交流高壓雙穩態永磁接觸器的製作方法
2023-05-02 03:42:11 1
專利名稱：交流高壓雙穩態永磁接觸器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種交流接觸器，具體涉及ー種交流高壓雙穩態永磁接觸器，主要用於大量分合、頻繁操作場合，例如用於接通和分斷以及頻繁啟動和控制交流電動機、變壓器及電容器組等。
背景技術：
交流高壓接觸器廣泛用作電カ的開斷和控制電路，起到頻繁開關作用，在電工學上，因為可快速切斷交流與直流主迴路和可頻繁地接通與大電流控制電路的裝置，所以經常運用於電動機、變壓器及電容器組等需要大量分、合操作循環的場合，也可用作控制エ廠 設備、電熱器、工作母機和各樣電カ機組等電カ負載，可製作成固定式或移開式，適合安裝於成套式變電站和開關櫃中。交流高壓接觸器控制容量大，不僅能接通和切斷電路，而且適用於頻繁操作和遠距離控制，是電カ系統和自動控制系統中的重要元件之一，有著極其重要的地位。傳統的交流高壓接觸器多採用氣動式或電磁式操動機構，這些操作機構零部件多、加工精度要求高、配合難度大、易磨損，因而可靠性低，達不到長久的機械壽命和電氣壽命，在運行過程中頻繁出現分、合故障，不僅是安全生產的重大隱患，也給維護帶來了極大的不便，並且具有耗能多、觸頭彈跳大等問題，另外，電磁機構在合分閘位置需要通電保持，電源失電會造成機構不能自保持，影響了接觸器的可靠性。在控制方面，傳統的接觸器需要開入分合位置信息，然後才能驅動操作機構，如果位置信息不能輸入或輸入有誤，會造成接觸器誤動或拒動，這也影響控制部分的可靠性。因此，沿用傳統操動機構難以體現出接觸器高壽命、高可靠性的優點，目前電カ系統急需高可靠性、長壽命、控制智能化的接觸器。
實用新型內容為了克服現有技術的上述缺陷，本實用新型提供了 ー種交流高壓雙穩態永磁接觸器，該接觸器能夠實現頻繁分、合操作，而且能耗低，可靠性高，機械壽命長，並具有自保持功能。為了實現上述目的，本實用新型提供的技術方案是ー種交流高壓雙穩態永磁接觸器，包括接觸器本體和接觸器電路兩個部分，所述接觸器本體包括用於驅動合、分閘的雙穩態永磁驅動機構，所述接觸器電路包括用於控制所述永磁驅動機構動作的智能控制器。所述永磁驅動機構包括固定的中空柱狀的磁軛、用於產生分閘驅動力的分閘線圈、用於產生合閘驅動力的合閘線圈、用於分合閘保持的永久磁鐵、用於輸出分、合閘驅動カ的輸出軸以及動鐵芯，所述動鐵芯和所述輸出軸固定連接，所述分、合閘線圈、永久磁鐵設於所述磁軛中，並直接連接所述磁軛的內壁，所述永久磁鐵呈環形，環繞在所述動鐵芯的外部。[0010]對於上述任一一種所述的交流高壓雙穩態永磁接觸器，所述智能控制器包括用於傳遞手動或遙控分合閘控制信號的控制開入迴路、用於接收來自所述控制開入迴路的控制信號並進行邏輯判斷後輸出分合閘操作指令的主功能迴路、可根據所述主功能迴路輸出的分合閘操作指令進行相應的輸出以控制所述接觸器本體的輸出迴路。所述主功能迴路中還設有通過一系列邏輯分析判斷得出所述分合閘操作指令的邏輯判別子迴路，所述邏輯分析中不含有對所述接觸器本體當前的分合閘位置所進行的分析，所述分合閘操作指令為可調製的定脈寬形式的分合閘操作指令。所述接觸器電路優選設有用於實現與熔斷器組合聯動控制的熔斷器電路接口，所述熔斷器電路接口中設有熔斷器脫扣和閉鎖電路，所述熔斷器脫扣和閉鎖電路的工作方式為當熔斷器熔斷時，接觸器能可靠分閘；當一相或多相熔斷器未裝入時，接觸器能禁止合閘。本實用新型的有益效果是由於用永磁驅動機構取代了傳統的電磁驅動機構，在合分閘位置靠永久磁鐵提供的磁場能量，使之保持在極限位置，不需要外部電源就能自保持，大大提高了操動機構的可靠性；由於永磁驅動機構省去了傳統機構易損的儲能、鎖扣等機械裝置，簡化了結構，其零件數量較傳統的驅動機構減少了 80%以上，不僅簡化了裝配，而且大大提高了驅動機構的可靠性和壽命，可長期頻繁操作，壽命可長達30萬次，真正使接觸器做到永久性免維護；由於永磁驅動機構分、合閘電流小，功耗低，因而對電源的要求低，同時由於米用了電容，避免了輔助電源波動對所述永磁驅動機構動作特性的影響；由於採用了基於定脈寬調製控制的新型智能型永磁機構控制器，該控制器不用採集接觸器位置信號，在任何情況下都能可靠的分合閘，從而提高了控制部分的可靠性；由於採用了配套限流熔斷器，具有熔斷器脫扣和閉鎖功能，可以可靠地實現短路保護當熔斷器熔斷時，接觸器能可靠分閘；當一相或多相熔斷器未裝入時，接觸器能禁止合閘，保護的智能化水平得到提高。
圖I為本實用新型的一個實施例的機械結構示意圖；圖2為本實用新型的雙穩態永磁驅動機構的一個實施例的結構示意圖；圖3為本實用新型的智能控制器的原理框圖；圖4為本實用新型的智能控制器的一種實施例的展開的原理圖；圖5為傳統控制器的智能控制器的控制模式圖；圖6為本實用新型的智能控制器的控制模式圖；圖7為本實用新型的工作原理示意圖。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型提供了一種交流高壓雙穩態永磁接觸器，其適用於交流50HZ、額定電壓為IOKV的電力系統之中，用於接通和分斷以及頻繁啟動和控制交流電動機、變壓器及電容器組等需要大量分合、頻繁操作的場合，其包括接觸器本體和接觸器電路兩個部分，所述接觸器本體包括用於驅動合、分閘的雙穩態永磁驅動機構11，所述接觸器電路包括用於控制所述永磁驅動機構動作的智能控制器。[0026]如圖2所示，所述永磁驅動機構包括固定的中空柱狀的磁軛、用於產生分閘驅動力的分閘線圈7、用於產生合閘驅動力的合閘線圈6、用於分合閘保持的永久磁鐵2、用於輸出分、合閘驅動力的輸出軸4以及動鐵芯，所述動鐵芯和所述輸出軸固定連接，所述分、合閘線圈、永久磁鐵設於所述磁軛中，並直接連接所述磁軛的內壁，所述永久磁鐵呈環形，環繞在所述動鐵芯的外部。所述磁軛優選為分體結構，可以包括兩端敞開的中空柱狀的磁軛本體I以及固定連接在所述磁軛本體左、右兩端的設有中心通孔的分閘擋板8和合閘擋板5，並分別利用固定螺母9將其固定在所述磁軛的兩端，所述輸出軸貫穿所述分、合閘線圈，分、合閘擋板以及永久磁鐵的中部。整個驅動機構安裝在安裝座3上，該永磁驅動機構利用ー種穩態的磁路系統，使用激磁線圈(分閘線圈和合閘線圈)驅動動鐵芯運動到相應的極限位置，並利用高性能的所述永久磁鐵所提供的磁場能量使之保持在相應的極限位置，激發其中一個激磁線圈使之產生大於剩餘保持力的驅動力，即可使所述永磁驅動機構的動鐵芯向另ー極限位置動作。合閘操作過程為所述永磁驅動機構在分閘位置，由控制迴路將合閘操作迴路導通，為合閘操作做好了準備，就地按動控制単元的合閘按鈕，或者通過遠方操作起動合閘迴路，激勵永磁驅動機構的合閘線圈，克服分閘側永久磁鐵的吸力，同時使動鐵芯驅動接觸器動觸頭按規定速度合閘。當接觸器已處在合閘位置時，控制迴路自動將合閘線圈電源斷開，並同時允許分閘操作，為分閘操作做好準備，此時動鐵芯由於永久磁鐵的作用保持在合閘偵牝在合閘線圈斷電後，它不僅能夠克服接觸器觸頭彈簧的反作用力，而且還具有一定的合閘自保持力，使接觸器可靠地保持在合閘位置，無需持續通電或另設保持裝置。分閘操作過程為接觸器處在合閘位置，由控制迴路將分閘操作迴路導通，為分閘操作做好了準備。就地按動控制単元的分閘按鈕，或者通過遠方操作激勵操動機構的分閘線圈，克服永磁驅動機構合閘側的永久磁鐵的自保持力的同時使動鐵芯驅動接觸器動觸頭按規定速度分閘。當接觸器已處在分閘位置吋，自動將分閘線圈電源切除，並同時允許合閘操作，為合閘操作做好準備。永磁驅動機構處在分閘位置時，動鐵芯由於永久磁鐵的作用保持在分閘側，接觸器可靠地處在分閘位置，而不會出現誤合閘。所述接觸器本體還包括傳動機構13和絕緣子14,所述傳動機構包括依次活動連接的大軸、拐臂和連片，所述絕緣子內含真空滅弧室和導電部分，所述傳動機構的一端連接所述永磁驅動機構的輸出軸，所述傳動機構的另一端連接所述絕緣子的滅弧室的動端。絕緣子實現高壓迴路對地及相間絕緣和支撐，傳動機構和永磁驅動機構實現接觸器的分合閘動作。所述接觸器本體還可以包括底盤車10和安裝在底盤車上的框架12，所述永磁驅動機構安裝在所述框架內。如圖3、4所示，對於上述任一一種所述的交流高壓雙穩態永磁接觸器，所述智能控制器包括用於傳遞手動或遙控分合閘控制信號的控制開入迴路、用於接收來自所述控制開入迴路的控制信號並進行邏輯判斷後輸出分合閘操作指令的主功能迴路、可根據所述主功能迴路輸出的分合閘操作指令進行相應的輸出以控制所述接觸器本體的輸出迴路。所述控制開入迴路利用光電隔離技術，對輸入信號進行隔離，提高了系統的抗幹擾性。所述主功能迴路具有邏輯判別、互鎖功能、告警迴路、系統自檢等功能，該部分電路通過對開入量和/或模擬量及系統自檢情況的判斷給出相應的操作指令。所述主功能迴路中還設有通過一系列邏輯分析判斷得出所述分合閘操作指令的邏輯判別子迴路，所述邏輯分析中不含有對所述接觸器本體當前的分合閘位置所進行的分析，所述分合閘操作指令為可調製的定脈寬形式的分合閘操作指令。如圖5所示為傳統的接觸器中的控制器的控制模式，控制器在給出分合閘指令前，先要判斷接觸器的位置是否正確，如果開入迴路出現故障，那麼控制器就不會給出動作指令。在長時間、頻繁操作後，由於磨損、震動等原因，採集位置信號的迴路出現故障的機率比較大，容易造成接觸器拒分或拒合。針對這種缺陷，本實用新型結合雙穩態永磁機構，設計了基於定脈寬調製控制的新型智能型永磁機構控制器。其控制模式如圖6所示，該控制器不用採集接觸器位置信號，控制器給出可調製的定脈寬分合閘指令，在任何情況下能可靠的分合閘。實驗表明，控制器能夠配合永磁機構完成接觸器的頻繁可靠動作。所述智能控制器還可以包括與所述主功能迴路連接並雙向通信的通訊迴路，所述通訊電路設有RS-485通訊接口，可以通過通訊的方式,完成接觸器信息(位置、系統相關信息)的上傳，遙控分合閘等功能。所述智能控制器還可以包括用於將電壓、電流信息轉換成所述主功能迴路需要的格式的數據並輸入所述主功能迴路的模擬量輸入迴路和可根據所述主功能迴路的操作指令輸出相應開關信號的開出迴路。所述模擬量輸入迴路採用EMI抑制技術和光電隔離技術，同時採用了高精度的運放和比較器，保證了採樣精度和告警的準確性。所述智能控制器還優選包括將輸入電壓變換為直流操作電壓，同時可對包括所述主功能迴路在內的其他各迴路供電的電源電壓變換電路。所述電源電壓變換迴路利用AC(DC) /DC電壓變換技術，將輸入電壓變換為直流操作電壓，同時對控制迴路供電，電源電壓變換電路具有穩壓功能。所述接觸器電路優選設有用於實現與熔斷器組合聯動控制的熔斷器電路接口，所述熔斷器電路接口中設有熔斷器脫扣和閉鎖電路，所述熔斷器脫扣和閉鎖電路的工作方式為當熔斷器熔斷時，接觸器能可靠分閘；當一相或多相熔斷器未裝入時，接觸器能禁止合閘。當與熔斷器配合使用時，通常在絕緣固定架上安裝熔斷器支座，該支座上安裝熔斷器(參見圖I中的15)，還裝配有聯動脫扣機構。熔斷器電路部分與接觸器電路部分通過所述熔斷器電路接口相連接構成迴路，具體是所述熔斷器和絕緣子組成導電迴路。所述合閘線圈、分閘線圈、智能控制器、輔助開關及電容器等組成控制迴路，集成安裝於所述接觸器的框架內部，如圖7所示，本實用新型的工作原理為交流電源經整流後變為直流電源送入所述智能控制器，當接到合閘命令後，所述智能控制器的CPU經過計算、處理後，發出合閘指令，所述永磁驅動機構的合閘線圈通電，所述永磁驅動機構動作，通過與所述永磁驅動機構和大軸相連的連片，帶大軸轉動，通過與大軸和絕緣子相連的拐臂，帶動滅弧室動端動作，接觸器實現合閘；分閘是相反的過程。本實用新型降低了接觸器分、合閘電流，降低了能耗，提高了可靠性，提高了機械壽命，克服了電磁接觸器耗能多、觸頭彈跳等缺點，並且具有自保持功能，具有一定的推廣與應用價值。
權利要求1.一種交流高壓雙穩態永磁接觸器，包括接觸器本體和接觸器電路兩個部分，其特徵在於所述接觸器本體包括用於驅動合、分閘的雙穩態永磁驅動機構，所述接觸器電路包括用於控制所述永磁驅動機構動作的智能控制器。
2.如權利要求I所述的交流高壓雙穩態永磁接觸器，其特徵在於所述永磁驅動機構包括固定的中空柱狀的磁軛、用於產生分閘驅動力的分閘線圈、用於產生合閘驅動力的合閘線圈、用於分合閘保持的永久磁鐵、用於輸出分、合閘驅動力的輸出軸以及動鐵芯，所述動鐵芯和所述輸出軸固定連接，所述分、合閘線圈、永久磁鐵設於所述磁軛中，並直接連接所述磁軛的內壁，所述永久磁鐵呈環形，環繞在所述動鐵芯的外部。
3.如權利要求2所述的交流高壓雙穩態永磁接觸器，其特徵在於所述接觸器本體還包括傳動機構和絕緣子，所述傳動機構的一端連接所述永磁驅動機構的輸出軸，所述傳動機構的另一端連接所述絕緣子的滅弧室的動端。
4.如權利要求3所述的交流高壓雙穩態永磁接觸器，其特徵在於所述接觸器本體還包括底盤車和安裝在底盤車上的框架，所述永磁驅動機構安裝在所述框架內。
5.如權利要求1、2、3或4所述的交流高壓雙穩態永磁接觸器，其特徵在於所述智能控制器包括用於傳遞手動或遙控分合閘控制信號的控制開入迴路、用於接收來自所述控制開入迴路的控制信號並進行邏輯判斷後輸出分合閘操作指令的主功能迴路、可根據所述主功能迴路輸出的分合閘操作指令進行相應的輸出以控制所述接觸器本體的輸出迴路。
6.如權利要求5所述的交流高壓雙穩態永磁接觸器，其特徵在於所述主功能迴路中設有通過一系列邏輯分析判斷得出所述分合閘操作指令的邏輯判別子迴路，所述邏輯分析中不含有對所述接觸器本體當前的分合閘位置所進行的分析，所述分合閘操作指令為可調製的定脈寬形式的分合閘操作指令。
7.如權利要求6所述的交流高壓雙穩態永磁接觸器，其特徵在於所述智能控制器還包括與所述主功能迴路連接並雙向通信的通訊迴路，所述通訊電路設有RS-485通訊接口。
8.如權利要求7所述的交流高壓雙穩態永磁接觸器，其特徵在於所述智能控制器還包括用於將電壓、電流信息轉換成所述主功能迴路需要的格式的數據並輸入所述主功能迴路的模擬量輸入迴路和可根據所述主功能迴路的操作指令輸出相應開關信號的開出迴路。
9.如權利要求8所述的交流高壓雙穩態永磁接觸器，其特徵在於所述智能控制器還包括將輸入電壓變換為直流操作電壓，同時可對包括所述主功能迴路在內的其他各迴路供電的電源電壓變換電路。
10.如權利要求9所述的交流高壓雙穩態永磁接觸器，其特徵在於所述接觸器電路設有用於實現與熔斷器組合聯動控制的熔斷器電路接口，所述熔斷器電路接口中設有熔斷器脫扣和閉鎖電路，所述熔斷器脫扣和閉鎖電路的工作方式為當熔斷器熔斷時，接觸器能可靠分閘；當一相或多相熔斷器未裝入時，接觸器能禁止合閘。
專利摘要本實用新型涉及一種交流高壓雙穩態永磁接觸器，包括接觸器本體和接觸器電路兩個部分，所述接觸器本體包括用於驅動合、分閘的雙穩態永磁驅動機構，所述接觸器電路包括用於控制所述永磁驅動機構動作的智能控制器，所述智能控制器包括用於傳遞手動或遙控分合閘控制信號的控制開入迴路、用於接收來自所述控制開入迴路的控制信號並進行邏輯判斷後輸出分合閘操作指令的主功能迴路、可根據所述主功能迴路輸出的分合閘操作指令進行相應的輸出以控制所述接觸器本體的輸出迴路。本實用新型能夠實現頻繁分、合操作，而且能耗低，可靠性高，機械壽命長，並具有自保持功能，廣泛應用在需要頻繁啟動和控制交流電動機、變壓器及電容器組的場合。
文檔編號H01H51/27GK202363371SQ20112050754
公開日2012年8月1日 申請日期2011年12月8日 優先權日2011年12月8日
發明者孔啟翔, 常衛行, 張田海, 穆海波, 袁增貴 申請人:北京四方華能電氣設備有限公司