CN207834197U - 一种直流继电器的灭弧电路及灭弧直流继电器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于继电器保护电路技术领域，公开了一种直流继电器的灭弧电路及灭弧直流继电器，所述继电器包括线圈和触点开关，所述触点开关连接在直流电源与负载之间，所述灭弧电路包括：与所述线圈连接，用于输出控制信号以控制所述触点开关闭合/断开的控制模块；与所述触点开关连接，用于消除所述触点开关闭合/断开时引起的电火花和电磁干扰的灭弧模块；与所述控制模块和所述灭弧模块连接，用于驱动所述灭弧模块的灭弧驱动模块；以及与所述控制模块、所述灭弧模块和所述触点开关连接，用于检测流经所述触点开关的电流和所述触点开关的闭合状态的检测模块。本实用新型具有成本低，占用体积小，灭弧效果明显且可以实时检测灭弧效果的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于继电器保护电路技术领域，尤其涉及一种直流继电器的灭弧电路及灭弧直流继电器。
背景技术
无论是在IDC(Internet Data Center，互联网数据中心)机房配电系统、电力系统领域或者是在移动电信通信领域、轨道交通领域和安防系统等领域，继电器都广泛的使用。
传统的机械式继电器，由于其内部没有设置灭弧装置，因此在继电器的触点开关在闭合/断开时会产生电火花，电火花的大小随着电流的大小不断增大，特别是在直流控制系统，电火花更加严重。较大电火花的产生会造成：烧蚀触点、产生电磁干扰、增加损耗、减小过电量等。因此，在继电器的设计和使用中如何有效准确的减少拉弧或浪涌电流对继电器来说至关重要。
目前市面上也有在内部做了灭弧装置的专用的大电流直流继电器，但是其成本和价格高昂且体积较大，且其没有设置检测装置，无法对灭弧效果进行检测。
因此，传统的灭弧直流继电器存在成本高、体积大且无法实时检测灭弧效果的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种直流继电器的灭弧电路及灭弧直流继电器，旨在解决传统的直流继电器的灭弧电路存在的成本高、体积大且无法实时检测灭弧效果的问题。
本实用新型的第一方面提供了一种直流继电器的灭弧电路，所述继电器包括线圈和触点开关，所述触点开关连接在直流电源与负载之间，所述灭弧电路包括：控制模块，所述控制模块与所述线圈连接，用于输出控制信号以控制所述触点开关闭合/断开；灭弧模块，所述灭弧模块与所述触点开关连接，用于消除所述触点开关闭合/断开时引起的电火花和电磁干扰；灭弧驱动模块，所述灭弧驱动模块与所述控制模块和所述灭弧模块连接，用于驱动所述灭弧模块；以及检测模块，所述检测模块与所述控制模块、所述灭弧模块和所述触点开关连接，用于检测流经所述触点开关的电流和所述触点开关的闭合状态。
在其中一个实施例中，所述灭弧模块包括第一开关管，所述第一开关管的控制端与所述灭弧驱动模块连接，所述第一开关管的输入端与所述检测模块连接，所述第一开关管的输出端与所述检测模块和所述触点开关的第一端连接。
在其中一个实施例中，所述第一开关管为N型场效应管，所述N型场效应管的栅极、漏极和源极分别对应为所述第一开关管的控制端、输入端和输出端。
在其中一个实施例中，所述灭弧驱动模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一光电耦合器，所述第一光电耦合器包括第一发光器和第一受光器；所述第一电阻的第一端与所述控制模块连接，所述第一电阻的第二端与所述第一发光器的输入端连接，所述第一发光器的输出端接地，所述第二电阻的第一端连接工作电压，所述第二电阻的第二端与所述第一受光器的输入端连接，所述第一受光器的输出端与所述灭弧模块连接，所述第一受光器的输出端还通过所述第三电阻接地。
在其中一个实施例中，所述检测模块包括：第一分流器、第二分流器、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻；所述第一分流器的第一端连接所述直流电源的输入端，所述第一分流器的第一端还通过所述第五电阻与所述控制模块连接，所述第一分流器的第二端连接所述触点开关的第一端，所述第一分流器的第二端还通过所述第六电阻与所述控制模块连接，所述第四电阻并联在所述第一分流器的两端，所述第二分流器的第一端与所述灭弧模块连接，所述第二分流器的第一端还通过所述第八电阻与所述控制模块连接，所述第二分流器的第二端连接所述直流电源的输出端和所述触点开关的第二端，所述第二分流器的第二端还通过所述第九电阻与所述控制模块连接，所述第七电阻并联在所述第二分流器的两端。
在其中一个实施例中，还包括：与所述控制模块和所述线圈连接，用于驱动所述继电器的继电器驱动模块。
在其中一个实施例中，所述继电器驱动模块包括：第十电阻、第十一电阻、一三极管和第二光电耦合器，所述第二光电耦合器包括第二发光器和第二受光器；所述第十电阻的第一端与所述控制模块连接，所述第十电阻的第二端与所述第二发光器的输入端连接，所述第二发光器的输出端接地，所述第十一电阻的第一端接工作电压，所述第十一电阻的第二端与所述第二受光器的输入端连接，所述第二受光器的输出端与所述三极管的基极连接，所述三极管的集电极与所述线圈连接，所述三极管的发射极接地。
在其中一个实施例中，所述控制模块包括单片机。
在其中一个实施例中，所述单片机具有一用于接收外部控制指令的通信端口，所述单片机根据所述外部控制指令输出所述控制信号以控制所述触点开关闭合/断开。
本实用新型的第二方面提供了一种灭弧直流继电器，所述灭弧直流继电器包括上述的灭弧电路。
本实用新型通过增加灭弧模块和灭弧驱动模块，对使用内部无灭弧装置的普通继电器即可实现较大电流的开断控制，具有成本低且体积小的优点；且通过增加检测模块实时检测灭弧效果，测试灭弧效果明显，安全可靠。
附图说明
图1为本实用新型一实施例直流继电器的灭弧电路的电路模块示意图。
图2为本实用新型另一实施例直流继电器的灭弧电路的电路模块示意图。
图3为本实用新型直流继电器的灭弧电路的示例电路原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请参阅图1，本实用新型的较佳实施例中直流继电器的灭弧电路，继电器10包括线圈101和触点开关102，触点开关102连接在直流电源与负载之间。所述灭弧电路包括：控制模块11、灭弧模块12、灭弧驱动模块13和检测模块14。
控制模块11与线圈101连接，用于输出控制信号以控制触点开关102闭合/断开；灭弧模块12与触点开关102连接，用于消除触点开关102闭合/断开时引起的电火花和电磁干扰；灭弧驱动模块13与控制模块11和灭弧模块12连接，用于驱动灭弧模块12；检测模块14与控制模块11、灭弧模块12和触点开关102连接，用于检测流经触点开关102的电流和触点开关102的闭合状态。
在本实施例中，控制模块11包括单片机，单片机具有一用于接收外部控制指令的通信端口，外部控制指令包括闭合指令和断开指令，单片机根据外部控制指令输出控制信号以控制触点开关102闭合/断开。
本实用新型通过增加灭弧模块12和灭弧驱动模块13，对使用内部无灭弧装置的普通继电器即可实现较大电流的开断控制，具有成本低且体积小的优点；且通过增加检测模块14实时检测灭弧效果，测试灭弧效果明显，安全可靠。
请参阅图2，本实用新型另一实施例中直流继电器的灭弧电路包括继电器10、控制模块11、灭弧模块12、灭弧驱动模块13、检测模块14和继电器驱动模块15。其中，继电器驱动模块15与控制模块11和线圈101连接，用于驱动继电器10。
请参阅图3，灭弧模块12包括第一开关管Q1，第一开关管Q1的控制端与灭弧驱动模块13连接，第一开关管Q1的输入端与检测模块14连接，第一开关管Q1的输出端与检测模块14和触点开关102的第一端连接。
在本实施例中，第一开关管Q1为N型场效应管，N型场效应管的栅极、漏极和源极分别对应为第一开关管Q1的控制端、输入端和输出端。在其他实施例中，第一开关管Q1也可为其他类型的开关器件，如绝缘栅双极晶体管，只要能实现与本发明相同的功能即可。
灭弧驱动模块13包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第一光电耦合器U1，第一光电耦合器U1包括第一发光器和第一受光器。第一电阻R1的第一端与控制模块11连接，第一电阻R1的第二端与第一发光器的输入端连接，第一发光器的输出端接地，第二电阻R2的第一端连接工作电压，第二电阻R2的第二端与第一受光器的输入端连接，第一受光器的输出端与灭弧模块12连接，第一受光器的输出端还通过第三电阻R3接地。
在本实施例中，第一光电耦合器U1实现隔离驱动第一开关管Q1的作用。
检测模块14包括第一分流器RS1、第二分流器RS2、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9。第一分流器RS1的第一端连接直流电源的输入端，第一分流器RS1的第一端还通过第五电阻R5与控制模块11连接，第一分流器RS1的第二端连接触点开关102的第一端，第一分流器RS1的第二端还通过第六电阻R6与控制模块11连接，第四电阻R4并联在第一分流器RS1的两端，第二分流器RS2的第一端与灭弧模块12连接，第二分流器RS2的第一端还通过第八电阻R8与控制模块11连接，第二分流器RS2的第二端连接直流电源的输出端和触点开关102的第二端，第二分流器RS2的第二端还通过第九电阻R9与控制模块11连接，第七电阻R7并联在第二分流器RS2的两端。
在本实施例，第一分流器RS1和第二分流器RS2用于将把高直流电流转化成低电压输出。在其他实施例中，第一分流器RS1和第二分流器RS2也可以是其他类型的电流传感器，例如霍尔电流传感器，只要能实现相同的功能即可。
继电器驱动模块15包括第十电阻R10、第十一电阻R11、三极管Q2和第二光电耦合器U2，第二光电耦合器U2包括第二发光器和第二受光器。第十电阻R10的第一端与控制模块11连接，第十电阻R10的第二端与第二发光器的输入端连接，第二发光器的输出端接地，第十一电阻R11的第一端接工作电压，第十一电阻R11的第二端与第二受光器的输入端连接，第二受光器的输出端与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的集电极与线圈101连接，三极管Q2的发射极接地。
在本实施例中，第二光电耦合器U2实现隔离驱动继电器10的作用，三极管Q2用于放大第二光电耦合器U2输出的电流信号。
下面结合图1至图3来说明本实用新型直流继电器的灭弧电路的工作原理：
当控制模块11接收闭合指令/断开指令时，控制模块11先控制第一开关管Q1导通，再输出控制信号控制触点开关102闭合/断开，从而保证触点开关102在两端极低压差的情况下闭合/断开，不会产生机械部件电气间隙导致的放电，然后通过检测模块14对流经触点开关102的电流及触点开关102的闭合状态进行检测，确定灭弧处理完成后，再控制第一开关管Q1截止，且通过检测模块14实时监测灭弧效果并反馈给控制模块11。
本实用新型还提供了一种灭弧直流继电器，灭弧直流继电器包括控制模块11、灭弧模块12、灭弧驱动模块13和检测模块14。
本实用新型具有以下有益效果：
1、成本低。与市场上的同规格的带灭弧装置的专用的直流继电器相比，成本缩小至少一半。
2、灭弧效果明显。本实用新型在触点开关102做出闭合/断开的动作之前做处理，因此基本不产生电弧，可延长继电器触点开关102的寿命。
3、体积小。电路结构简单，适用于PDU(Power Distribution Unit，电源分配单元)产品小型化设计，使产品设计体积减小。
4、实时检测灭弧效果。对灭弧效果实时检测，用户可以实时了解灭弧电路的工作情况，若出现电路故障，可及时处理，提高电路的可靠性。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种直流继电器的灭弧电路，所述继电器包括线圈和触点开关，所述触点开关连接在直流电源与负载之间，其特征在于，所述灭弧电路包括：
控制模块，所述控制模块与所述线圈连接，用于输出控制信号以控制所述触点开关闭合/断开；
灭弧模块，所述灭弧模块与所述触点开关连接，用于消除所述触点开关闭合/断开时引起的电火花和电磁干扰；
灭弧驱动模块，所述灭弧驱动模块与所述控制模块和所述灭弧模块连接，用于驱动所述灭弧模块；以及
检测模块，所述检测模块与所述控制模块、所述灭弧模块和所述触点开关连接，用于检测流经所述触点开关的电流和所述触点开关的闭合状态。
2.如权利要求1所述的灭弧电路，其特征在于，所述灭弧模块包括第一开关管，所述第一开关管的控制端与所述灭弧驱动模块连接，所述第一开关管的输入端与所述检测模块连接，所述第一开关管的输出端与所述检测模块和所述触点开关的第一端连接。
3.如权利要求2所述的灭弧电路，其特征在于，所述第一开关管为N型场效应管，所述N型场效应管的栅极、漏极和源极分别对应为所述第一开关管的控制端、输入端和输出端。
4.如权利要求1所述的灭弧电路，其特征在于，所述灭弧驱动模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一光电耦合器，所述第一光电耦合器包括第一发光器和第一受光器；
所述第一电阻的第一端与所述控制模块连接，所述第一电阻的第二端与所述第一发光器的输入端连接，所述第一发光器的输出端接地，所述第二电阻的第一端连接工作电压，所述第二电阻的第二端与所述第一受光器的输入端连接，所述第一受光器的输出端与所述灭弧模块连接，所述第一受光器的输出端还通过所述第三电阻接地。
5.如权利要求1所述的灭弧电路，其特征在于，所述检测模块包括：第一分流器、第二分流器、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻；
所述第一分流器的第一端连接所述直流电源的输入端，所述第一分流器的第一端还通过所述第五电阻与所述控制模块连接，所述第一分流器的第二端连接所述触点开关的第一端，所述第一分流器的第二端还通过所述第六电阻与所述控制模块连接，所述第四电阻并联在所述第一分流器的两端，所述第二分流器的第一端与所述灭弧模块连接，所述第二分流器的第一端还通过所述第八电阻与所述控制模块连接，所述第二分流器的第二端连接所述直流电源的输出端和所述触点开关的第二端，所述第二分流器的第二端还通过所述第九电阻与所述控制模块连接，所述第七电阻并联在所述第二分流器的两端。
6.如权利要求1所述的灭弧电路，其特征在于，还包括：与所述控制模块和所述线圈连接，用于驱动所述继电器的继电器驱动模块。
7.如权利要求6所述的灭弧电路，其特征在于，所述继电器驱动模块包括：第十电阻、第十一电阻、一三极管和第二光电耦合器，所述第二光电耦合器包括第二发光器和第二受光器；
所述第十电阻的第一端与所述控制模块连接，所述第十电阻的第二端与所述第二发光器的输入端连接，所述第二发光器的输出端接地，所述第十一电阻的第一端接工作电压，所述第十一电阻的第二端与所述第二受光器的输入端连接，所述第二受光器的输出端与所述三极管的基极连接，所述三极管的集电极与所述线圈连接，所述三极管的发射极接地。
8.如权利要求1所述的灭弧电路，其特征在于，所述控制模块包括单片机。
9.如权利要求8所述的灭弧电路，其特征在于，所述单片机具有一用于接收外部控制指令的通信端口，所述单片机根据所述外部控制指令输出所述控制信号以控制所述触点开关闭合/断开。
10.一种灭弧直流继电器，其特征在于，所述灭弧直流继电器包括上述权利要求1～9任一项所述的灭弧电路。
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