS。
优选地，比较部520包括在控制电路52的输入节点52A和中间节点52B之间可操作地连接并且根据本领域技术人员已知的配置适当地设计的比较器电路布置。
优选地，通过比较部520提供的比较信号CS是依据输入电压信号S或OS可以处于“高”或“低”逻辑电平的电压信号。
优选地，当比较部520接收到检测信号S时，它比较这些输入信号与预定比较电压，预定比较电压有利地取决于阈值电压VTH1、VTH2。
优选地，这样的比较电压由在根据本领域技术人员已知的配置的比较部520中适当地配置的专用电路所提供。
优选地，当比较部520接收到检测信号S时，它依据检测信号S比所述预定比较电压低还是高来提供处于“高”或“低”逻辑电平的比较信号CS。
优选地，控制电路52包括在比较部520(特别是中间节点52B)和驱动级6(特别是驱动级6的输入6A)之间可操作地连接的控制部523。
控制部523适于接收比较信号CS，并响应于所述比较信号CS提供向驱动级6提供控制信号C。
优选地，控制部523适于在控制电路52的第二输入节点52C处从驱动级6接收第二检测信号D。
优选地，检测信号D指示馈送电磁体2的驱动电流IC。
有利地是，控制部523可以包括一个或多个控制器(例如不同类型的微控制器或数字处理设备)，其适于接收并提供多个模拟和/或数字输入并包括可以用于存储可执行软件指令或操作参数的可重写非易失性存储器的区域。
优选地，控制信号C和检测信号是电压信号。
优选地，控制部523包括在比较部520(特别是中间节点52B)和驱动级6(特别是输入节点6A)之间可操作地连接的第一控制器521。
第一控制器521适于接收所述比较信号CS和检测信号D，并且响应于所述输入信号提供控制信号C。
以这种方式，控制器521能够控制驱动级6来根据需要适当地激励或去激励电磁体2。
优选地，控制器521是PWM控制器，其能够控制驱动级6来执行驱动电流IC的占空比调制，所述驱动电流IC可以根据给定的设定参数进行调节。
优选地，控制部523包括与第一控制器521可操作地连接的第二控制器522。
控制器522优选地适于提供用于控制驱动电流IC的设定信号SS，设定信号SS由第一控制器521接收和处理，以提供控制信号C。
作为示例，为了提供驱动电流IC的发射脉冲，控制器522可以首先向控制器521提供指示所需的发射电平IL和发射时间TL的设定信号SS。
类似地，当电磁体2必须保持被激励时，控制器522可以提供待由控制器521使用来执行驱动电流IC的PWM调节的指示电流参考值(例如所需的保持电平IH)的设定信号SS。
优选地，控制器522与比较部520可操作地连接以接收和处理比较信号CS，并依据所述比较信号提供设定信号SS。
参照图10，驱动级6优选地包括在接地和电磁体2的致动线圈2A之间串联电连接的分流电阻器61和第一开关62，电磁体2又与馈送级7电连接以接收电力P。
以这种方式，可以通过开关62进行适当调节的驱动电流IC可以在线圈致动器1的操作期间流过致动线圈2A、开关62和分流电阻器61。
优选地，开关62与控制级5可操作地连接，特别是与控制电路53可操作地连接，以接收控制信号C并依据所述控制信号来调节驱动电流IC。
优选地，开关62是使栅极端子与输入节点6A电连接、漏极端子与致动线圈2A串联电连接且源极端子与输入节点52C电连接的MOSFET。
然而，开关62也可以是IGBT、BJT或另一种等效设备。
优选地，分流电阻器61在接地和输入节点52C之间电连接，使得因此提供指示在输入节点52C处朝接地流动的驱动电流IC的检测信号D。
优选地，驱动级6包括与馈送级6和开关62串联电连接且与致动线圈62并联电连接的续流二极管63。
由上所述，所述驱动级6如何能够控制驱动电流IC通过致动线圈2A的流动是明显的。
驱动电流IC的值可以通过开关62依据其操作条件进行调节，操作条件又取决于从控制级5接收的控制信号C。
作为示例，开关62可以接收控制信号C以切换为禁止状态(OFF)，使得中断驱动电流IC通过致动线圈2A的流动。
作为其它示例，开关62可以接收控制信号C以在导通状态(ON)下操作，并例如通过实现驱动电流IC的PWM控制来依据所述控制信号调制驱动电流IC的流动。
根据本发明的优选实施例，电力和控制单元3包括与所述控制级5可操作地连接的禁用级15。
禁用级15适于从电力和控制单元3向电磁体2提供驱动电流IC的前述发射脉冲的时刻(例如图5的时刻t1)开始，防止控制级5向电磁体2命令驱动电流IC的发射脉冲达预定时间间隔TI。
换句话说，所述禁用电路15适于从命令驱动电流IC的前述发射脉冲的时刻开始，禁用控制级5提供控制信号C来向电磁体2提供驱动电流IC的发射脉冲达预定时间间隔TI。
优选地，所述禁用电路15包括因循(temporization)部151，因循部151包括当电力和控制单元向电磁体2提供驱动电流IC的发射脉冲时，适于由控制级5充电的电荷存储装置150(例如，一个或多个电容器)。
优选地，因循部151包括输入节点1510，在输入节点1510处因循部151与控制级5可操作地连接以当向所述电磁体2供给驱动电流IC的发射脉冲时从控制级5接收充电信号TS。
作为示例，充电信号TS可以是处于“高”逻辑电平的合适的电压信号。
优选地，因循部151包括保护二极管1511和包括电阻器1512-1513的电阻分压器，保护二极管1511和包括电阻器1512-1513的电阻分压器在输入节点1510与接地之间串联电连接。
优选地，因循部151在因循部151的输出节点1515(在电阻器1512-1513之间)和接地之间包括与电阻器1513并联电连接的一个或多个电容器150。
优选地，禁用电路15包括禁用部152，该禁用部152与因循部151电连接，使得禁用部152被因循部151驱动。
优选地，禁用部152适于给控制级提供禁用信号DS，以防止所述控制级提供控制信号C来供应驱动电流IC的发射脉冲。
作为示例，该禁用信号DS可以是处于“低”逻辑电平的合适的电压信号。
优选地，禁用部152包括在接地、因循部151的输出节点1515和控制级5的输入节点50之间电连接的第二开关1520。
优选地，开关1520是使栅极端子与节点1515电连接、漏极端子与节点50电连接以及源极端子与接地电连接的MOSFET。
然而，开关1520也可以是IGBT、BJT或另一种等效设备。
禁用电路15的操作基本上如下。
当向所述电磁体2供给驱动电流IC的发射脉冲时(例如在图4的时刻t1)，控制级5在因循部151的输入节点1510处提供充电信号TS。
保护二极管1511切换到通导通状态(ON状态)且驱动电压VD存在于节点1515。
驱动电压VD处于“高”逻辑值以把开关1520置于导通状态(ON状态)，并对电容器150逐步充电。
当开关1520进入ON状态时，在其与输入节点50连接的端子处的电压下降至接近接地电压的值。
因此，控制级5在输入节点50接收禁用电压信号DS，由此被防止命令驱动电流IC的其它发射脉冲(而不管输入电压VIN的行为)。
在已经向电磁体2提供驱动电流IC的发射脉冲(例如，在图4的时刻t1+TL)之后，控制级5停止提供充电信号TS。
由于保护二极管1511切换到禁止状态(OFF状态)并阻止电流流通到控制级5，随着放电电流通过电阻器1513从电容器150向接地流动，电容器150被逐渐地放电。
节点1515的驱动电压VD依然被维持在“高”逻辑值达附加的时间周期TA，该时间周期TA的持续时间取决于表征所述电容器150的放电过程的时间常数。
在附加的时间周期TA期间，开关1520被保持在导通状态，并且控制级5继续在输入节点50接收禁用信号DS。
在附加的时间周期TA结束时，电容器150被放电，并且节点1515的驱动电压VD下降到接近接地电压的电压。
结果是，开关1520切换到禁止状态，并且控制级5停止在输入节点50接收禁用信号DS。
如果输入电压VIN的行为要求这样做，则再次启用控制级5以提供控制信号C来供给驱动电流IC的其它发射脉冲。
由上所述，禁用电路15如何能够从命令驱动电流IC的先前发射脉冲的时刻t1开始，防止控制级5命令驱动电流IC的发射脉冲达预定时间间隔TI≈TL+TA是明显的。
优选地，禁用电路15与控制电路52的控制器152可操作地连接，并配置成与后者交互以接收充电信号TS并提供禁用信号DS。
优选地，控制器152适于响应于禁用信号DS向PWM控制器151提供合适的设定信号SS，使得防止PWM控制器151命令驱动电流IC的其它发射脉冲。
根据本发明的其它替换实施例，线圈致动器1包括与电力和控制单元3电连接的第三输入端子T3。
输入端子T3适于采取与由所述电力和控制单元3采用的不同的控制条件相对应的不同的操作条件，以控制电磁体2的操作。
更具体地，输入端子T3适于处于分别与由电力和控制单元3采用的正常控制条件或超驰(overriding)控制条件相对应的第一操作条件或第二操作位置，以控制电磁体2的操作。
输入端子T3的操作条件基本上取决于其电连接状态。
优选地，当处于第一操作条件A时，输入端子T3电浮动，使得没有电流流过它，而当处于第二操作条件B时，输入端子T3电连接到电气电路，例如电连接到地、与线圈致动器可操作地连接的电路或包括在线圈致动器中的电路等。
优选地，当处于第二操作条件B时，输入端子T3与输入端子T1、T2中的一个电耦合。
优选地，输入端子T3在操作条件A和B之间的可逆转变由线圈致动器1外部的控制设备控制。
优选地，所述控制设备与端子T3可操作地耦接，使得能够以可逆的方式将端子T3与端子T1、T2中的一个电耦合或将端子T3从端子T1、T2中的一个电解耦。作为示例，所述控制设备可以由继电器、用户或任何致动设备可操作的开关构成。
通过举例的方式，当处于第二操作条件B时，输入端子T3可以与输入端子T2电耦合。
然而，预期的是，根据需要，当处于第二操作条件B时，输入端子T3可以与输入端子T1电耦合。
在AC应用(即当输入电压VIN是AC电压时)中，当处于第二操作条件B时，输入端子T3可以与输入端子T1-T2中的任何一个电耦合。
在DC应用(即当输入电压VIN为DC电压时)中，当处于第二操作条件B时，输入端子T3优选地与预期置于正电压的端子T1或T2耦合。
然而，在某些DC应用中，当处于第二操作条件B时，输入端子T3可以与预期接地或置于负电压的输入端子T1或T2耦合。
根据本发明的实施例，电力和控制单元3适于依据上述第三输入端子T3的操作条件根据正常控制条件或超驰控制条件，通过流过致动线圈2A的驱动电流IC控制电磁体2，特别是控制电磁体2的激励。
优选地，当电力和控制单元3依据在输入端子T1、T2处施加的输入电压VIN控制所述电磁体的激励时，其根据上述正常控制条件控制电磁体2。
因此，当输入端子T3处于第一操作条件时，电力和控制单元3适于依据在输入端子T1-T2处施加的输入电压VIN来向电磁体2提供可调节的驱动电流IC。
另一方面，当电力和控制单元3独立于在输入端子T1、T2处施加的输入电压VIN来控制所述电磁体的激励时，它根据上述超驰控制条件控制电磁体2。
因此，当输入端子T3处于第二操作条件时，电力和控制单元3适于独立于施加在输入端子T1、T2的输入电压VIN来操作。
优选地，当输入端子T3处于所述第二操作条件时，所述电力和控制单元3不会独立于在输入端子T1、T2处施加的输入电压VIN向电磁体2提供任何驱动电流。
在实践中，当输入端子T3处于第二操作条件时，独立于输入电压VIN，电磁体2被强制为或保持去激励且柱塞8被强制移动到或保持在非激发位置。
现在简要描述，当输入端子T3在所述第一和第二操作条件之间可逆地切换时的线圈致动器1的操作。
当输入端子T3在给定时刻从第一操作条件向第二操作条件切换时，所述电力和控制单元3停止按照所述正常控制条件控制电磁体2，并开始按照所述超驰控制条件控制电磁体2。
让所述电力和控制单元3在按照所述正常控制条件控制电磁体2时实现UVR控制逻辑。我们使：
-如果电力和控制单元3在所述给定时刻正向电磁体2提供驱动电流IC(例如，处于发射电平Il或处于保持电平IH)，则电磁体2去激励且柱塞8被强制从激发位置向非激发位置移动(“释放”移动)，并保持在非激发位置，直到输入端子T3保持在第二操作条件；或
-如果电力和控制单元3未在所述给定时刻向电磁体2提供驱动电流(例如，因为输入电压VIN比第二阈值电压VTH2低)，则电磁体2被保持去激励且柱塞8保持在非激发位置，直到输入端子T3保持在第二操作条件。
当输入端子T3在给定时刻从第二操作条件向第一操作条件切换时，所述电力和控制单元3停止按照所述超驰控制条件控制电磁体2，并开始按照所述正常控制条件控制电磁体2。
让所述电力和控制单元3在按照所述正常控制条件控制电磁体2时实现UVR控制逻辑。我们使：
-如果输入电压VIN在所述给定时刻高于阈值电压VTH1，则电磁体2被激励且柱塞8被强制从非激发位置移动到激发位置，并保持在激发位置，直到电压VIN保持高于阈值电压VTH2(“发射并保持”移动)；或
-如果输入电压VIN在所述给定时刻低于阈值电压VTH1，则电磁体2被保持去激励且柱塞8保持在非激发位置，直到电压VIN保持低于阈值电压VTH1。
再次，证明电力和控制单元3的所述行为在阈值电压VTH1、VTH2不同或一致的情况下是相似的。
由于第三端子T3的存在，线圈致动器1示出相对于现有技术的对应设备的改善的性能。
线圈致动器1的操作状态可以独立于施加的输入电压VIN的值被控制，特别是当需要可移动柱塞的“释放”移动时。
因此，线圈致动器1示出了不同的操作模式，其可通过适当地切换端子T3来容易地选择。
这种操作灵活性使得线圈致动器1相当适合集成在LV或MV开关柜中。
已经在实践中证明，根据本发明的线圈致动器图1是如何完全实现预期的目的和目标的。
由于电力和控制单元3的改善的性能，电磁体2的过热现象被显着降低。
线圈致动器1示出了相对于相同类型的常规设备的更高水平的可靠性。
线圈致动器具有非常紧凑的结构，其可以相对于现有技术的传统设备以有竞争力的成本在工业上实现。
如此构思的根据本发明的线圈致动器可以经历多种修改和变体，这些全都落入本发明构思的范围之内。此外，本文描述的所有组件部分都可以由其它技术上等效的元件所取代。在实践中，根据需要，该设备的组件材料和尺寸可以是任意性质的。

Claims (11)

1.一种用于低电压和中电压应用的线圈致动器(1)，包括：
-电磁体(2)，可操作地与可移动柱塞(8)相关联以致动所述可移动柱塞；
-电力和控制单元(3)，与所述电磁体(2)电连接以向所述电磁体提供可调节的驱动电流(IC)；
-第一和第二输入端子(T1、T2)，与所述电力和控制单元电连接，其中，在所述线圈致动器的操作期间在所述第一和第二输入端子之间施加输入电压(VIN)；
其中，所述电力和控制单元(3)适于响应于所述输入电压(VIN)从低于第一阈值电压(VTH1)的值向高于所述第一阈值电压的值转变，向所述电磁体(2)提供驱动电流(IC)的发射脉冲，所述发射脉冲具有预定发射电平(IL)达预定发射时间(TL)；
其中，所述电力和控制单元被配置为使得，在响应于所述输入电压(VIN)从低于所述第一阈值电压(VTH1)的值向高于所述第一阈值电压的值的第一转变来向所述电磁体提供驱动电流IC的第一发射脉冲之后，所述电力和控制单元在向所述电磁体提供驱动电流IC的后续发射脉冲之前等待达至少预定时间间隔(TI)。
2.根据权利要求1所述的线圈致动器，其特征在于，所述电力和控制单元(3)适于在响应于所述输入电压(VIN)从低于所述第一阈值电压(VTH1)的值向高于所述第一阈值电压的值转变来提供驱动电流(IC)的发射脉冲之后，将所述驱动电流(IC)减小到比所述发射电平(IL)的低的预定保持电平(IH)，并将所述驱动电流(IC)保持在所述保持电平(IH)直到所述输入电压(VIN)保持高于第二阈值电压(VTH2)，所述第二阈值电压(VTH2)低于或等于所述第一阈值电压。
3.根据前述权利要求之一所述的线圈致动器，其特征在于，所述电力和控制单元(3)适于响应于所述输入电压(VIN)从高于第二阈值电压(VTH2)的值向低于所述第二阈值电压的值转变来中断流向所述电磁体(2)的驱动电流(IC)，所述第二阈值电压(VTH2)低于或等于所述第一阈值电压(VTH1)。
4.根据前述权利要求之一所述的线圈致动器，其特征在于，所述电力和控制单元(3)包括：
-输入级(4)，与所述第一和第二输入端子(T1、T2)电连接，其中，所述输入级适于接收所述输入电压(VIN)，并提供通过整流所述输入电压获得的整流电压(VR)；
-控制级(5)，与所述输入级(4)可操作地连接，其中，所述控制级适于接收所述整流电压(VR)，并提供控制信号(C)以控制所述电磁体(2)的操作；
-驱动级(6)，与所述控制级(5)和所述电磁体(2)可操作地连接，其中，所述驱动级适于从所述控制级接收所述控制信号(C)，并响应于所述控制信号来调节到所述电磁体的驱动电流(IC)。
5.根据权利要求4所述的线圈致动器，其特征在于，所述电力和控制单元包括禁用级(15)，所述禁用级(15)适于从所述电力和控制单元向所述电磁体提供驱动电流(IC)的发射脉冲的时刻开始，防止所述控制级向所述电磁体(2)命令驱动电流(IC)的后续发射脉冲达所述预定时间间隔(TI)。
6.根据权利要求5所述的线圈致动器，其特征在于，所述禁用级(15)包括：
-因循部(151)，包括适于当所述电力和控制单元向所述电磁体(2)提供驱动电流(IC)的发射脉冲时由所述控制级充电的电荷存储装置(150)；
-禁用部(152)，适于防止所述控制级命令驱动电流(IC)的发射脉冲，所述禁用部由所述因循部驱动。
7.根据前述权利要求之一所述的线圈致动器，其特征在于，所述电力和控制单元(3)包括与所述电力和控制单元电连接的第三输入端子(T3)，所述第三输入端子适于处于对应于所述电磁体的操作的正常控制条件的第一操作条件，或处于对应于所述电磁体的操作的超驰控制条件的第二操作条件，所述电力和控制单元适于依据所述第三输入端子的操作条件根据所述正常控制条件或所述超驰控制条件来控制所述电磁体的操作。
8.根据权利要求7所述的线圈致动器，其特征在于，所述电力和控制单元(3)适于当所述第三输入端子(T3)处于所述第一操作条件时，依据所述第一和第二端子(T1、T2)之间施加的输入电压(VIN)来控制所述电磁体(2)。
9.根据权利要求7至8中之一所述的线圈致动器，其特征在于，所述电力和控制单元(3)适于当所述第三输入端子(T3)处于所述第二操作条件时，独立于所述第一和第二输入端子(T1、T2)之间施加的输入电压(VIN)来控制所述电磁体(2)。
10.根据前述权利要求之一所述的线圈致动器，其特征在于，所述电磁体(2)包括单致动线圈(2A)。
11.一种低电压和中电压开关装置或开关柜，其特征在于，包括根据前述权利要求之一所述的线圈致动器(1)。
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