CN2593336Y - 同步永磁操动电气开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种同步永磁操动电气开关。它含有线圈(1)和与其电联接的合分闸信号器(5)，特别是所说开关还包括传感器(4)和合分闸控制部件(2)，传感器(4)的输入端联接所说开关所接的线路，以输出线路的电压或电流或电磁场变化信号，合分闸控制部件(2)接受来自合分闸信号器(5)与传感器(4)的输出信号，而其输出端与线圈(1)的输入端联接，用于在接到合分闸信号后使所说开关于电压或电流过零点时合分；所述的合分闸控制部件(2)由主控器和驱动器构成，所述的主控器为电压或电流过零点检测器(21)或单片机(23)，驱动器为延时触发器(22)或驱动放大电路(24)。它可广泛地用于控制各种电气设备的合分。

Description

同步永磁操动电气开关

技术领域  本实用新型涉及一种电气开关，尤其是同步永磁操动电气开关。

背景技术  目前，人们为了对电气设备进行投切，常使用机械开关。如各种交直流继电器或交流接触器或交流断路器或负荷开关或真空断路器等。但是，这些机械开关都有着合或分的单次行程时间高达20～50毫秒、分散度2～5毫秒的缺陷，如此长的合分闸时间已至少覆盖了一个正弦波，其所通过的最大工作电流可达被合分设备的短路电流，为此，其主触头都在额定工作电流的基础上留有极大的裕量，即短路电流量，以备其在合或分闸时能承受巨大的过流能量，尤为在投切容性和感性负载时，故开关的制造成本相当昂贵。为解决这一问题，在本申请人的另一份中国专利申请中曾描述过一种开关永磁操动装置，它采用将一个金属盘或双金属盘置于一对线圈间或一个线圈置于一个双金属盘的两盘面间，金属盘或双金属盘上的驱动杆与机械开关的传动机构相联接构成；该装置利用线圈产生的磁通在金属盘或双金属盘中感应出涡电流，而该涡电流产生的磁通又与线圈产生的磁通的方向相反，这两个相反方向的磁通相互作用所产生的电动力，促使金属盘或双金属盘向离开线圈的方向移动，从而驱动开关本体完成合闸或分闸的操作，其合或分的时间仅需3毫秒以下，分散度仅为0.1毫秒以下。可是，配用这种装置的机械开关却由于合分闸信号器的输出仍为传统的人工直接操作信号(如按钮)或远距离的电信号，而不能避免操动的随机性，以至于仍不能完全避免上述之不足，没能充分地发挥快速功效，进而也无法大幅度地降低开关的成本。

发明内容  本实用新型要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种能在电压或电流的过零点进行主触头合分操作的同步永磁操动电气开关。

所采用的技术方案含有线圈和与其电联接的合分闸信号器，特别是所说开关还包括一个传感器和一个合分闸控制部件，所说传感器的输入端联接所说开关所接的线路，以输出线路的电压或电流或电磁场变化信号；所说合分闸控制部件接受来自所说合分闸信号器与传感器的输出信号，而其输出端与所说线圈的输入端联接，用于在接到合分闸信号后使所说开关于电压或电流过零点时合分。

作为技术方案的进一步改进，所述的传感器为电压传感器或电流传感器或霍尔元件或光纤电压传感器或光纤电流传感器；所述的电压传感器为电压互感器或电阻分压器或电容分压器；所述的电流传感器为电流互感器或电流分流器；所述的合分闸控制部件，采用主控器和驱动器构成的形式；所述的主控器为电压或电流过零点检测器，驱动器为延时触发器，用于检测电压或电流的过零点，以使所说开关在过零点时合分；所述的主控器为单片机，驱动器为驱动放大电路，用于将电压或电流或电磁场信号转换成时间函数，并由此计算出过零点时刻，以使所说开关在过零点时合分；所述的合分闸信号器为接通电信号的手动按钮或受控于上位微机的触发器。

相对于现有技术的有益效果是，其一，由于开关的合分与否除了要有合分闸信号的输入外，还受控于合分闸控制部件，而该控制部件在接到合分闸信号器送来的信号后，仅在电压或电流过零点之前(约3毫秒，此为开关的动作时间)才向线圈提供工作电流，故开关主触头的合分是在电压或电流过零点时才进行的，这就使主触头的关合消除了合闸涌流，避免了对电网的过流冲击，极大地提高了电力系统的稳定性，同时也减小了合闸过电压，主触头的开断也变得简单易行，不会产生拉弧现象而影响开关寿命，大大地提高了开关的开断能力，极大地降低了机械开关的制造和使用的成本，以及维护保养的费用；其二，不论关合还是开断，均不会对电网产生任何不利的影响，尤为合分的是电容器组或变压器负载；其三，将其用于三相电力电网非直接接地系统弧光接地过电压保护装置中作为高压交流接触器，可在最短的时间内消除弧光接地产生的不稳定状态，而避免由弧光接地产生的过电压对电网内各种电气设备的冲击损害；其四，由单片机和驱动放大电路构成的主控器和驱动器，使合分闸控制部件的控制精度得到提高和便于调整合分时刻，它可在先转换出传感器传来的电压或电流或电磁场信号的时间函数的基础上，精确地推算出过零点的时刻，再根据配用开关永磁操动装置的机械开关的合或分的时间为3毫秒，加上分散度0.1毫秒才2.9或3.1毫秒的情况，决定主触头的合分时刻，或可进一步考虑到容性或感性负载的特殊情况，增加或减小相应的延时时间，以达最佳的合分效果；其五，仅增设一个传感器和一个合分闸控制部件就使得开关的成本得以大幅度地降低，使其性能价格比远远高于同类开关，也远高于晶闸管开关，尤为将其用于三相交流系统时更为明显。

附图说明  下面结合附图对本实用新型的优选方式作进一步详细的描述。

图1是本实用新型用于单相时的一种实施例电路结构原理图；

图2是图1中合分闸控制部件的主控器为电压或电流过零点检测器，驱动器为延时触发器时的一种电路原理图；

图3是图1中合分闸控制部件的主控器为单片机，驱动器为驱动放大电路时的一种电路原理图。

具体实施方式  实施例1：参见图1、图2，传感器4选用电压互感器，其初级经熔断器3跨接于线路两端、次级与串接在线圈1回路中的合分闸控制部件2联接；合分闸控制部件2由主控器和驱动器构成，其中，主控器为电压或电流过零点检测器21，它由双向光电耦合器OPTOISO、电阻R1、R2组成，双向光电耦合器OPTOISO的输入端与限流电阻R1串接于传感器4的输出回路中、输出端与合分闸信号器5一起接与门20，该与门20的输出端联接作为驱动器的延时触发器22的输入端，延时触发器22由电阻R3、电容C1和三极管BG1组成，延时时间为7毫秒，其输出端与线圈1联接；合分闸信号器5为连接电信号的手动按钮。

使用时，按下作为合分闸信号器5的手动按钮，合分闸信号与双向光电耦合器OPTOISO送来的过零点信号一起使与门20输出一信号，此信号使延时触发器22工作，延时触发器22延时7毫秒后接通线圈1的工作电源，使本实用新型在正弦波的下一个过零点时合分。

实施例2：参见图1、图3，传感器4选用电阻分压器，其输入端经熔断器3跨接于线路两端、输出端与串接在线圈1回路中的合分闸控制部件2联接；合分闸控制部件2由主控器和驱动器构成，其中，主控器为单片机MCU，现选用型号为PIC16F877，它的内存中预存有时间函数表或换算公式，其模拟量输入口脚2(即RA₀口)与电阻分压器的输出端联接，数字量输入口脚33(即RB₀口)接合分闸信号器5，输出端脚19与驱动放大电路24联接；驱动放大电路24为三极管BG2，其输出端与线圈1联接；合分闸信号器5为受控于上位微机的触发器。

使用时，单片机PIC16F877接到上位微机发出的合分闸信号后，分次由传感器4处将电压信号输入，以与内存中的时间函数进行分析比较，或依i＝ImSin(ωt+φ)关系式，用解三元一次方程的换算公式将分三次输入的电流信号的时间函数求出，并由求得的时间函数计算出过零点时刻，再减去开关的动作时间和分散度后得到延时时间，当延时时间到时就启动驱动放大电路24去接通线圈1的工作电源，使本实用新型在过零点时合分。

本实用新型也可用于三相交流系统，它仅是在分别启动三只驱动器工作的时序上略有不同，但这对于本领域普通技术人员来说是显而易见的变换均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1、一种同步永磁操动电气开关，含有线圈(1)和与其电联接的合分闸信号器(5)，其特征是所说开关还包括一个传感器(4)和一个合分闸控制部件(2)，所说传感器(4)的输入端联接所说开关所接的线路，以输出线路的电压或电流或电磁场变化信号；所说合分闸控制部件(2)接受来自所说合分闸信号器(5)与传感器(4)的输出信号，而其输出端与所说线圈(1)的输入端联接，用于在接到合分闸信号后使所说开关于电压或电流过零点时合分。

2、根据权利要求1所述的同步永磁操动电气开关，其特征是传感器(4)为电压传感器或电流传感器或霍尔元件或光纤电压传感器或光纤电流传感器。

3、根据权利要求2所述的同步永磁操动电气开关，其特征是电压传感器为电压互感器或电阻分压器或电容分压器。

4、根据权利要求2所述的同步永磁操动电气开关，其特征是电流传感器为电流互感器或电流分流器。

5、根据权利要求1所述的同步永磁操动电气开关，其特征是所说的合分闸控制部件(2)，采用主控器和驱动器构成的形式。

6、根据权利要求5所述的同步永磁操动电气开关，其特征是主控器为电压或电流过零点检测器(21)，驱动器为延时触发器(22)，用于检测电压或电流的过零点，以使所说开关在过零点时合分。

7、根据权利要求5所述的同步永磁操动电气开关，其特征是主控器为单片机(23)，驱动器为驱动放大电路(24)，用于将电压或电流或电磁场信号转换成时间函数，并由此计算出过零点时刻，以使所说开关在过零点时合分。

8、根据权利要求1所述的同步永磁操动电气开关，其特征是合分闸信号器(5)为接通电信号的手动按钮或受控于上位微机的触发器。

Images