CN108538685B - 电磁操作器和电磁操作式开闭装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电磁操作器和电磁操作式开闭装置。其与周围温度的变化相应地使电磁铁线圈的励磁电流变化，即使在测量周围温度的传感器发生了故障的情况下，也能够正常地实现(完成)闭合动作。本发明的电磁操作器包括：用于形成电磁铁的电磁铁线圈；蓄积用于使该电磁铁线圈励磁的能量的电容器；和用于按照对开闭器的闭合指令或断开指令使所述电磁铁线圈和所述电容器导通的控制电路，其特征在于：所述控制电路包括：所述开闭器的闭合操作时的限制电阻；和短路机构，其与该闭合操作时的限制电阻并联地设置，使用通常为“闭”、有信号输入时成为“开”的常闭触点将所述闭合操作时的限制电阻短路。

Description

电磁操作器和电磁操作式开闭装置

技术领域

本发明涉及电磁操作器和电磁操作式开闭装置，特别涉及适合使用电磁力操作断路器等开闭器的电磁操作器和电磁操作式开闭装置。

背景技术

一般而言，操作断路器等开闭器时，使用利用电磁铁的电磁操作器。该电磁操作器大致由用于形成电磁铁的电磁铁线圈、蓄积用于使电磁铁线圈励磁的能量的电容器、和用于按照对开闭器的闭合指令或断开指令使电磁铁线圈和电容器导通的控制电路构成。

另外，装载上述电磁操作器的电磁操作式开闭器中，采用了将电磁操作器与开闭器连结的连杆机构。

另外，在断路器等开闭器中，在闭合状态下使对触点施加接触力用的接压弹簧和使触点断开用的脱扣弹簧蓄势，在断开动作中利用两个弹簧的势能使触点分离(例如，参考专利文献1)。

另外，构成电磁操作器的电容器和电磁铁线圈的特性受到周围温度的影响而变化。例如，电容器的静电电容随温度上升而增加。电容器中蓄积的能量与电容器的静电电容成正比，因此静电电容增大时，电磁铁线圈的励磁电流增加。

另外，构成电磁铁线圈的导线的电阻随温度上升而增加。导线的电阻增加时，电磁铁线圈的励磁电流减少。

另外，用于保持闭合状态的永磁铁，剩余磁通随温度上升而降低。为了在剩余磁通降低的状态下也得到必要的闭合速度，需要使电磁铁线圈的励磁电流增加。即，必要的电磁力和产生的电磁力因周围温度而变化。

无论在怎样的周围温度下，为了正常地进行闭合动作，都需要以电磁铁线圈的励磁电流最小的条件设计电磁操作器。在周围温度变化、电磁铁线圈的励磁电流增大的情况下，电磁操作器以过剩的速度动作，对构成机器的部件的机械负载增大。结果，产生机器的寿命缩短或设计强度过大等影响。

于是，提出了与周围温度相应地切换限制电磁铁线圈的励磁电流的电阻，将电磁力控制在一定范围的技术(例如参考专利文献2)。其通过与周围温度相应地从多个限制电阻中选择一个电阻而限制电磁铁线圈的励磁电流，由此使产生的电磁力维持在某个范围内。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-44612号公报

专利文献2：日本特开2009-176527号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，从多个限制电阻中选择一个电阻的情况下，读取周围温度的传感器或从传感器到切换器的信号通路发生故障的情况下，在与某个限制电阻连接的状态下切换器不再动作。在该状态下周围温度变化的情况下，因为限制电阻较大，所以不能以必要的电磁铁线圈的励磁电流通电，存在闭合动作失败的可能性。

本发明鉴于上述方面，目的在于提供一种与周围温度的变化相应地使电磁铁线圈的励磁电流变化，即使在测量周围温度的传感器发生了故障的情况下，也能够正常地实现(完成)闭合动作的电磁操作器和电磁操作式开闭装置。

用于解决课题的方法

为了达成上述目的，本发明的电磁操作器包括用于形成电磁铁的电磁铁线圈、蓄积用于使该电磁铁线圈励磁的能量的电容器、和用于按照对开闭器的闭合指令或断开指令使上述电磁铁线圈和上述电容器导通的控制电路，其特征在于：上述控制电路包括：上述开闭器的闭合操作时的限制电阻；和短路机构，其与该闭合操作时的限制电阻并联地设置，使用通常为“闭”、有信号输入时成为“开”的常闭触点将上述闭合操作时的限制电阻短路。

另外，本发明的电磁操作式开闭装置包括开闭器、操作该开闭器的电磁操作器、和将该电磁操作器与上述开闭器经由连杆机构连接的杆，其特征在于：上述电磁操作器是包括用于形成电磁铁的电磁铁线圈、蓄积用于使该电磁铁线圈励磁的能量的电容器、和用于按照对开闭器的闭合指令或断开指令使上述电磁铁线圈和上述电容器导通的控制电路的电磁操作器，上述控制电路包括：上述开闭器的闭合操作时的限制电阻；和短路机构，其与该闭合操作时的限制电阻并联地设置，使用通常为“闭”、有信号输入时成为“开”的常闭触点将上述闭合操作时的限制电阻短路。

发明效果

根据本发明，与周围温度的变化相应地使电磁铁线圈的励磁电流变化，即使在测量周围温度的传感器发生了故障的情况下，也能够正常地实现(完成)闭合动作。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施例的实施例1的装载了电磁操作器的电磁操作式开闭装置的侧视图。

图2是用于驱动图1所示的电磁操作器的控制电路的电路图。

图3是本发明的另一实施例的实施例2的用于驱动电磁操作器的控制电路的电路图。

图4是本发明的另一实施例的实施例3的用于驱动电磁操作器的控制电路的电路图。

图5是本发明的另一实施例的实施例4的用于驱动电磁操作器的控制电路的电路图。

附图标记说明

1…电磁操作器

2…可动铁芯

3、14…棒(rod)

4…可动平板

5…电磁铁线圈

6…永磁铁

7…第1连杆(link)机构

8、13…连结部件

9…第2连杆机构

10…杆(lever)

11…轴

12…第3连杆机构

15…开闭部

16…接压弹簧

17…脱扣弹簧

21…电容器

22…闭合和断开开关

23、231～23n…闭合操作时的限制电阻

24…断开操作时的限制电阻

25…第1切换继电器

26…第2切换继电器

27…第3切换继电器

28…第4切换继电器

29…状态传感器

30、301～30n…继电器

31…闭合开关

32…箱体

100…电磁操作式开闭装置

具体实施方式

以下，基于图示的实施例说明本发明的电磁操作器和电磁操作式开闭装置。其中，各实施例中，对于相同的结构部件使用相同的符号。

(实施例1)

图1是表示本发明的一个实施例的实施例1的装载了电磁操作器的电磁操作式开闭装置的侧视图。

如图1所示，电磁操作式开闭装置100大致由真空断路器等开闭器(开闭部15)、操作该开闭部15的电磁操作器1、和将电磁操作器1与开闭部15经由第1连杆机构7、第2连杆机构9和第3连杆机构12连接的杆10构成。

电磁操作器1主要由与在铅垂方向上升降的可动铁芯2连接的棒(rod)3及可动平板4、电磁铁线圈5、和永磁铁6构成，经由第1连杆(link)机构7、连结部件8、第2连杆机构9与杆(lever)10连接。

另外，虽然未图示，但控制电路隔着间隔物用螺栓、螺母固定在从图1的箭头P方向观察时的箱体32的右侧面上。从该控制电路对电磁铁线圈5供给励磁电流，可动铁芯2升降。与可动铁芯2连接的棒3升降时，杆10以轴11为中心旋转，由此经由第3连杆机构12与杆10连接的连结部件13和棒14升降，在开闭部15内设置的触点接触分离(切断)。

在闭合动作中，接压弹簧16和脱扣弹簧17被压缩，弹性能量在接压弹簧16和脱扣弹簧17中蓄积。通过该接压弹簧16和脱扣弹簧17中蓄积的弹性能量进行切断动作。开闭部15处于闭合状态时，可动铁芯2和可动平板4被永磁铁6的吸引力保持。通过在电磁铁线圈5中流过与闭合动作方向相反的电流，在抵消永磁铁6的吸引力的方向上产生磁通，接压弹簧16和脱扣弹簧17中蓄积的能量被释放，由此棒3上升，进行开闭部15的切断动作。

图2是用于驱动图1所示的电磁操作器1的控制电路的电路图。

如图2所示，本实施例的控制电路由电容器21、闭合和断开开关22、闭合操作时的限制电阻23、断开操作时的限制电阻24、与闭合操作和断开操作连动地切换的第1切换继电器25、第2切换继电器26、第3切换继电器27、第4切换继电器28、监视周围温度的状态的状态传感器29、和与闭合操作时的限制电阻23并联连接的与状态传感器29连动地将闭合操作时的限制电阻23短路的短路机构即继电器30构成。

在闭合操作中，如图2中实线所示，第1切换继电器25、第2切换继电器26、第3切换继电器27、第4切换继电器28的c触点与a触点连接，在断开操作中，如图2中虚线所示，第1切换继电器25、第2切换继电器26、第3切换继电器27、第4切换继电器28的c触点与b触点连接。由此，闭合和断开开关22导通时，在断开操作和闭合操作中电磁铁线圈5中流过的励磁电流方向相反。

另外，继电器30是常闭触点(通常为“闭”，有信号(功率)输入时为“开”)，被插入以将闭合操作时的限制电阻23短路。即，根据来自状态传感器29的指令使继电器30通电(有信号(功率)输入时)，继电器30成为断开状态。

另外，状态传感器29例如具有测量周围的温度的温度测量单元(热电偶、温度计等)，与周围温度相应地与电磁铁线圈5的电阻、永磁铁6的剩余磁通、电容器21的静电电容等的温度特性相应地，指示继电器30断开。

在这样构成的本实施例中，周围温度成为使闭合动作时的电磁力增大的状态时，使继电器30断开。通过使继电器30断开，电磁铁线圈5的励磁电流被抑制，能够减轻因过剩的电磁力而产生的闭合动作时的机械负载。

而且，万一监视周围温度的状态传感器29发生了故障的情况下，信号(功率)不能对继电器30输入，因为继电器30是常闭触点所以成为“闭”，成为将闭合操作时的限制电阻23短路的状态。在将闭合操作时的限制电阻23短路的状态下，电磁铁线圈5的励磁电流最大，因此在设计范围内的任何状态下都能够完成闭合动作。

另外，在信号通路发生了故障的情况、例如将继电器30与状态传感器29连接的线缆断线的情况下，信号(功率)不能对继电器30输入，所以成为与以上叙述相同的状态，因此电磁铁线圈5的励磁电流最大，在设计范围内的任何状态下都能够完成闭合动作。

根据这样的本实施例，电磁铁线圈5的励磁电流被抑制，能够减轻因过剩的电磁力而产生的闭合动作时的机械负载，并且万一取得周围温度的信息的状态传感器29或信号通路发生了故障的情况下，也能够正常地完成闭合动作。

(实施例2)

图3是本发明的另一实施例的实施例2的用于驱动电磁操作器的控制电路的电路图。

图3所示的控制电路采用了将n对(多个)图2的实施例1中所示的控制电路中的闭合操作时的限制电阻23与继电器30的组合，即闭合操作时的限制电阻231与继电器301、闭合操作时的限制电阻232与继电器302～闭合操作时的限制电阻23n与继电器30n的对多个串联连接的结构。其他结构与实施例1相同。另外，闭合操作时的限制电阻231～23n的电阻值是任意的。

在这样的本实施例的结构中，用状态传感器29独立地控制n个短路机构即继电器301～30n。由此，能够用从n个闭合操作时的限制电阻231～23n中按n以下的任意k个电阻的组合选择的电阻的和选择合计的限制电阻值，所以能够实现((2的n+1次幂)-(2的n次幂)-1)种组合。

因此，根据本实施例，可以获得与实施例1同样的效果，而且n在2以上的情况下，与从n个电阻中选择1个相比能够实现更多的电阻值，能够更加连续地变更电阻值。

(实施例3)

图4是本发明的另一实施例的实施例3的用于驱动电磁操作器的控制电路的电路图。

图4所示的控制电路采用了除去图2的实施例1中所示的控制电路中的第1切换继电器25、第2切换继电器26、第3切换继电器27、第4切换继电器28，并且将闭合和断开开关22置换为闭合开关31的结构，是闭合操作专用的电路。

通过采用这样的本实施例的结构，可以获得与实施例1同样的效果，而且根据来自状态传感器29的指令，继电器30成为断开状态，电磁铁线圈5中流过的励磁电流被限制电阻23抑制，能够减轻因过剩的电磁力而产生的闭合动作的机械负载。

(实施例4)

图5是本发明的另一实施例的实施例4的用于驱动电磁操作器的控制电路的电路图。

图5所示的控制电路采用了将n对(多个)图4的实施例3中所示的控制电路中的闭合操作时的限制电阻23与继电器30的组合串联连接的结构。

通过采用这样的本实施例的结构，可以获得与实施例1同样的效果，而且与图3所示的实施例2同样，n在2以上的情况下，与从n个电阻中选择1个相比能够实现更多的电阻值，能够更加连续地变更电阻值。

另外，上述实施例是为了易于理解地说明本发明而详细说明的，并不限定于必须具备说明的全部结构。另外，能够将某个实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，也能够在某个实施例的结构上添加其他实施例的结构。此外，能够对各实施例的结构的一部分进行其它结构的追加、删除、替换。

Claims (5)

1.一种电磁操作器，其包括用于形成电磁铁的电磁铁线圈、蓄积用于使该电磁铁线圈励磁的能量的电容器、和用于按照对开闭器的闭合指令或断开指令使所述电磁铁线圈和所述电容器导通的控制电路，所述电磁操作器的特征在于：

所述控制电路包括：

所述开闭器的闭合操作时的限制电阻；

所述开闭器的闭合和断开开关；

所述开闭器的断开操作时的限制电阻；

与所述开闭器的闭合操作和断开操作连动地切换的多个切换继电器；

监视周围温度的状态的状态传感器；和

短路机构，其与所述闭合操作时的限制电阻并联地设置，并且与所述状态传感器连动地使用通常为“闭”、有信号输入时成为“开”的常闭触点将所述闭合操作时的限制电阻短路。

2.如权利要求1所述的电磁操作器，其特征在于：

所述闭合操作时的限制电阻与所述短路机构的组合串联连接有多个，并且所述闭合操作时的限制电阻与所述短路机构的组合各自与所述状态传感器连接。

3.如权利要求1或2所述的电磁操作器，其特征在于：

所述状态传感器具有测量周围的温度的温度测量单元，根据用该温度测量单元检测出的周围温度指示所述短路机构断开。

4.如权利要求3所述的电磁操作器，其特征在于：

根据对应于周围温度的所述电磁铁线圈的电阻、或者所述电容器的静电电容的温度特性，指示所述短路机构断开。

5.一种电磁操作式开闭装置，其包括开闭器、操作该开闭器的电磁操作器、和将该电磁操作器与所述开闭器经由连杆机构连接的杆，所述电磁操作式开闭装置的特征在于：

所述电磁操作器是权利要求1～4中任一项所述的电磁操作器。