CN110416026B

CN110416026B - 一种深海大功率容性负载直流接触保护器

Info

Publication number: CN110416026B
Application number: CN201910693930.2A
Authority: CN
Inventors: 张伟; 何巍巍; 杨申申; 郑鹏; 宋德勇
Original assignee: 702th Research Institute of CSIC
Current assignee: 702th Research Institute of CSIC
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2021-09-07
Anticipated expiration: 2039-07-30
Also published as: CN110416026A

Abstract

本发明公开了一种深海大功率容性负载直流接触保护器，涉及直流接触保护器领域，包括：接触器开关、延时旁通电路、垫圈和腰形铜套；接触器开关的接线铜柱通过垫圈和腰形铜套与延时旁通电路进行连接和固定；延时旁通电路用于在接触器开关的触点接通之前，使容性负载缓慢充电到电源电压；垫圈用于支撑延时旁通电路；腰形铜套用于将接触器触点的大电流传导到外部负载接线端子上；接触器开关的线圈电源线连接到保护电路的接线端子上。深海大功率容性负载在上电时不会产生大电流冲击，既保护自身设备安全，也避免了对电源系统的影响，在断电时接触器线圈不会产生高感应电压，提高了供电安全性，能够提高接触器的使用寿命。

Description

一种深海大功率容性负载直流接触保护器

技术领域

本发明涉及直流接触保护器领域，尤其是一种深海大功率容性负载直流接触保护器。

背景技术

深海潜水器等深海装备需要配备各种类型的执行机构，这些执行机构主要分为液压执行机构，液压执行机构的动力来源于大功率的液压源，液压源的驱动机构为直流电机，因此，直流电机是深海装备中广泛应用的执行机构。直流电机是一种感性负载，感性负载对电流的变化比较敏感，为了保证直流电机运转的稳定性，其驱动器往往需要安装大容值的电容作为储能器件，因此驱动器对供电电源来说是一种大功率的容性负载，功率可达几十千瓦，电压可达上千伏。

在深海装备的配电系统中会为各驱动器配置接触器，实现低压对高压的通断遥控。接触器触点前端连接电源，后端连接容性负载。当接触器断开状态下，接触器触点两端存在很高压差，在接触器闭合瞬间，容性负载接通电源。由于电容两端电压不能突变，因此电容以极高的瞬间电流充电，这一瞬间电流不但对电容的寿命产生很大影响，也会对电源总线上其他设备产生较大冲击。此外，在接触器接通的瞬间由于触点的接近，高电压将产生触点的拉弧现象，造成触点的烧蚀，极大降低接触器的使用寿命。传统的灭弧接触器体积较大，很难满足深海应用的小型化要求，且灭弧接触器只是保护接触器自身触点，仍然无法消除大功率容性负载上电时的瞬间冲击。为了避免驱动器上电瞬间产生较大的冲击，通常在驱动器上电接触器两端会增加小型接触器串联充电电阻，当驱动器电容充电到一定值时，再人工切断预充电路，闭合上电接触器。这种方法较为复杂，切换也易发生故障，而深海装备作业成本较高，如果执行机构无法可靠供电，则需要返回水面，极大浪费人力、物力和财力。

发明内容

本发明针对上述问题及技术需求，提出了一种深海大功率容性负载直流接触保护器。

本发明的技术方案如下：

一种深海大功率容性负载直流接触保护器，包括：接触器开关、延时旁通电路、垫圈和腰形铜套；所述接触器开关的接线铜柱通过所述垫圈和所述腰形铜套与所述延时旁通电路进行连接和固定；

所述延时旁通电路用于在所述接触器开关的触点接通之前，使容性负载缓慢充电到电源电压；所述垫圈用于支撑所述延时旁通电路；所述腰形铜套用于将接触器触点的大电流传导到外部负载接线端子上；所述接触器开关的线圈电源线连接到保护电路的接线端子上。

其进一步的技术方案为：所述接触器开关的线圈的控制电压为直流24V，触点的电压达到250V，电流达到200A。

其进一步的技术方案为：所述垫圈为环形尼龙垫圈。

其进一步的技术方案为：所述腰形铜套的顶端具有腰形凸出，用于扳手的旋紧操作；所述腰形铜套与所述接触器开关的接线铜柱通过螺纹配合旋紧连接；所述腰形铜套的腰形凸出与所述延时旁通电路的焊盘采用焊锡焊接。

其进一步的技术方案为：所述延时旁通电路包括旁通充电电路、两路延时控制电路、两路线圈续流电路；

所述旁通充电电路由继电器和电阻串联组成；所述延时控制电路由RC充电电路、稳压二极管和光耦继电器组成，所述稳压二极管的阴极连接在RC充电电路的电阻和电容之间，所述稳压二极管的阳极与所述光耦继电器的控制端连接；所述线圈续流电路中在接触器线圈的两端并联二极管作为续流二极管。

其进一步的技术方案为：所述旁通充电电路中的电阻由5个250Ω、1W的贴片电阻并联组成，等效电阻为50Ω，最大充电电流达到20A。

本发明的有益技术效果是：

该直流接触保护器适合应用于对小型化设备要求较高的深海装备，通过该直流接触保护器的应用，深海大功率容性负载在上电时不会产生大电流冲击，既保护自身设备安全，也避免了对电源系统的影响。在断电时接触器线圈不会产生高感应电压，提高了供电安全性，能够提高接触器的使用寿命，解决了传统接触器在应用于深海大功率容性负载时上电瞬间易产生拉弧现象从而造成触点烧蚀的问题。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的深海大功率容性负载直流接触保护器的示意图。

图2是本发明一个实施例提供的深海大功率容性负载直流接触保护器的剖视图。

图3是本发明一个实施例提供的延时旁通电路的原理图。

图4是本发明一个实施例提供的延时控制电路和线圈续流电路的原理图。

图5是本发明一个实施例提供的旁通充电电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本发明实施例提供了一种深海大功率容性负载直流接触保护器，结合参考图1和图2，深海大功率容性负载直流接触保护器，其特征在于，包括：接触器开关1、延时旁通电路2、垫圈3和腰形铜套4；接触器开关1的接线铜柱5通过垫圈3和腰形铜套4与延时旁通电路2进行连接和固定。

延时旁通电路2用于在接触器开关1的触点接通之前，使容性负载在几秒时间内缓慢充电到电源电压；垫圈3用于支撑延时旁通电路2；腰形铜套4用于将接触器触点的大电流传导到外部负载接线端子上；接触器开关1的线圈电源线连接到保护电路的接线端子上。

可选的，接触器开关1的线圈的控制电压为直流24V，触点的电压达到250V，电流达到200A。

可选的，垫圈3为环形尼龙垫圈。

可选的，腰形铜套4的顶端具有腰形凸出，用于扳手的旋紧操作；腰形铜套4与接触器开关1的接线铜柱5通过螺纹配合旋紧连接；腰形铜套4的腰形凸出与延时旁通电路2的焊盘采用焊锡焊接。

可选的，结合参考图3至图5，延时旁通电路包括旁通充电电路、两路延时控制电路、两路线圈续流电路。旁通充电电路由继电器和电阻串联组成；延时控制电路由RC充电电路、稳压二极管和光耦继电器组成，稳压二极管的阴极连接在RC充电电路的电阻和电容之间，稳压二极管的阳极与光耦继电器的控制端连接；线圈续流电路中在接触器线圈的两端并联二极管作为续流二极管。

旁通充电电路在接通直流接触保护器的控制电源时闭合旁通继电器，大功率容性负载的供电电源通过旁通充电电路对大功率容性负载的电容缓慢充电；延时控制电路通过电阻向电容进行充电，当电容电压达到稳压二极管的稳压值时，光耦继电器被激活，控制电源加载到接触器开关的线圈，接触器开关的触点闭合，大功率容性负载开始正常通电工作。此时接触器触点由于前后端无电压差，不会产生拉弧而产生烧蚀现象。线圈续流电路为在线圈两端并联续流二极管，线圈在断电时产生的高电动势在续流二极管形成的回路中以续电流方式消耗，防止感应电压过高，击穿线圈，从而保护线圈不被损坏。

可选的，旁通充电电路中的电阻由5个250Ω、1W的贴片电阻并联组成，等效电阻为50Ω，最大充电电流达到20A。当控制电源接通时，继电器闭合，负载电源通过继电器、50Ω等效电阻对大功率容性负载缓慢充电。

可选的，延时控制电路中的稳压二极管选用12V稳压二极管，型号为DZ2W1200L。光耦继电器型号为AQV252GA，连续负载电流可达2.5A。控制电源通过电阻向电容充电，为了满足光耦继电器的导通电流需求，因此电阻的阻值不能太大，而为了达到所需的延时时间，需要提高电容值。在电容正端和光耦继电器的控制端串联12V稳压二极管，抬高了光耦继电器的激活电压，延长了RC充电时间。当电容充电电压达到12V时，光耦继电器被激活导通，接触器线圈得电，接触器触点闭合，容性负载开始供电工作。

设置2路延时控制电路，实现冗余备份，提高可靠性，通过调整充电电阻的阻值，可以实现2.44s和4.88s两种延时时间。

在接触器线圈两端并联B5819W二极管作为续流二极管，当线圈断电时，线圈中储存的能量通过续流二极管进行释放，放置感应电压过高，损坏线圈。

以上所述的仅是本发明的优先实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种深海大功率容性负载直流接触保护器，其特征在于，包括：接触器开关、延时旁通电路、垫圈和腰形铜套；所述接触器开关的接线铜柱通过所述垫圈和所述腰形铜套与所述延时旁通电路进行连接和固定；

所述延时旁通电路用于在所述接触器开关的触点接通之前，使容性负载缓慢充电到电源电压，触点的电压达到250V，电流达到200A；所述垫圈用于支撑所述延时旁通电路；所述腰形铜套用于将接触器触点的大电流传导到外部负载接线端子上；所述接触器开关的线圈电源线连接到保护电路的接线端子上；

所述延时旁通电路包括旁通充电电路、两路延时控制电路、两路线圈续流电路；

2.根据权利要求1所述的深海大功率容性负载直流接触保护器，其特征在于，所述接触器开关的线圈的控制电压为直流24V。

3.根据权利要求1所述的深海大功率容性负载直流接触保护器，其特征在于，所述垫圈为环形尼龙垫圈。

4.根据权利要求1所述的深海大功率容性负载直流接触保护器，其特征在于，所述腰形铜套的顶端具有腰形凸出，用于扳手的旋紧操作；所述腰形铜套与所述接触器开关的接线铜柱通过螺纹配合旋紧连接；所述腰形铜套的腰形凸出与所述延时旁通电路的焊盘采用焊锡焊接。

5.根据权利要求1所述的深海大功率容性负载直流接触保护器，其特征在于，所述旁通充电电路中的电阻由5个250Ω、1W的贴片电阻并联组成，等效电阻为50Ω，最大充电电流达到20A。