CN204927187U - 限流设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种限流设备，限流设备包括：脉冲生成装置，被配置为响应于工作电流生成脉冲，其中脉冲具有预定宽度；第一限流装置，被配置为在预定宽度内将工作电流限制在第一阈值以下；以及第二限流装置，与第一限流装置并联连接，第二限流装置被配置为在预定宽度外将工作电流限制在第二阈值以下，其中第一阈值高于第二阈值。

Description

限流设备

技术领域

本公开的实施例涉及电路领域，更具体地，涉及限流设备。

背景技术

接触器分为交流接触器和直流接触器，是广泛应用于电力、配电与用电的重要部件。接触器广义上是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。当接触器线圈通电后，线圈电流会产生磁场，接触器产生的磁场使静铁心产生电磁吸力吸引动铁心，并带动交流接触器点动作，常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。当线圈断电时，电磁吸力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触点复原，常开触点断开，常闭触点闭合。

目前，普通电磁接触器在上电吸合后并保持的过程中，由于线圈电感的存在，由恒压电压驱动的线圈电流逐渐增大,在完成动作后保持吸合的过程中电流达到最大值，但此时保持电流并不需要很大(远低于峰值电流，例如约为峰值电流的二十分之一)，这样就会造成很大的电力浪费。

因此，亟需一种用于接触器的限流装置，在保证接触器等设备正常工作的前提下，灵活而有效地将线圈电流最小化。

实用新型内容

本公开的实施例提供了一种限流设备，以解决保持线圈吸合的电流过大的问题。

为此，本公开的一个方面提供了一种限流设备，包括：脉冲生成装置，被配置为响应于工作电流生成脉冲，其中脉冲具有预定宽度；第一限流装置，被配置为在预定宽度内将工作电流限制在第一阈值以下；以及第二限流装置，与第一限流装置并联连接，第二限流装置被配置为在预定宽度外将工作电流限制在第二阈值以下，其中第一阈值高于第二阈值。

在一个实施例中，限流设备用于接触器。

在另一个实施例中，第一限流装置用于将工作电流限制在第一阈值以下作为接触器的线圈的吸合电流，以及第二限流装置用于将工作电流限制在第二阈值以下作为线圈的保持电流。

在再一个实施例中，限流设备还包括：电流释放装置，与线圈并联连接，电流释放装置被配置为将线圈的电流最小化。

在再一个实施例中，电流释放装置包含压控元件。

在再一个实施例中，限流设备还包括：整流装置，被配置为对工作电流进行整流。

在再一个实施例中，脉冲生成装置包含可调电容器，预定宽度是基于可调电容器的电容确定的。

在再一个实施例中，第一限流装置包含第一可调电阻器，第一阈值是基于第一可调电阻器的电阻确定的。

在再一个实施例中，第二限流装置包含第二可调电阻器，第二阈值是基于第二可调电阻器的电阻确定的。

根据本公开的实施例能够在刚接收到工作电流时以较大的电流驱动接触器并且在预定时间之后以较小的电流保持接触器，从而避免了电力浪费。

附图说明

本公开包括附图，用于提供对示例性实施例的进一步理解，这些附图组成了说明书的一部分，用于描述示例性实施例。

附图中：

图1示出了根据本公开实施例的限流设备的示意性框图；

图2示出了根据本公开实施例的限流设备的示意性电路图；

图3示出了根据本公开实施例的限流方法的流程图；以及

图4示出了根据本实用新型实施例的限流设备和方法的电流仿真波形图。

具体实施方式

以下参考附图详细描述本公开的各个示例性实施方式。附图中的框图和流程图示出了根据本公开的各种实施方式的装置和方法的可能实现的体系架构。应当理解，给出这些示例性实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本公开，而并非以任何方式限制本公开的范围。

本领域技术人员可以理解，虽然下文中描述的实施例大都针对接触器、继电器等设备，但本公开的实施例并不限制于此，其还适用于其他依靠电能、更具体为电能引起的磁能而对开关进行打开或闭合控制的部件。此外，下文中对于电路图的讨论如涉及诸如电流、电阻、电容等参数的具体数值，则仅为示例的目的，本领域技术人员可以对示例的数值进行灵活的调整。

图1示出了根据本公开实施例的限流设备的示意性框图。

如图1所示，根据本公开实施例的一种限流设备100包括脉冲生成装置101、第一限流装置103和第二限流装置105。其中，脉冲生成装置101可以配置为响应于对接触器的线圈107所施加的工作电流而生成脉冲，该脉冲具有预定宽度，例如，10-150mS，更优选地，50-100mS。第一限流装置103可以配置为在该预定宽度内将工作电流限制在第一阈值以下。以预定宽度为100mS为例，当向接触器的线圈107施加工作电流时，脉冲生成装置101产生一个脉冲波(可以是方波，也可以是其他波形)，该脉冲波的时间宽度为100mS，从该脉冲波的上升沿开始，第一限流装置103开始工作，用于将工作电流限制在第一阈值以下，该第一阈值例如为1-2A。此外，如图1所示，第二限流装置105与第一限流装置103并联连接，第二限流装置105可以配置为在该预定宽度外将工作电流限制在第二阈值以下。再次以预定宽度为100mS为例，当经过大约100mS的时间宽度之后，从该脉冲波的下降沿开始，第一限流装置103停止工作，同时第二限流装置105开始工作，用于将工作电流限制在第二阈值以下，该第二阈值例如为80-120mA。其中，第一阈值一般高于第二阈值。

在一个实施例中，第一限流装置103可以用于将工作电流限制在第一阈值以下作为接触器的线圈107的吸合电流，以及第二限流装置105可以用于将工作电流限制在第二阈值以下作为线圈的保持电流。

下面将以示例的方式参照图2对本公开的限流设备进行更为具体的介绍。图2示出了根据本公开实施例的限流设备200的示意性电路图。

如图2所示，根据本公开实施例的一种限流设备200主要包括脉冲生成部分201、第一限流部分203和第二限流部分205。

图2中的脉冲生成部分201主要由电容器C4和晶体管Q3组成。在图2中，电容器C4的电容为1uF，晶体管Q3选择MPS8598型晶体管。当开关U2闭合时，电源V1的电流进入限流设备200。此时，由于工作电流的作用，电容器C4开始充电，此时晶体管Q3导通，脉冲生成部分201形成脉冲波的上升沿。当电容器C4充电到一定程度时，晶体管Q3关断，脉冲生成部分201形成脉冲波的下降沿。也就是说，电容器C4的电容值决定了上述预定宽度。

在另一个实施例中，脉冲生成部分201中包含可调电容器C4，因而上述预定的时间宽度可以基于可调电容器的电容的改变而改变。

在又一个实施例中，脉冲生成部分201可以是其他模拟电路或数字电路，例如，脉冲生成部分201可以是响应于工作电流而产生一可调脉冲的数字电路模块。

图2中的第一限流部分203主要由绝缘栅双极型晶体管(IGBT)Z1、晶体管Q4和电阻器R36组成。在图2中，电阻器R36的电阻为0.4Ω，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)Z1选择CM600HA-28H型晶体管，晶体管Q4选择40237型晶体管。第一限流部分203响应于脉冲生成部分201所生成的脉冲而开始工作，通过两根晶体管的相互作用从而对工作电流进行了限定，而电阻器R36的电阻值决定了工作电流的上述第一阈值。

在另一个实施例中，第一限流部分203中包含一个可调电阻器R36，因而上述第一阈值可以基于该可调电阻器的电阻的改变而改变，从而可以对工作电流进行灵活限制。

在又一个实施例中，第一限流部分203可以是其他模拟电路或数字电路，例如，第一限流部分203可以是在预定的时间宽度内将工作电流限定在一特定值的数字电路模块。

图2中的第二限流部分205主要由功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)M1、晶体管Q1和电阻器R30组成。在图2中，电阻器R30的电阻为4Ω，晶体管Q1选择MPS8598型晶体管，功率MOSFETM1选择NTMS10P02R2型晶体管。第二限流部分205与第一限流部分203不同，并不是响应于脉冲生成部分201所生成的脉冲而开始工作，而是一直处于工作状态，由于第二限流部分205与第一限流部分203的并联关系，电阻较大的第二限流部分205会在第一限流部分203时被忽略，而仅在第一限流部分203停止工作时发挥作用，通过其中的两根晶体管的相互作用从而对工作电流进行了限定，而电阻器R30的电阻值决定了工作电流的上述第二阈值。本实施例中，第二限流部分205与第一限流部分203的工作是由模拟电路实现的，可选地，还可以由数字电路实现，即，由作为数字电路模块的脉冲生成部分201分别发送预定脉冲以控制第一限流部分203和第二限流部分205进行工作。

在另一个实施例中，第二限流部分205中包含一个可调电阻器R30，因而上述第二阈值可以基于该可调电阻器的电阻的改变而改变，从而可以对工作电流进行灵活限制。

在又一个实施例中，第二限流部分205可以是其他模拟电路或数字电路，例如，第二限流部分205可以是在预定的时间宽度外将工作电流限定在一特定值的数字电路模块。

如图2所示，根据本公开实施例的一种限流设备200还包括电流释放装置209，电流释放装置209与线圈207并联连接，电流释放装置被配置为在掉电后将线圈207中的残余电流最小化。

在图2中，电流释放装置209包含压控元件，例如，齐纳二极管D66，具体采用MMSZ5221BT1型齐纳二极管。该齐纳二极管D66在电流释放装置209中起到限流的作用，具体地，当开关U2打开从而电流中不存在工作电流时，线圈207上仍然存在少量电流，通过加入齐纳二极管D66可以直接将这些电流最小化。

如图2所示，根据本公开实施例的一种限流设备200还包括整流装置211，整流装置211可以配置为对工作电流进行整流。除图2中示出的二极管D68的方式，整流装置211还可以采用现有技术中已知的其他技术手段来实现。由此，提供工作电流的电源可以实现直流和交流通用。

此外，图3示出了根据本公开实施例的限流方法的流程图。

如图3所示，在步骤S301，响应于工作电流生成脉冲，其中脉冲具有预定宽度，例如，10-150mS，更优选地，50-100mS。在步骤S303，在预定宽度内将工作电流限制在第一阈值以下。以预定宽度为100mS为例，当向接触器的线圈107施加工作电流时，所生成的脉冲波的时间宽度为100mS，从该脉冲波的上升沿开始，将工作电流限制在第一阈值以下，该第一阈值例如为1-2A。在步骤S305，在预定宽度外将工作电流限制在第二阈值以下。再次以预定宽度为100mS为例，当经过大约100mS的时间宽度之后，从该脉冲波的下降沿开始，停止将工作电流限制在第一阈值以下，同时开始将工作电流限制在第二阈值以下，该第二阈值例如为80-120mA。其中，第一阈值高于第二阈值。

在一个实施例中，步骤S303可以进一步包括将工作电流限制在第一阈值以下作为接触器的线圈的吸合电流，以及步骤S305可以进一步包括将工作电流限制在第二阈值以下作为线圈的保持电流。

在另一个实施例中，根据本公开实施例的限流方法还包括：在工作电流小于第三阈值时将工作电流最小化，其中第二阈值高于第三阈值。

图4示出了根据本实用新型实施例的限流设备和方法的电流仿真波形图。

如图4所示，在工作电流进入电路之后，用于使线圈吸合的电流迅速上升至2A左右，而在接触器的线圈吸合之后，工作电流开始下降，且在100-150mS左右之后，工作电流下降至大约200mA。由此，接触器的电能得到大幅度的节省。

已经参照一些实施例描述了本公开。然而，正如所属领域技术人员容易知晓地，上述已经公开的实施例以外的其它实施例同样落入在本公开的范围内，如由附加的权利要求所限定的。

Claims (9)

1.一种限流设备，其特征在于包括：

脉冲生成装置，被配置为响应于工作电流生成脉冲，其中所述脉冲具有预定宽度；

第一限流装置，被配置为在所述预定宽度内将所述工作电流限制在第一阈值以下；以及

第二限流装置，与所述第一限流装置并联连接，所述第二限流装置被配置为在所述预定宽度外将所述工作电流限制在第二阈值以下，

其中所述第一阈值高于所述第二阈值。

2.根据权利要求1所述的限流设备，其特征在于所述限流设备用于接触器。

3.根据权利要求2所述的限流设备，其特征在于所述第一限流装置用于将所述工作电流限制在所述第一阈值以下作为所述接触器的线圈的吸合电流，以及所述第二限流装置用于将所述工作电流限制在所述第二阈值以下作为所述线圈的保持电流。

4.根据权利要求3所述的限流设备，其特征在于所述限流设备还包括：

电流释放装置，与所述线圈并联连接，所述电流释放装置被配置为将所述线圈的电流最小化。

5.根据权利要求4所述的限流设备，其特征在于所述电流释放装置包含压控元件。

6.根据权利要求1所述的限流设备，其特征在于所述限流设备还包括：

整流装置，被配置为对所述工作电流进行整流。

7.根据权利要求1所述的限流设备，其特征在于所述脉冲生成装置包含可调电容器，所述预定宽度是基于所述可调电容器的电容确定的。

8.根据权利要求1所述的限流设备，其特征在于所述第一限流装置包含第一可调电阻器，所述第一阈值是基于所述第一可调电阻器的电阻确定的。

9.根据权利要求1所述的限流设备，其特征在于所述第二限流装置包含第二可调电阻器，所述第二阈值是基于所述第二可调电阻器的电阻确定的。