CN210956577U - 基于电磁操动机构的电源驱动控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了基于电磁操动机构的电源驱动控制系统，包括串联在负载电源和负载电路之间的断路器，所述负载电源通过变压电路B连接有电磁操动机构；所述负载电源还通过控制电路连接有设置于所述变压电路B与电磁操动机构之间用于控制所述电磁操动机构通断电的电磁开关S，所述电磁操动机构驱动连接所述断路器上用于实现断路器通断电的推闸。本实用新型是一种全新设计的控制系统，适用于普通市电电路，采用双边电磁力作用能够在极短的时间内实现电磁操动机构的合闸动作，能耗小，效率高，控制系统采用集成电路设计，体积小，安装便利。

Description

基于电磁操动机构的电源驱动控制系统

技术领域

本实用新型涉及电源断路器的控制领域，尤其涉及采用电磁技术控制断路器重合闸的电磁操动机构及控制电磁操动机构动作的控制系统领域，具体涉及基于电磁操动机构的电源驱动控制系统。

背景技术

断路器是几乎每个工作负载电路在于接入电源之间都要安装，用于保护工作电路的装置，正是因为其对于电源具有非常好的保护效果，因此其在整个电路的安装过程中属于必备设备。然而，当电路出现异常时，尤其是电流、电压过载，超过安全设定极限时，断路器会自动的切断电路，但普通的断路器在切断之后不能进行自动重合闸，这就对负载电路的正常工作带来不便，为此，全自动的重合闸断路器，以及用于实现断路器重合闸的电磁操动机构应运而生。

现有技术中，用于实现电磁操动机构驱动断路器重合闸的方式有两种，一种是无线控制，一种是有线控制；但上述两种方式都能够实现无需人工前往实现合闸的技术效果，这对于人力成本、时间成本和缩短通电周期方面收到了革命性的效果。但现有的电磁操动机构多用于高压输电线路，对于普通市电和动力电的重合闸的应用并没有这么普遍。

现有技术：中国专利文献，实用新型，申请号：201720581385.4申请日：2017-05-23，该专利公开了一种重合闸断路器，包括断路器本体和重合闸机构，所述重合闸机构包括驱动电机、齿轮组以及线路板，所述断路器本体包括断路器壳体以及设置在断路器壳体内的接线板，所述断路器壳体两侧设置有贯穿壳体的透孔，所述透孔一侧设置有接线线路板，所述接线线路板固定安装在进线接线板上和出线接线板上，所述接线线路板板上均安装有插孔，所述插孔通过断路器壳体上的透孔延伸至壳体外，通过插孔实现与重合闸线路板连接。断路器壳体两侧开设透孔，实现在内部与重合闸机构的线路板相连，通过插孔连接，减少了走线的长度，操作简单。

实用新型内容

为了解决现有技术中对采用电磁操动机构实现断路器重合闸的技术问题，本申请提供基于电磁操动机构的电源驱动控制系统，用于实现对断路器的重合闸的控制。本实用新型提供了一种新型的电磁操动机构，以及用于控制所述电磁操动机构电源驱动控制系统，用于将输入电源进行整流后给所述电磁操动机构供电并用于控制所述电磁操动机构的启动或停止。

为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：

基于电磁操动机构的电源驱动控制系统，包括串联在负载电源和负载电路之间的断路器，所述负载电源通过变压电路B连接有电磁操动机构；所述负载电源还通过控制电路连接有设置于所述变压电路B与电磁操动机构之间用于控制所述电磁操动机构通断电的电磁开关S，所述电磁操动机构驱动连接所述断路器上用于实现断路器通断电的推闸；所述控制电路包括用于检测所述负载电路的检测单元、用于处理所述检测单元电信号的控制单元、分别向所述检测单元和控制单元供电的驱动电源、以及实现负载电源与驱动电源之间进行交变电流/电压转换的变压电路A；所述检测单元采用串联电阻降压后输入型号为AS358M的保护芯片进行整流，再输入型号为CD4051BCM的逻辑芯片中输出控制所述电磁开关S通断的电信号。

工作原理及解释：为了便于理解，避免理解歧义，在阐述上述结构工作原理之前，首先对涉及到的科技术语进行简要说明。

负载电源：是用于对负载电路进行供电的输入电源电压。

负载电路：是所述断路器需要保护并设置于负载电路干路上的工作电路，当断路器跳闸之后整个负载电路断电，当断路器通电之后，整个负载电路通电。

电磁操动机构：用于实现断路器合闸的机构。

变压电路A：将负载电源转换为用于给控制电源和检测单元供电的驱动电源的电路。

变压电路B：将负载电源转换为用于驱动电磁操动机构工作的电路。变压电路B为简单的变压整流电路，根据实际采用的电磁操动机构所需的电流电压大小、性质决定，本申请中电流性质为直流电。

当负载电路因短路或者过载导致自动跳闸之后，经检测单元对负载电路检测达到合闸条件时，通过型号为CD4051BCM的逻辑芯片进行计算，判断检测单元检测到的负载电路状态是否符合合闸条件，若符合，那么CD4051BCM芯片发出电信号，使得电磁开关S通电合闸。变压电路B向电磁操动机构供电，电磁操动机构开始启动工作并带动推闸动作实现合闸。断路器合闸后负载电源向负载电路供电，负载电路恢复工作。

优选地，所述变压电路A包括采用型号为MB6S的整流桥构成的整流单元、型号为CD53-102K的电感滤波单元、型号为EPC13-2的变压单元和型号为L78L05ABUTR的稳压单元。

优选地，所述电磁开关S采用电磁继电器吸合通断开关。

优选地，所述电磁操动机构包括外壳体，安装在所述外壳体内并相对所述外壳体摆动安装的转盘，所述转盘上相对设置有拨杆套和连杆；所述拨杆套内嵌入有用于拨动推闸的拨杆；所述连杆远离所述转盘的一端连接有条形的永磁体，所述永磁体以转盘的圆心转动的轨迹上分别安装有驱动所述永磁体左右摆动的第一电磁继电器和第二电磁继电器。

优选地，所述第一电磁继电器与所述永磁体之间还设置有用于对所述永磁体施加排斥力的二级电磁线圈，所述二级电磁线圈安装的位置在所述永磁体与第一电磁继电器吸合时靠近所述永磁体一端的外侧周；所述转盘上还设置有导向承台，所述导向承台的侧壁由依次平滑连接的于中间的第一弧形凹面、弧形凸面和第二弧形凹面；所述外壳体上固定设置有弹力机构，所述弹力机构的自由端上安装有滚珠，所述滚珠将弹力机构的弹力抵靠施加在所述导向承台的侧壁上。

优选地，所述弹力机构包括固定安装在所述外壳体上的L型底板，所述L型底板上固定安装有套管，所述套管内安装有弹簧，所述套管内安装的所述滚珠，所述滚珠分别抵靠连接在所述弹簧和所述导向承台之间。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型工作原理框图；

图2是实施例1中检测单元和控制单元的电路图；

图3是实施例1中变压电路A和驱动电源的电路图；

图4是电磁操动机构的爆炸图；

图5是断路器处于合闸状态时电磁操动机构的内部结构示意图；

图6是断路器处于跳闸状态时电磁操动机构的内部结构示意图；

图7是导向承台的结构放大图。

图中：1-断路器；2-电磁操动机构；3-驱动机构；4-拨杆套；5-转盘；6-连杆；7-永磁体；8-滚珠；9-套管；10-弹簧；11-L型底板；12-连接柱；13-第一电磁继电器；14-二级电磁线圈；15-第二电磁继电器；16-拨杆；17-推闸；51-导向承台；511-第一弧形凹面；512-弧形凸面；513-第二弧形凹面。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

结合说明书附图1-4所示的基于电磁操动机构的电源驱动控制系统，包括串联在负载电源和负载电路之间的断路器1，所述负载电源通过变压电路B连接有电磁操动机构2；所述负载电源还通过控制电路连接有设置于所述变压电路B与电磁操动机构2之间用于控制所述电磁操动机构2通断电的电磁开关S，所述电磁操动机构2驱动连接所述断路器1上用于实现断路器1通断电的推闸17；所述控制电路包括用于检测所述负载电路的检测单元、用于处理所述检测单元电信号的控制单元、分别向所述检测单元和控制单元供电的驱动电源、以及实现负载电源与驱动电源之间进行交变电流/电压转换的变压电路A；所述检测单元采用串联电阻降压后输入型号为AS358M的保护芯片进行整流，再输入型号为CD4051BCM的逻辑芯片中输出控制所述电磁开关S通断的电信号。

工作原理及解释：为了便于理解，避免理解歧义，在阐述上述结构工作原理之前，首先对涉及到的科技术语进行简要说明。

负载电源：是用于对负载电路进行供电的输入电源电压。

负载电路：是所述断路器1需要保护并设置于负载电路干路上的工作电路，当断路器1跳闸之后整个负载电路断电，当断路器1通电之后，整个负载电路通电。

电磁操动机构2：用于实现断路器1合闸的机构。

变压电路A：将负载电源转换为用于给控制电源和检测单元供电的驱动电源的电路。所述变压电路A包括采用型号为MB6S的整流桥构成的整流单元、型号为CD53-102K的电感滤波单元、型号为EPC13-2的变压单元和型号为L78L05ABUTR的稳压单元。值得说明的是，所述变压单元亦可以根据驱动电源的需求采用其他变压芯片或者变压电路，采用上述信号只是实现上述技术效果的其中之一，不应理解为只能采用上述型号之连接结构。

变压电路B：将负载电源转换为用于驱动电磁操动机构2工作的电路。变压电路B为简单的变压整流电路，根据实际采用的电磁操动机构2所需的电流电压大小、性质决定，本申请中电流性质为直流电。由于本申请中的电磁操动机构2采用电磁继电器实现，只有直流电才能实现磁性极性的可控，采用交流电在交变电流作用下，磁力极性是周期性变化的，并不适用于本申请中的电磁操动机构2的实现。

当负载电路因短路或者过载导致自动跳闸之后，经检测单元对负载电路检测达到合闸条件时，通过型号为CD4051BCM的逻辑芯片进行计算，判断检测单元检测到的负载电路状态是否符合合闸条件，若符合，那么CD4051BCM芯片发出电信号，使得电磁开关S通电合闸。变压电路B向电磁操动机构2供电，电磁操动机构2开始启动工作并带动推闸17动作实现合闸。断路器1合闸后负载电源向负载电路供电，负载电路恢复工作。所述电磁开关S采用电磁继电器吸合通断开关。电磁开关S的工作原理很简单，当控制单元发出电信号后电磁开关S通电吸合电压电路B与电磁操动机构2的连接触头使整个电磁操动机构2形成通路，电磁操动机构2工作。因此，电磁开关S的目的是控制变压电路B与电磁操动机构2的通断与否，但电磁开关S在控制单元未发出电信号的时候是始终处于断电状态，因此电磁操动机构2也因为电磁开关S未闭合和不工作。当断路器1合闸后，负载电路形成通路，检测单元将信息反馈至控制单元，控制单元停止电信号的发出，电磁开关S断开，变压电路B与电磁操动机构2之间形成开路，电磁操动机构2不工作，完成一个完整的工作循环并等待下一次的工作指令。

实施例2：

为了更好的实现断路器1的重合闸，本实施例提供一种具体的电磁操动机构，具体如下：所述电磁操动机构2包括外壳体，安装在所述外壳体内并相对所述外壳体摆动安装的转盘5，所述转盘5上相对设置有拨杆套4和连杆6；所述拨杆套4内嵌入有用于拨动推闸17的拨杆16；所述连杆6远离所述转盘5的一端连接有条形的永磁体7，所述永磁体7以转盘5的圆心转动的轨迹上分别安装有驱动所述永磁体7左右摆动的第一电磁继电器13和第二电磁继电器15。所述第一电磁继电器13与所述永磁体7之间还设置有用于对所述永磁体7施加排斥力的二级电磁线圈14，所述二级电磁线圈14安装的位置在所述永磁体7与第一电磁继电器13吸合时靠近所述永磁体7一端的外侧周；所述转盘5上还设置有导向承台51，所述导向承台51的侧壁由依次平滑连接的于中间的第一弧形凹面511、弧形凸面512和第二弧形凹面513；所述外壳体上固定设置有弹力机构，所述弹力机构的自由端上安装有滚珠8，所述滚珠8将弹力机构的弹力抵靠施加在所述导向承台51的侧壁上。所述弹力机构包括固定安装在所述外壳体上的L型底板11，所述L型底板11上固定安装有套管9，所述套管9内安装有弹簧10，所述套管9内安装的所述滚珠8，所述滚珠8分别抵靠连接在所述弹簧10和所述导向承台51之间。

工作原理：经检测单元对负载电路检测后，所述断路器1所连通的负载电路已经可以正常工作，只需要将断路器1合闸送电时，控制单元向电磁开关S送电，电磁开关S闭合，变压电路B对第一电磁继电器13和第二电磁继电器15送电，当第一电磁继电器13和第二电磁继电器15通电之后即瞬间产生磁力，且第一电磁继电器13和第二电磁继电器15线圈中的电流方向为相同方向的直流电，磁力的极性亦是相同的。譬如当第一电磁继电器13和第二电磁继电器15或同时为N极或者同时为S极，且第一电磁继电器13的极性与所述永磁体7向接触的极性是始终相反。当需要执行合闸动作时，用于给电磁操动机构2供应电力的驱动机构3就会向所述第一电磁继电器13和第二电磁继电器15供电，在通电的瞬间由于第一电磁继电器13产生的极性与永磁体7的极性相同，那么在瞬间产生的排斥力作用下永磁体7将沿着转盘5的中心点向第二电磁继电器15方向摆动，由于此时电磁继电器15和第一电磁继电器13始终处于通电状态，且靠近第二电磁继电器15一端的永磁体7的极性与第一电磁继电器13相反，第一电磁继电器13与第二电磁继电器15极性相同，就构成异性相吸的作用，在永磁体7两端的一斥一吸过程中，永磁体7就从原本吸合在第一电磁继电器13上变为吸合在第二电磁继电器15上。在上述过程中，转盘5也随之转动，同时带动与转盘5固定连接的拨杆机构偏转，在拨杆机构潘专的同时带动推闸17转动，从而达到断路器1的合闸目的。

本实施例中一大优化技术亮点就是设置二级电磁线圈14，二级电磁线圈14设置的位置刚好处于断路器1处于跳闸状态，尚未进行合闸时靠近所述第一电磁继电器13一端的外圆周上。这样既不会影响到连杆6和永磁体7的摆动，同时又能持续的对永磁体7产生一个持续的排斥力。设置在此处的精妙之处在于第一电磁继电器13通电的瞬间，二级电磁线圈14也同时通电，产生电磁力，然而，二级电磁线圈14靠近永磁体7的一端的极性依然与第一电磁继电器13的极性相同。

那么通电瞬间永磁体7在被第一电磁继电器13排斥的同时，二级电磁线圈14就会继续给予一个持续的斥力作用，当与永磁体7连接的连杆6摆过中点时，即所述滚珠8刚好从第二弧形凹面513移动到弧形凸面512中间点时，此时滚珠8在弹簧10的弹力作用下会自然的滑向第一弧形凹面511，由于滚珠8始终被约束在所述套管9内，套管9通过L型底板11和连接柱12固定在电磁操动机构2的外壳体上，故而实现的技术效果就是弹簧10的作用力只有进一步推动转盘5转动，使得永磁体7向第二电磁继电器15移动，由于第二电磁继电器15对永磁体7具有吸合磁力作用，那么整个过程转盘5在电磁铁7的摆动作用下会非常顺畅，同时弹簧10对滚珠8的弹力作用始终存在；因此，当断路器1的推闸17处于合闸或者跳闸状态时，滚珠8正好处于第一弧形凹面511和第二弧形凹面513中，这对于断路器1的推闸17也是一种稳定作用，可以避免因断路器1的负载电路瞬时的过载导致不必要的跳闸断电作用。若负载电路短路，产生的瞬间电流会远远大于正常工作电流，此时推闸17在过载电流的作用下会克服滚珠8施加在起伏面上的阻力瞬间实现跳闸，因此，采用上述优化结构并不会影响到断路器1的跳闸保护，但反而在合闸过程中能够更加轻松顺利，且使用更加小的电流就可以实现克服相同阻力的合闸技术效果。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于电磁操动机构的电源驱动控制系统，包括串联在负载电源和负载电路之间的断路器(1)，其特征在于：所述负载电源通过变压电路B连接有电磁操动机构(2)；所述负载电源还通过控制电路连接有设置于所述变压电路B与电磁操动机构(2)之间用于控制所述电磁操动机构(2)通断电的电磁开关S，所述电磁操动机构(2)驱动连接所述断路器(1)上用于实现断路器(1)通断电的推闸(17)；

所述控制电路包括用于检测所述负载电路的检测单元、用于处理所述检测单元电信号的控制单元、分别向所述检测单元和控制单元供电的驱动电源、以及实现负载电源与驱动电源之间进行交变电流/电压转换的变压电路A；

所述检测单元采用串联电阻降压后输入型号为AS358M的保护芯片进行整流，再输入型号为CD4051BCM的逻辑芯片中输出控制所述电磁开关S通断的电信号。

2.根据权利要求1所述的基于电磁操动机构的电源驱动控制系统，其特征在于：所述变压电路A包括采用型号为MB6S的整流桥构成的整流单元、型号为CD53-102K的电感滤波单元、型号为EPC13-2的变压单元和型号为L78L05ABUTR的稳压单元。

3.根据权利要求1所述的基于电磁操动机构的电源驱动控制系统，其特征在于：所述电磁开关S采用电磁继电器吸合通断开关。

4.根据权利要求1所述的基于电磁操动机构的电源驱动控制系统，其特征在于：所述电磁操动机构(2)包括外壳体，安装在所述外壳体内并相对所述外壳体摆动安装的转盘(5)，所述转盘(5)上相对设置有拨杆套(4)和连杆(6)；所述拨杆套(4)内嵌入有用于拨动推闸(17)的拨杆(16)；所述连杆(6)远离所述转盘(5)的一端连接有条形的永磁体(7)，所述永磁体(7)以转盘(5)的圆心转动的轨迹上分别安装有驱动所述永磁体(7)左右摆动的第一电磁继电器(13)和第二电磁继电器(15)。

5.根据权利要求4所述的基于电磁操动机构的电源驱动控制系统，其特征在于：所述第一电磁继电器(13)与所述永磁体(7)之间还设置有用于对所述永磁体(7)施加排斥力的二级电磁线圈(14)，所述二级电磁线圈(14)安装的位置在所述永磁体(7)与第一电磁继电器(13)吸合时靠近所述永磁体(7)一端的外侧周；所述转盘(5)上还设置有导向承台(51)，所述导向承台(51)的侧壁由依次平滑连接的于中间的第一弧形凹面(511)、弧形凸面(512)和第二弧形凹面(513)；所述外壳体上固定设置有弹力机构，所述弹力机构的自由端上安装有滚珠(8)，所述滚珠(8)将弹力机构的弹力抵靠施加在所述导向承台(51)的侧壁上。

6.根据权利要求5所述的基于电磁操动机构的电源驱动控制系统，其特征在于：所述弹力机构包括固定安装在所述外壳体上的L型底板(11)，所述L型底板(11)上固定安装有套管(9)，所述套管(9)内安装有弹簧(10)，所述套管(9)内安装的所述滚珠(8)，所述滚珠(8)分别抵靠连接在所述弹簧(10)和所述导向承台(51)之间。

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