CN1068968C - 开关设备的控制装置 - Google Patents
开关设备的控制装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1068968C CN1068968C CN96198342A CN96198342A CN1068968C CN 1068968 C CN1068968 C CN 1068968C CN 96198342 A CN96198342 A CN 96198342A CN 96198342 A CN96198342 A CN 96198342A CN 1068968 C CN1068968 C CN 1068968C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coil
- magnetic flux
- control device
- magnetic
- flux
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
- H01H47/22—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for supplying energising current for relay coil
- H01H47/32—Energising current supplied by semiconductor device
- H01H47/325—Energising current supplied by semiconductor device by switching regulator
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F7/00—Magnets
- H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
- H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
- H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
- H01F2007/1894—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings minimizing impact energy on closure of magnetic circuit
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H47/00—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current
- H01H47/02—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay
- H01H47/04—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay for holding armature in attracted position, e.g. when initial energising circuit is interrupted; for maintaining armature in attracted position, e.g. with reduced energising current
- H01H2047/046—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the relay and designed to obtain desired operating characteristics or to provide energising current for modifying the operation of the relay for holding armature in attracted position, e.g. when initial energising circuit is interrupted; for maintaining armature in attracted position, e.g. with reduced energising current with measuring of the magnetic field, e.g. of the magnetic flux, for the control of coil current
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Relay Circuits (AREA)
- Electromagnets (AREA)
- Driving Mechanisms And Operating Circuits Of Arc-Extinguishing High-Tension Switches (AREA)
- Toys (AREA)
Abstract
一种用于开关设备,尤其是接触器或继电器的控制装置,其通常具有一个磁***,该磁***包括一个带有衔铁和磁轭的线圈。在过去已经有人建议采用一种依据一额定曲线按时间调节磁***中磁通量的装置,其中该额定曲线是对于一磁模型而被精确计算出的。按照本发明,利用所述调节装置(10)在一个预定的与时间及行程无关的范围内调节磁通量。最好利用该调节装置(10)调节通过线圈(1,21)的磁通量。尤其是线圈磁通量被调节的窄范围能够与时间及行程无关,这按照现有技术是不可能实现的。
Description
本发明涉及一种用于开关设备,尤其是用于接触器或继电器的控制装置,该控制装置带有一磁***以及一调节装置,前者包括衔铁和带一线圈的磁轭,后者用于调节磁***中的磁通量,利用该控制装置,可在一预定范围内调节磁***中的磁通量,这样一种控制装置已由GB2112213A公开。
开关设备的驱动装置通常借助一磁***来工作,到目前为止已有的磁***必须与开关设备的电压级和/或驱动方式相适配。为此必需有大量的线圈变型。
尤其当采用直流驱动的接触器时,在磁***的吸动阶段已知必需一高电流以便克服弹簧力。与之相反,在磁***闭合时,一明显较小的电流就足以可靠保持。为了减小采用直流驱动接触器时的吸持功率,已采用了多种不同技术:例如已知可采用两个电磁线圈,一个用于吸动阶段,另一个用于吸持阶段,其中所述线圈通过一辅助开关可接触。此外在吸持阶段已经有人建议采用脉冲的线圈电压。脉冲性能决定有效线圈电流。当接触器可靠接通时,经过一固定时间后进行换接。
由DE3047488A1已知一种用于电磁开关设备的电路布线,其中利用一个双点调节器来调节通过一个吸持磁铁处于闭合状态的保持线圈的电流。为减小吸持功率,经过一给定的时间段之后,转换用于电流调节的阈值。在此借助于通过一霍耳探针的磁通量测量来求得用于电流控制的被测参数。此外由DE4129265A1已知一种带有枢轴衔铁***的电磁开关设备,其中利用一霍耳探测器测得漏磁通量并通过计算求得的磁通比例参数调节输给线圈的功率。在DE3637133中同样通过形成一用于识别最小空气间隙的磁分路来测量漏磁通量。最后由DE3246739还已知一种带有磁通传感器的开关接触器,其中在磁***的磁轭中有一霍耳传感器,它的信号用于控制当达到一预定磁通量时电激励开关接触器。
此外由于卡尔斯鲁厄大学的第13期研究班于1995年10月4至6日召开的接触器研讨会的会议记录“接触性能和开关”中第101页以下研究了由不同原理控制调节的接触器驱动机构。其中也特别描述了一种用于调节磁***中磁通量的装置,在该装置中,通过对缠绕在磁铁腿上的一个线圈中的感应电压进行积分来求得磁通量并借助一精确的磁铁模型利用逆模拟方法来计算磁通量的额定预定值。由此专门设定一个与时间相关的磁通量额定曲线。该磁通量产生驱动力并因此与机械运动建立因果联系。
由前面已提及的专利GB2112213A公开了一种带有电磁驱动机构的开关设备,该驱动机构具有一个位于磁***中的磁通量传感器以及一个用于磁通量的模拟调节电路。由此为模拟调节所必需的控制元件的高损耗功率产生转换,造成热量增加,因而有必要采用冷却体。此外由US3579052A公开了一种用于开关设备的控制装置,其中按时间调节吸动力。
本发明的目的在于对用于上述类型的开关设备中的控制装置进行简化,一方面致力于减小磁***的吸持功率,另一方面致力于提高其机械及电力使用寿命。此外使该简化的控制装置可应用于不同的开关设备,使得仅仅必需很少的线圈变型且该磁***本身能够制作得比目前为止更小。
本发明的目的利用本文前言所述类型的控制装置由此来实现,即为了与时间及行程无关地实现控制,利用调节装置调节线圈中的磁通量,其中规定了所述预定范围的上阈值及下阈值,并根据所期望的开关频率可选择线圈磁通量受调节的范围宽度。
利用本发明,可以用简单方式实现开关设备的柔软接通,通过由此减少触头弹跳而使触头并进而使整个开关设备获得更长的使用寿命。此外有利之处在于,仅仅必需一个用于吸动和吸持的磁通量范围,该范围可调整为较窄的范围。所述线圈磁通受调节的范围宽度通常位于磁通量的0.01%至10%之间,最好在0.05%至5%之间。线圈磁通量的范围宽度由开关频率确定。
本发明基于下述不寻常的认知,即选择线圈中磁通量的额定值最好与状态和位置无关。在一具体的接触器上进行的测试已经表明,为达到磁***在开启状态下的吸动力和磁***在闭合状态下的吸持力,磁通量必需要有近似相等的值。在闭合状态下,一明显较低的电流就足以产生这么大的磁通量,因为此时有较大的电感和较小的磁力阻抗。在一给定磁***中通过对线圈匝数的调节适配使磁通量的值与电压级无关。
这样就获得了相对于现有技术的显著优点,在现有技术中,在简化磁***的结构时,必须根据时间预先选择磁通量。此外有利之处还在于,在一具体的接触器上获得的特性也可转移到其它尺寸的接触器上。尤其通过改变磁***的磁轭中的强制空气间隙,也可相应获得适配的性能。
本发明的其它细节和优点由下面借助附图对实施例的说明及其它从属权利要求来获得,附图中:
图1所示为用于一磁***的控制装置的原理性结构;
图2为磁通量和电流曲线在一窄范围内被调节的图解;
图3所示为通过一辅助线圈来测量磁***中的线圈磁通量的原理图;
图4所示为通过一磁场探头测量线圈磁通的示意图;
图5所示为由磁轭和衔铁组成的磁***的结构,其中可看到强制空气缝隙。
各附图中相同的或起相同作用的元件具有相同的附图标记。这些附图被部分地得以共同说明。
在这些附图中,附图标记1表示一个线圈,它是用于开关设备的一磁***的部件。在图1中专门示出作为电感的线圈1,它通过一整流电桥5与交流电网的接线端相连。线圈1配有一个用于探测磁通的传感器2。
在图1中,10表示原来用于调节磁通量的装置。它包含一个阈识别单元11和一个电压监控单元12以及一个可控开关元件13。通过该可控开关元件13,例如一晶体三级管,所述线圈1上接有整流端电压。
单元12中的电压监测用于当电压超过一定的接通阈值,例如额定电压的70%时,释放接通过程。由此可以阻止接触器在主接点上保持悬挂和熔结。
在释放之后,测量通过线圈1的磁通量,亦即线圈磁通量,而并不测量在接通过程中在磁***的工作间隙中的磁通量,然后将所测值用于调节控制。为线圈磁通量确定一上阈值和一下阈值。只要线圈磁通量保持在上阈值之下,该开关元件13就保持闭合。当超过上阈值时,就断开所述开关元件13,线圈磁通量又重新变小。当低于下阈值时又重新闭合所述开关元件13。
通过这样的调节就可以实现通过线圈1的磁通量保持在预定界限内,从而可在这样一个范围内调节线圈磁通量,即线圈磁通量的0.01%和10%之间,尤其在0.05%至5%之间。
为了使调节范围进一步规格化,在西门子公司的接触器3TF56上进行过试验,以获得用于模拟计算的基础资料。这一试验结果在图2中示出,其中分别示出作为时间函数的磁通量φ和有关电流I。如图例所示,对于一个1.35至1.4V.s的磁通量而言,一个400Hz的开关频率实现约3.6%的窗口宽度。由于尽可能地期望频率在高范围之外,即在约20KHz之上,从而使得窗口宽度值在0.01%以下。因此可以这样的方式确定一个到目前为止未考虑到的狭窄范围。
由图2可进一步知道,线圈磁通量φ(t)与时间无关。而对电流曲线I(t)来说则正好相反,按照曲线电流I在约50ms后下降。
为了在预定的窄范围内调节磁通量,有必要采用已知的不同方法探测线圈磁通。
如图3所示,磁***20由线圈21(相应于图1中的线圈1),磁轭22和衔铁23构成。在磁***20的磁轭22上安设有一个辅助线圈24,它用于测量感应电压。该感应电压对时间求积分得到一个用于改变线圈磁通的量值。其所能达到的精确度在吸动阶段已足够。由于在吸持阶段的感应电压不可掌握,在测量过程中的偏移误差可能会导致积分仪的漂移,因而必须采取适合的补偿措施。
如图4所示,在如图3所示的同一个磁***20上安装一个磁场探针34,该探针测量B(加速)磁场或H(均强)磁场。为此可能必须在磁***20中设置一开槽25。所述B磁场或H磁场是对通过线圈21的磁通量的测定。在此情形下特别有利的是不需要积分仪。
图5基本上由图1和图4组合而成。在电控制模块中,用于图1所示线圈1或图4所示线圈21的控制线路通过一个二极管桥接。在槽25中***一合适的磁场探针34。
在图5中利用了这一点,即在磁轭22中最好有一强制空气缝隙30。通常在制造由片状铁片组成的磁轭时,就已设有这种强制空气缝隙并用一种绝缘材料制的薄膜来填充,以便这两个磁轭部件稳固连接。
在图5所示布置中,通过开槽25和强制空气缝隙30的特殊几何形状,在强制空气缝隙30和开槽25之间实现一个磁分压器。通过改变几何形状来影响磁性能。一更窄的强制空气缝隙使为吸持所必需的线圈磁通减小很多,然而对于为在断开状态施加吸动力所必需的线圈磁通量却几乎没有影响。因此强制空气缝隙的宽度b变化尤其可应用于调节适配在闭合状态所需的磁通量,使其具有和在断开状态下所需磁通量的同等量值。
Claims (11)
1.一种用于开关设备,尤其是接触器或继电器的控制装置,其具有一磁***和一调节装置,前者具有带衔铁和磁轭的一线圈,后者用于调节磁***中的磁通量,利用该调节装置可在一预定范围内调节磁通量,其特征在于,为了与时间及行程无关地进行调节,利用调节装置(10)调节线圈(1,21)中的磁通量,其中对线圈(1,21)磁通量范围规定一上阈值及一下阈值,根据所期望的开关频率选择线圈磁通量受调节的范围宽度。
2.如权利要求1所述的控制装置,其特征在于,线圈磁通量受调节的范围宽度在磁通量的0.01%至10%之间,最好在0.05%至5%之间。
3.如权利要求1所述的控制装置,其特征在于,测量在接通和吸持过程中的磁通量并将其用于调节。
4.如权利要求1所述的控制装置,其特征在于,所述线圈(1)通过一个可控开关元件(15)和一整流器(5)连接在端电压上。
5.如权利要求1所述的控制装置,其特征在于,所述调节装置(10)包含一个监控电压的单元(12),利用它在电压超过规定的接通阈值,例如额定电压的70%时,释放接通过程。
6.如上述任一项权利要求所述的控制装置,其特征在于,设有一个带积分仪(26)的辅助线圈(24)用于测量磁通量。
7.如权利要求6所述的控制装置,其特征在于,所述辅助线圈(24)设在磁***(20)的磁轭(22)上。
8.如权利要求1至7中任一项所述的控制装置,其特征在于,为测量线圈磁通量设有一磁场探针(34)。
9.如权利要求8所述的控制装置,其特征在于,所述磁场探针(34)设置在磁***(20)的磁轭(22)的一开槽(25)内。
10.如权利要求9所述的控制装置,其中所述磁***的磁轭具有一强制空气间隙,其特征在于,在磁轭(22)中的所述开槽(25)和强制空气缝隙(30)构成一磁分压器。
11.如权利要求10所述的控制装置,其特征在于,所述强制空气缝隙有一预先选定的宽度(b)。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19545512.6 | 1995-12-05 | ||
DE19545512 | 1995-12-05 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1202269A CN1202269A (zh) | 1998-12-16 |
CN1068968C true CN1068968C (zh) | 2001-07-25 |
Family
ID=7779352
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN96198342A Expired - Fee Related CN1068968C (zh) | 1995-12-05 | 1996-11-28 | 开关设备的控制装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0865660B1 (zh) |
JP (1) | JP2000501550A (zh) |
CN (1) | CN1068968C (zh) |
DE (1) | DE59604468D1 (zh) |
WO (1) | WO1997021237A2 (zh) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1300862A1 (de) * | 2001-10-04 | 2003-04-09 | Moeller GmbH | Elektronische Anordnung zur Steuerung eines Schützantriebes |
DE10332595B4 (de) * | 2003-07-17 | 2008-02-14 | Siemens Ag | Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern elektrischer Schaltgeräte |
WO2007079767A1 (de) | 2005-12-22 | 2007-07-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und vorrichtung zum betrieb eines schaltgerätes |
DE102012106922A1 (de) | 2012-07-30 | 2014-01-30 | Eaton Electrical Ip Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zum Regeln des elektromagnetischen Antriebs eines Schaltgeräts, insbesondere eines Schützes |
DE102012112692A1 (de) * | 2012-12-20 | 2014-06-26 | Eaton Electrical Ip Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung und Verfahren zum Betrieb eines elektromagnetischen Schaltgeräteantriebs |
DE102013224662A1 (de) * | 2013-12-02 | 2015-06-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Elektromagnetischer Aktuator |
JP6248871B2 (ja) * | 2014-09-05 | 2017-12-20 | 株式会社デンソー | 電磁アクチュエータ |
FR3098637B1 (fr) * | 2019-07-08 | 2021-10-15 | G Cartier Tech | Actionneur electromecanique a commande autoregulee |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3579052A (en) * | 1968-09-21 | 1971-05-18 | Nippon Denso Co | System for driving a. d. c. electromagnet |
GB2112213A (en) * | 1981-12-21 | 1983-07-13 | Gen Electric | Electromagnetic contractor with flux sensor |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3047488A1 (de) * | 1980-12-17 | 1982-07-22 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Elektronische schaltungsanordnung fuer ein elektromagnetisches schaltgeraet |
US4735517A (en) * | 1985-10-31 | 1988-04-05 | Texas Instruments Incorporated | Printer having flux regulator |
US4608620A (en) * | 1985-11-14 | 1986-08-26 | Westinghouse Electric Corp. | Magnetic sensor for armature and stator |
DE4129265A1 (de) * | 1991-08-30 | 1993-03-04 | Mannesmann Ag | Elektromagnetisches schaltgeraet |
-
1996
- 1996-11-28 JP JP9520862A patent/JP2000501550A/ja not_active Ceased
- 1996-11-28 CN CN96198342A patent/CN1068968C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1996-11-28 DE DE59604468T patent/DE59604468D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-11-28 EP EP96946021A patent/EP0865660B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-11-28 WO PCT/DE1996/002283 patent/WO1997021237A2/de active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3579052A (en) * | 1968-09-21 | 1971-05-18 | Nippon Denso Co | System for driving a. d. c. electromagnet |
GB2112213A (en) * | 1981-12-21 | 1983-07-13 | Gen Electric | Electromagnetic contractor with flux sensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1202269A (zh) | 1998-12-16 |
WO1997021237A2 (de) | 1997-06-12 |
EP0865660B1 (de) | 2000-02-16 |
DE59604468D1 (de) | 2000-03-23 |
JP2000501550A (ja) | 2000-02-08 |
WO1997021237A3 (de) | 1997-08-21 |
EP0865660A2 (de) | 1998-09-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1039102B1 (en) | A sensorless method to determine the static armature position in an electronically controlled solenoid device | |
US7739058B2 (en) | Condition-monitoring device and switch-control device provided with the same | |
KR101360754B1 (ko) | 전자기 스위칭 장치의 콘택 부식을 결정하는 방법 및그러한 방법에 따라 동작하는 메커니즘을 포함하는 전자기스위칭 장치 | |
CN1261951C (zh) | 开关装置触头耗损的测定方法和设备 | |
US6538347B1 (en) | Electrical switchgear with synchronous control system and actuator | |
US20100165535A1 (en) | Method and Device for Operating a Switching Device | |
EP0832496B1 (en) | Switching equipment | |
CA1292491C (en) | Electromagnetic contactor with control circuit for providing acceleration, coast and grab functions | |
CN102931023B (zh) | 基于线圈电流的真空断路器控制方法及装置实现 | |
CN1068968C (zh) | 开关设备的控制装置 | |
CN111133547B (zh) | 操作中压断路器或重合闸的方法以及中压断路器或重合闸本身 | |
CA1292493C (en) | Electromagnetic contactor with reduced noise magnetic armature | |
CA1292492C (en) | Electromagnetic contactor with algorithm controlled closing system | |
CN1252768C (zh) | 带有受控驱动装置的电磁开关设备以及相应方法和电路 | |
CN113960461A (zh) | 用于诊断电气开关装置的操作状态的方法和电气开关装置 | |
DE19535211C2 (de) | Verfahren zur Regelung der Ankerbewegung für ein Schaltgerät | |
CA2932214A1 (en) | Electromagnetic actuator | |
CN100461323C (zh) | 控制电开关设备的装置和方法 | |
RU2715393C1 (ru) | Приводной механизм для средневольтного автоматического выключателя | |
WO1999000811A1 (en) | A method of connecting and disconnecting an ac voltage to/from a load, as well as a switch comprising a relay | |
CN100338471C (zh) | 控制磁力启动电源开关装置的方法和设备 | |
CN101783644B (zh) | 包括电磁促动器的控制装置的处理单元以及电磁促动器 | |
GB2201518A (en) | Determining when an input control switch signal is true or false | |
CA1306048C (en) | Electromagnetic contactor with universal control | |
CN113960460A (zh) | 用于诊断电气开关装置的操作状态的方法和电气开关装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |