CN110459428B - 高压隔离开关的电气控制机构及控制方法 - Google Patents

高压隔离开关的电气控制机构及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高压隔离开关的电气控制机构及方法，该机构包括：与第一线圈串联的第一行程开关、与第二线圈串联的第二行程开关和活塞杆位置跟随单元，活塞杆位置跟随单元与第一行程开关相连用于在跟随到活塞杆缩回至完成高压隔离开关分闸的位置时断开第一行程开关；活塞杆位置跟随单元还与第二行程开关相连用于在采集到活塞杆伸出至完成高压隔离开关合闸的位置时断开第二行程开关。本发明在高压隔离开关分闸或者合闸动作完成后，自动将线圈的电源断开而保持原有的工作状态不变，使整个设备处于断电运行状态，防止电源浪涌电压冲击损坏器件，提高线圈使用寿命。

Description

高压隔离开关的电气控制机构及控制方法
技术领域
本发明涉及高铁、动车组、电力机车以及地铁等轨道交通领域的高压隔离开关领域，尤其涉及高压隔离开关的电气控制机构及控制方法。
背景技术
高压隔离开关是动车组和机车车辆主电路的重要部件，其作用是隔离主电路的故障部件，确保车辆正常运行。
目前在动车组和机车车辆上使用的高压隔离开关主要是电气控制方式。用一个二位五通电磁阀、一个气缸及与之相连的电气元件组成控制系统，通过传动机构来控制高压隔离开关的分闸和合闸动作。传动机构上附带有信号反馈装置，用来判断高压隔离开关的分闸和合闸状态。电磁阀有两个线圈，一个控制高压隔离开关分闸，一个控制高压隔离开关合闸。
传统的高压隔离开关的电磁阀为长期供电工作模式，二位五通电磁阀的两个线圈总会有一个处于通电状态。由于动车组及机车车辆的电源上会有浪涌电压产生，当浪涌电压超过电磁阀线圈的浪涌保护器件的承受极限时，会对电磁阀线圈或线圈的浪涌保护器件造成损坏。目前这一问题在动车组高压隔离开关上表现比较严重，且没有很好的解决方案，对动车组的正常运营造成极大困扰。
发明内容
本发明提供了一种高压隔离开关的电气控制机构及控制方法，用以解决现有高压隔离开关的电气控制方式的电磁阀线圈或线圈的浪涌保护器件易损坏的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种高压隔离开关的电气控制机构，包括二位五通电磁阀、气缸、以及传动机构，二位五通电磁阀包括第一线圈和第二线圈，第一线圈与气缸的第一控制端相连以在第一线圈通电时控制活塞杆缩回经传动机构控制高压隔离开关分闸；第二线圈与气缸的第二控制端相连以在第二线圈通电时控制活塞杆伸出经传动机构控制高压隔离开关合闸；其特征在于，
电气控制机构还包括：与第一线圈串联的第一行程开关、与第二线圈串联的第二行程开关和活塞杆位置跟随单元，活塞杆位置跟随单元与第一行程开关相连用于在跟随到活塞杆缩回至完成高压隔离开关分闸的位置时断开第一行程开关；活塞杆位置跟随单元还与第二行程开关相连用于在采集到活塞杆伸出至完成高压隔离开关合闸的位置时断开第二行程开关。
优选地，活塞杆位置跟随单元为凸轮，凸轮的圆周上设有至少两个缺口，凸轮的旋转轴经传动套固定在活塞杆上以使得凸轮在活塞杆伸缩往复时正转或反转，且当活塞杆缩回至完成高压隔离开关分闸的位置时使得第一行程开关的触头进入缺口；且当活塞杆伸出至完成高压隔离开关合闸的位置时使得第二行程开关的触头进入缺口。
优选地，第一行程开关的一组常开触点与第一线圈串联，当第一行程开关的触头离开缺口时常开触点闭合，且当第一行程开关的触头进入缺口时常开触点断开；
第二行程开关的一组常开触点与第二线圈串联；当第二行程开关的触头离开缺口时常开触点闭合，且当第二行程开关的触头进入缺口时常开触点断开。
优选地，第一行程开关和第二行程开关沿活塞杆伸缩往复方向分别布置于凸轮的圆周外。
本发明还提供一种高压隔离开关的电气控制方法，包括以下步骤：
在二位五通电磁阀的第一线圈通电后，气缸的活塞杆缩回经传动机构控制高压隔离开关分闸完成后，断开第一线圈的电源；
在二位五通电磁阀的第二线圈通电后，气缸的活塞杆伸出经传动机构控制高压隔离开关合闸完成后，断开第二线圈的电源。
本发明具有以下有益效果：
本发明的高压隔离开关的电气控制机构，通过控制二位五通电磁阀的电源，在高压隔离开关分闸或者合闸动作完成后，自动将线圈的电源断开而保持原有的工作状态不变，使整个设备处于断电运行状态，防止电源浪涌电压对线圈浪涌保护器件的冲击损坏。同时，断开电源后，线圈不用长期带电工作，可提高线圈使用寿命。可广泛应用于电力机车及动车组、高铁、城市轨道交通等领域。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的高压隔离开关的电气控制机构的结构示意图；
图2是本发明优选实施例的高压隔离开关的电气控制机构的电路原理示意图。
图中各标号表示：
1、安装底板；2、气缸；3、气路连接板；4、二位五通电磁阀；5、气源接口；6、第一行程开关；7、凸轮；8、转轴；9、连接杆；10、传动套；11、连接销；12、连接器；13、第二行程开关。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
图1是本实施例中所称的高压隔离开关的电气控制机构的结构示意图。图2是本发明优选实施例的高压隔离开关的电气控制机构的电路原理示意图。目前的高压隔离开关的电气控制机构包括二位五通电磁阀4、气缸2、以及传动机构，二位五通电磁阀4包括第一线圈和第二线圈，第一线圈与气缸2的第一控制端相连以在第一线圈通电时控制活塞杆缩回经传动机构控制高压隔离开关分闸；第二线圈与气缸2的第二控制端相连以在第二线圈通电时控制活塞杆伸出经传动机构控制高压隔离开关合闸。参见图1、图2，本申请再增加与第一线圈串联的第一行程开关6、与第二线圈串联的第二行程开关13和活塞杆位置跟随单元，活塞杆位置跟随单元与第一行程开关6相连用于在跟随到活塞杆缩回至完成高压隔离开关分闸的位置时断开第一行程开关6；活塞杆位置跟随单元还与第二行程开关13相连用于在采集到活塞杆伸出至完成高压隔离开关合闸的位置时断开第二行程开关13。
上述结构，通过控制二位五通电磁阀4的电源，在高压隔离开关分闸或者合闸动作完成后，自动将线圈的电源断开而保持原有的工作状态不变，使整个设备处于断电运行状态，防止电源浪涌电压对线圈浪涌保护器件的冲击损坏。同时，断开电源后，线圈不用长期带电工作，可提高线圈使用寿命。可广泛应用于电力机车及动车组、高铁、城市轨道交通等领域。
实施时，活塞杆位置跟随单元为凸轮7，凸轮7的圆周上设有至少两个缺口，凸轮7的旋转轴8经传动套10固定在活塞杆上（本实施例中通过连接销11固定在与活塞杆相连的连接杆9上）以使得凸轮7在活塞杆伸缩往复时正转或反转，且当活塞杆缩回至完成高压隔离开关分闸的位置时使得第一行程开关6的触头进入缺口；且当活塞杆伸出至完成高压隔离开关合闸的位置时使得第二行程开关13的触头进入缺口。其中，第一行程开关6的一组常开触点与第一线圈串联，当第一行程开关6的触头离开缺口时常开触点闭合，且当第一行程开关6的触头进入缺口时常开触点断开；第二行程开关13的一组常开触点与第二线圈串联；当第二行程开关13的触头离开缺口时常开触点闭合，且当第二行程开关13的触头进入缺口时常开触点断开。第一行程开关6和第二行程开关13沿活塞杆伸缩往复方向分别布置于凸轮7的圆周外。
参见图1，高压隔离开关设置有安装底板1用于整体安装；气缸2与气路连接板3、二位五通电磁阀4以及气源接口5组成高压隔离开关的驱动机构。在底板上安装第一行程开关6和第二行程开关13，二位五通电磁阀4的两个线圈分别通过两个行程开关与外界电源相接。凸轮7通过轮的圆周上的缺口控制第一行程开关6和第二行程开关13的通断。传动套10固定在转轴8上，其伸出的臂上有一腰型槽，连接销11通过腰型槽将活塞杆与传动套10铰接在连接杆9上，以将气缸2活塞的往复运动转换为转轴8的正反旋转运动。连接器12用于接通二位五通电磁阀4控制线圈电源和用于接通高压隔离开关分合闸状态的反馈信号。
参见图2，二位五通电磁阀4的两端各有一个线圈a和b，分别控制二位五通电磁阀4的气源接头与气缸2的A、B端之间的气路通断。二位五通电磁阀4具有自保持功能，在两边二位五通电磁阀4线圈a和b都没电的情况下二位五通电磁阀4的气口接通状态保持不变。两个行程开关各包含一组常闭触点①-②和一组常开触点③-④。线圈a的一端接电源U1+，另一端接入第一行程开关6的常开触点③，第一行程开关6的常开触点④接电源U1-。线圈b的一端接电源U2+，另一端接入第二行程开关13的常开触点③，第二行程开关13的常开触点④接电源U1-。本实施例中用b线圈控制高压隔开开关合闸，a线圈控制高压隔离开关分闸。
本实施例工作过程如下：
当高压隔开开关处于分闸位需进行合闸时，司机控制室给b线圈通电，二位五通电磁阀4工作，气源接口5与气缸2的B端接通，压缩空气进入气缸2内推动活塞杆朝A端运动。活塞杆通过传动机构完成高压隔离开关合闸动作，同时也带动转轴8从而带动凸轮7转动。当活塞在气缸内推到A端后，高压隔离开关合闸动作完成。此时凸轮7的缺口刚好转到与第二行程开关13的触头位置，第二行程开关13的触头释放，常开触点③-④断开，常闭触点①-②闭合。此时线圈b供电电路跟着断开。由于二位五通电磁阀4具有自保持功能，气路通断不会发生变化，高压隔离开关会一直处于合闸运行状态。高压隔离开关实现断电运行功能。此时连接线圈a的第一行程开关6的常开触点③-④因为凸轮7转动后处于压合接通状态，为高压隔离开关的分闸动作做好准备。
当高压隔离开关需要分闸时，司机控制室给a线圈通电，二位五通电磁阀4工作，气源接口5与气缸2的A端接通，压缩空气进入气缸2内推动活塞朝B端运动。活塞杆通过传动机构完成高压隔离开关分闸动作，同时也带动转轴8从而带动凸轮7转动。当活塞在气缸2内推到B端后，高压隔离开关分闸动作完成。此时凸轮7的缺口刚好转到与第一行程开关6的触头位置，第一行程开关6的触头释放，常开触点③-④断开，常闭触点①-②闭合。此时线圈a供电电路亦跟着断开。同样高压隔离开关会一直保持在分闸运行状态。
实际使用时，也可用b线圈控制高压隔离开关分闸，a线圈控制高压隔离开关合闸。
本实施例还提供一种高压隔离开关的电气控制方法，包括以下步骤：
在二位五通电磁阀4的第一线圈通电后，气缸2的活塞杆缩回经传动机构控制高压隔离开关分闸完成后，断开第一线圈的电源；在二位五通电磁阀4的第二线圈通电后，气缸2的活塞杆伸出经传动机构控制高压隔离开关合闸完成后，断开第二线圈的电源。自动将线圈的电源断开而保持原有的工作状态不变，使整个设备处于断电运行状态，防止电源浪涌电压对线圈浪涌保护器件的冲击损坏。
综上可知，本发明通过在高压隔离开关分闸或者合闸动作完成后，自动将电源断开而保持原有的工作状态不变，使整个设备处于断电运行状态，防止电源浪涌电压对线圈浪涌保护器件的冲击损坏。同时，断开电源后，线圈不用长期带电工作，可提高线圈使用寿命。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高压隔离开关的电气控制机构，包括二位五通电磁阀(4)、气缸(2)、以及传动机构，所述二位五通电磁阀(4)包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈与所述气缸(2)的第一控制端相连以在第一线圈通电时控制活塞杆缩回经所述传动机构控制所述高压隔离开关分闸；所述第二线圈与所述气缸(2)的第二控制端相连以在第二线圈通电时控制活塞杆伸出经所述传动机构控制所述高压隔离开关合闸；其特征在于，
所述电气控制机构还包括：与所述第一线圈串联的第一行程开关(6)、与所述第二线圈串联的第二行程开关(13)和活塞杆位置跟随单元，所述活塞杆位置跟随单元与第一行程开关(6)相连用于在跟随到所述活塞杆缩回至完成所述高压隔离开关分闸的位置时断开所述第一行程开关(6)；所述活塞杆位置跟随单元还与第二行程开关(13)相连用于在采集到所述活塞杆伸出至完成所述高压隔离开关合闸的位置时断开所述第二行程开关(13)。
2.根据权利要求1所述的高压隔离开关的电气控制机构，其特征在于，所述活塞杆位置跟随单元为凸轮(7)，所述凸轮(7)的圆周上设有至少两个缺口，所述凸轮(7)的旋转轴经传动套(10)固定在所述活塞杆上以使得所述凸轮(7)在活塞杆伸缩往复时正转或反转，且当所述活塞杆缩回至完成所述高压隔离开关分闸的位置时使得所述第一行程开关(6)的触头进入所述缺口；且当所述活塞杆伸出至完成所述高压隔离开关合闸的位置时使得所述第二行程开关(13)的触头进入所述缺口。
3.根据权利要求2所述的高压隔离开关的电气控制机构，其特征在于，所述第一行程开关(6)的一组常开触点与所述第一线圈串联，当所述第一行程开关(6)的触头离开所述缺口时所述常开触点闭合，且当所述第一行程开关(6)的触头进入所述缺口时所述常开触点断开；
所述第二行程开关(13)的一组常开触点与所述第二线圈串联；当所述第二行程开关(13)的触头离开所述缺口时所述常开触点闭合，且当所述第二行程开关(13)的触头进入所述缺口时所述常开触点断开。
4.根据权利要求2所述的高压隔离开关的电气控制机构，其特征在于，所述第一行程开关(6)和所述第二行程开关(13)沿所述活塞杆伸缩往复方向分别布置于所述凸轮(7)的圆周外。
5.一种高压隔离开关的电气控制方法，应用于如权利要求1至4中任一项所述的电气控制机构，其特征在于，包括以下步骤：
在二位五通电磁阀(4)的第一线圈通电后，气缸(2)的活塞杆缩回经传动机构控制所述高压隔离开关分闸完成后，断开第一线圈的电源；
在二位五通电磁阀(4)的第二线圈通电后，气缸(2)的活塞杆伸出经传动机构控制所述高压隔离开关合闸完成后，断开第二线圈的电源。
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