CN114639574A - 供电电路的机电开关装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种开关装置(30)，包括至少一个主接触器(34)；致动器(40)，其被构造为能够使得主接触器(34)克服弹簧(42)所产生的作用力而发生从第一状态到第二状态的状态变化，致动器(40)由等于第一电位(S1)的控制信号(Sc)供电以使得主接触器(34)发生状态变化，然后由等于小于第一电位(S1)的第二电位(S2)将主接触器(34)保持处于第二状态。开关装置(30)包括至少一个电流传感器(48)，其被构造为如果通过主接触器(34)的电流大于或等于给定运行阈值，则操纵控制信号(Sc)增大到高于第二电位(S2)的第三电位(S3)，以避免主接触器的不及时的状态变化。开关装置(30)包括可复位保护系统，以控制控制信号(Sc)保持在第三电位的时间。

Description

供电电路的机电开关装置
技术领域
本申请涉及一种用于供电电路的机电开关装置。
背景技术
根据图1中可见的实施例，供电电路的开关装置10包括:
-至少一个主接触器12，其被构造为处于打开状态以及闭合状态，在打开状态中，该至少一个主接触器将电力源14与供电电路的电载荷16隔绝，并且在闭合状态下，该至少一个主接触器将电力源14与电载荷16连接，
-线圈18，其被构造为当线圈18通电时使主接触器12闭合并将其保持在闭合状态中，
-弹簧20，其被构造为在线圈18断电时使主接触器12打开并将其保持在打开状态中，
-控制电源22，其被构造为在收到信号24时向线圈18的第一端部端子和第二端部端子18.1、18.2施加控制信号Sc并在主接触器12应该保持在闭合状态时保持该控制信号Sc。
弹簧20选择为使得由线圈18施加的使该弹簧保持压缩的保持作用力小于由线圈18施加的引起该弹簧压缩的开关作用力。
因此，当主接触器12处于闭合状态时，例如借助移除对线圈18的一部分的供电或减少流经该线圈的电流而减少线圈18所施加的力。
根据图1和文献EP2210262中描述的实施例，开关装置10包括连接线圈18的中间端子18.3和线圈18的第二端部端子18.2的电路，所述电路包括辅助接触器26，其被构造为交替处于由线圈18所控制的打开状态和闭合状态，以及可复位限流系统28，主接触器和辅助接触器12、26被构造为同时开关。
工作原理如下：
当控制电源22施加控制信号Sc时，可复位限流系统28具有最小电阻，电流在线圈18中位于第一端部端子18.1和中间端子18.3之间的部分中流动通过辅助接触器26和可复位限流系统28到达线圈22的第二端部端子18.2。控制信号Sc的值被调整为使得线圈18施加足够的开关作用力以使主接触器和辅助接触器12、26同时分别开关至闭合状态和打开状态。因此，在一定持续时间t1之后，控制信号Sc的电位降低，如图2所示，线圈施加小于开关作用力的保持作用力。因此，控制信号Sc具有第一电位S1，约为6至7安培，以引起主接触器12的开关，然后具有低于第一电位S1的第二电位S2以将该主接触器保持处于闭合状态。
可复位限流系统28被构造为当通过其的电流低于给定的阈值时具有最小电阻；当通过其的电流在给定持续时间期间高于给定阈值时则具有最大电阻并且当通过其的电流回复到给定阈值以下时回复到最小电阻。这种可复位限流系统28允许补偿辅助接触器26可能无法打开的故障。
为了实现紧凑和轻便的组件，线圈18通常被设计为在有限持续时间内产生开关作用力。
现有的机电开关装置适用于供电电路约为115V的电压，低于300V，但不适于高电压，即约1000V。在这些电压下，可能会出现高达数千安培的短路电流并产生"悬浮"现象，尽管有线圈18的作用，但该现象还是会倾向于激发主接触器12的打开。主接触器12的这种不期望打开引起电弧，这些可能导致主接触器的部分或全部劣化。
文献DE102014203424提供了一种开关装置，其包括至少一个主接触器，其连接电池和负载，被构造为处于隔绝或连接电池和负载的第一状态和第二状态。该开关装置还包括弹簧、控制电源以及致动器，该致动器被构造为当致动器由控制电源产生的等于第一电位的控制信号供电时使主接触器克服弹簧产生的作用力而从第一状态变化为第二状态，弹簧被设置成在致动器不被供电时使主接触器从第二状态变化为第一状态，控制电源被构造为使得控制信号在从接收到第一信号起的第一给定持续时间期间等于第一电位，然后在主接触器应该被保持在第二状态中时等于低于第一电位的第二电位以使主接触器保持在第二状态中。
根据该文献DE102014203424，当控制信号处于第二电位时，控制电源被构造为在给定持续时间期间将控制信号的电位提高到第三电位以避免"悬浮"现象。
然而，这种解决方案并不是最佳的，这是由于从第二电位到第三电位的转换以及控制信号维持在第三电位的持续时间并非最佳。
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的全部或部分弊端。
为此，本发明涉及一种开关装置，其包括至少一个主接触器以及供电电路中定位于主接触器两侧的上游部段和下游部段，所述主接触器被构造为能够处于(即，占据)隔绝或连接上游和下游部段的第一状态和第二状态。该开关装置还包括弹簧、控制源和致动器，该致动器被构造成当致动器被控制源产生的等于第一电位的控制信号供电时使主接触器克服弹簧产生的作用力而从第一状态变化到第二状态，该弹簧被设置成在致动器未被供电时使主接触器从第二状态变化到第一状态，控制源被构造为使得控制信号在接收到第一信号起的第一给定持续时间期间等于第一电位，然后当主接触器应该保持在第二状态时，使得控制信号等于低于第一电位的第二电位以使主接触器保持在第二状态，控制源被构造为使得在接收到第二信号时，施加于致动器的控制信号等于第三电位，第三电位大于第二电位，该控制信号在给定第二持续时间期间或在通过主接触器的电流超过给定的运行阈值时保持处于第三电位。
根据本发明，开关装置包括至少一个电流传感器，其被构造为如果通过主接触器的电流超过给定运行阈值则向控制源发送第二信号。此外，该开关装置包括可复位保护系统，其被构造为在第二持续时间后中断第二信号，所述可复位保护系统被构造为处于闭合状态，在该闭合状态，当第二信号的值小于给定跳闸阈值时，该可复位保护系统使第二信号通过；以及打开状态，在该打开状态，一旦在给定第二持续时间期间第二信号的值大于或等于给定跳闸阈值，则该可复位保护系统就中断第二信号，当第二信号重新低于给定跳闸阈值时，所述可复位保护系统返回到闭合状态。
本发明通过在电流传感器检测到大于或等于给定运行阈值的电流时临时增加致动器产生的作用力而允许避免主接触器在存在高短路电流(大约几千安培)时的不及时状态变化。此外，可复位保护系统允许简单控制处于第三电位的控制信号的保持持续时间。
根据另一个特征，当通过电流传感器的电流小于工作阈值时，第二信号具有零值，并且当通过电流传感器的电流大于或等于运行阈值时，该第二信号具有大于0的设定值，给定跳闸阈值略小于第二信号的设定值。
根据另一特征，电流传感器被安置在下游部段，恰好位于主接触器之后。
根据另一特征，第三电位大于或等于第一电位。
本发明还涉及一种包括供电电路的飞行器，该供电电路包括根据前述特征中任一项的至少一个开关装置。
附图说明
其他特征和优点将从下文对本发明的描述中显而易见，这些描述仅以示例的方式给出并参考了所附附图，在附图中：
-图1是说明现有技术的实施例的供电电路的开关装置的视图，
-图2是说明现有技术的运行模式的控制信号随时间变化的视图，
-图3是描绘了一实施例的供电电路的开关装置的视图，
-图4是描绘了示出本发明的允许模式下，控制信号随时间变化的视图，以及
-图5是描绘了本发明的实施例的供电电路的开关装置的视图。
具体实施方式
在图3中，供电电路32的开关装置30包括至少一个主接触器34和以及供电电路32的定位于主接触器34两侧的上游部段32.1和下游部段32.2。主接触器34被构造为能够处于打开状态(也被称为第一状态，在虚线中可见)以及闭合状态(也被称为第二状态)，在该打开状态，该主接触器将上游部段32.1与下游部段32.2隔绝(即使二者绝缘)并禁止电流通过，在该闭合状态，该主接触器将上游部段32.1和下游部段32.2连接并允许电流通过。根据一种非限制性应用，主接触器34用于连接或隔绝飞行器的供电电路中的至少一个电力源36和至少一个电载荷38。主接触器34被构造为在超过300V，约为1000V的高电压下运行。当然，主接触器也可以在115V左右的低电压下工作。
在运行时，不超过大约几百安培的运行阈值的额定电流在供电电路32中流动。在某些情况下，超过运行阈值的短路电流(大约几千安培)可以在电源电路32中流动。
开关装置30包括。
–致动器40，其被构造为当致动器被供电时使主接触器34闭合并使其保持处于闭合状态，
-弹簧42，其被构造成在致动器40不被供电时使主接触器34打开并使其保持处于打开状态，
-控制电源(即控制装置)44，其构造为在收到第一信号46时向致动器40施加控制信号Sc并在主接触器34应该保持处于闭合状态时保持该控制信号Sc。
控制信号Sc可以是能量、电压、电流或任何其他物理量。
根据实施例，致动器40是包括第一端部端子和第二端部端子的线圈，控制信号Sc被施加到该两个端部端子。
无论实施例如何，致动器40均被构造成在致动器40被具有第一电位S1的控制信号Sc供电时使主接触器34克服弹簧42所产生的作用力(应力)而从第一状态(或打开状态)变化为第二状态(或闭合状态)，并且在致动器40不被供电时，弹簧42使主接触器34从第二状态变化为第一状态。
根据实施例，弹簧42被构造为使得由致动器40施加的使弹簧保持压缩的保持作用力小于由致动器40施加的使弹簧压缩的开关作用力。
因此，由处于第一电位S1的控制信号Sc所激发的致动器40施加开关作用力以引起主接触器34的状态变化，该开关作用力大于主接触器34在致动器40被处于小于第一电位S1的第二电位S2的控制信号Sc所激发时的给定状态下的保持作用力。
如图4所示，控制电源44被构造为产生等于以下电位的控制信号Sc：
–在从接收到第一信号46起的第一给定持续时间t1期间等于第一电位S1，以使得主接触器34的状态变化(从打开状态到闭合状态)，
-低于第一电位S1的第二电位S2，以用于在主接触器34应该被维持在给定状态时将主接触器34维持在给定状态(闭合状态)中。
如文献EP2210262所述，控制电源44可以包括连接线圈的中间端子和线圈的第二端部端子的控制电路，所述控制电路包括辅助接触器，其被构造为交替处于由线圈控制的打开和闭合状态；以及可复位限流系统，主接触器和辅助接触器被构造为同时开关。
开关装置30包括至少一个电流传感器48，其被定位于供电电路32的上游部段32.1或下游部段32.2上，其被构造为如果通过主接触器34的电流超过给定运行阈值则向控制电源44发射第二信号50。此外，控制电源44被构造为在接收到由电流传感器48发射的第二信号50时产生等于第三电位S3的控制信号Sc，第三电位S3大于施加到致动器40的第二电位S2。根据一种配置，第三电位S3大于或等于第一电位S1。
当通过电流传感器48的电流小于允许阈值时，第二信号50具有零值，并且当通过电流传感器48的电流大于或等于允许阈值时，该第二信号具有大于0的设定值。
根据一种配置，电流传感器48被定于在下游部段32.2上，恰好位于主接触器34之后。无论设置如何，电流传感器48都定位为使与主接触器34相同的电流通过。
在存在多个主接触器34时，开关装置可以包括多个电流传感器48，一个电流传感器针对一个主接触器34。
如图4所示，在检测到超过运行阈值的短路电流的时间和控制信号Sc从第二电位S2到第三电位S3的转换之间存在时间滞后Δt。
控制信号Sc在第二给定持续时间t2器件或在短路电流超过给定运行阈值时保持处于第三电位S3。
根据实施例，控制电源44包括时间延迟，其允许在第二给定持续时间t2期间将控制信号Sc保持处于第三电位S3并在该第二给定持续时间t2后将其降低到第二电位S2。
根据图5中可见的本发明的特征，开关装置30包括停止系统52，其被构造为在第二持续时间t2之后中断第二信号50，使得在第二给定持续时间t2之后由控制电源44产生的控制信号Sc从第三电位S3变换为第二电位S2。根据一种构造，停止系统52是可复位保护系统(例如可复位保险丝)，例如在文献EP2210262中所示。该可复位保护系统被构造为当第二信号50的值低于给定跳闸阈值时处于闭合状态并使第二信号50通过以及只要在第二给定持续时间t2期间第二信号50的值大于或等于给定跳闸阈值就处于打开状态并中断第二信号50，当第二信号50重新低于给定跳闸阈值时，该可复位保护系统返回到闭合状态。该给定跳闸阈值比第二信号50的设定值略低。因此，在没有第二信号50的情况下，可复位保护系统处于闭合状态。一旦电流传感器48产生设定值高于给定跳闸阈值的第二信号50，则可复位保护系统就在第二给定持续时间t2期间保持闭合状态，然后自动变换到打开状态，即使控制电源44不再接收到第二信号50。因此，当控制电源44接收到第二信号50时，其产生等于第三电位S3的控制信号，第三电位S3大于或等于第一电位S1。一旦控制电源44不再接收到第二信号50，则其就产生等于第二电位S2的控制信号，第二电位S2小于第一电位S1和第三电位S3。
本发明通过在电流传感器48检测到高于给定运行阈值的电流时临时增加致动器40产生的作用力而允许避免在存在高短路电流(大约几千安培)时的"悬浮"现象。图5所示的实施例允许简单地控制控制信号Sc处于第三电位S3的持续时间。

Claims (5)

1.一种开关装置(30)，所述开关装置包括至少一个主接触器(34)以及供电电路(32)的上游部段(32.1)和下游部段(32.2)，所述上游部段(32.1)和所述下游部段(32.2)定位于所述主接触器(34)的两侧，所述主接触器(34)被构造为能够处于使得所述上游部段(32.1)和所述下游部段(32.2)隔绝的第一状态或连接所述上游部段(32.1)和所述下游部段(32.2)的第二状态，所述开关装置(30)包括弹簧(42)、控制源(44)以及致动器(40)；
所述致动器(40)被构造为，当所述致动器(40)由所述控制源(44)产生的等于第一电位(S1)的控制信号供电时，使所述主接触器(34)克服所述弹簧(42)产生的作用力而从第一状态变化为第二状态；
所述弹簧(42)被布置成，当所述致动器(40)未被供电时，使所述主接触器(34)从第二状态变化为第一状态；
所述控制源(44)被构造为使得在收到第一信号(46)起的第一给定持续时间(t1)期间所述控制信号等于第一电位(S1)，然后如果想要使所述主接触器(34)保持在第二状态，那么所述控制信号等于小于第一电位(S1)的第二电位(S2)，以将所述主接触器(34)保持在第二状态；
所述控制源(44)被构造成使得在接收到第二信号(50)时施加到所述致动器(40)的所述控制信号等于第三电位(S3)，第三电位(S3)大于第二电位(S2)，其中所述控制信号在第二给定持续时间(t2)期间或者只要通过所述主接触器(34)的电流超过给定运行阈值就被保持处于第三电位(S3)，
其特征在于，所述开关装置(30)包括至少一个电流传感器(48)，所述电流传感器(48)被构造为，如果通过所述主接触器(34)的电流超过所述给定运行阈值，则向所述控制源(44)发送第二信号(50)；以及
其特征在于，所述开关装置(30)包括可复位保护系统，所述可复位保护系统被构造为能够在经过第二给定持续时间(t2)后中断第二信号(50)，所述可复位保护系统被构造为能够处于闭合状态以及打开状态，其中在所述闭合状态，当第二信号(50)的值小于给定跳闸阈值时，所述可复位保护系统使得第二信号(50)通过，而在所述打开状态，只要第二信号(50)的值在第二给定持续时间(t2)期间大于或等于所述给定跳闸阈值，则所述可复位保护系统就中断第二信号(50)；
当第二信号(50)重新小于所述给定跳闸阈值时，所述可复位保护系统返回到所述闭合状态。
2.根据权利要求1所述的开关装置(30)，其特征在于，当通过所述电流传感器(48)的电流小于所述给定运行阈值时，第二信号(50)具有零值，而当通过所述电流传感器(48)的电流大于或等于所述给定运行阈值时，第二信号(50)具有大于零的设定值，所述给定跳闸阈值略小于第二信号(50)的所述设定值。
3.根据权利要求1或2所述的开关装置(30)，其特征在于，所述电流传感器(48)定位于所述下游部段(32.2)上，恰好位于所述主接触器(34)之后。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的开关装置(30)，其特征在于，第三电位(S3)大于或等于第一电位(S1)。
5.一种包括如下所述的供电电路的飞机，即，所述供电电路包括根据前述权利要求中的任意一项所述的开关装置。
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