控制與保護開關電器的保護模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種控制與保護開關電器的保護模塊，包括控制電源處理單元、輔助電源處理單元、電源轉換單元、信號處理控制單元、脫扣電磁鐵驅動單元、控制電磁鐵驅動單元和人機交互裝置?？刂齐娫刺幚韱卧洼o助電源處理單元從高電壓電源接收電源信號，處理后為其他部件供電。信號處理控制單元從電流互感器接收互感信號，向脫扣電磁鐵驅動單元和控制電磁鐵驅動單元輸出第一控制信號和第二控制信號，從操作機構和電磁鐵接收第一反饋信號和第二反饋信號。脫扣電磁鐵驅動單元向脫扣電磁鐵輸出第一操作信號，脫扣電磁鐵向操作機構輸出機械信號?？刂齐姶盆F驅動單元向控制電磁鐵輸出第二操作信號。人機交互裝置與信號處理控制單元進行信號交互。
【專利說明】控制與保護開關電器的保護模塊
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及低壓電器領域，更具體地說，涉及一種用于控制與保護開關電器的保護模塊。
【背景技術】
[0002]控制與保護開關電器是一種除手動控制外還能夠自動控制、帶或不帶就地人力操作裝置的開關電器，能夠接通、承載和分斷正常條件下包括規(guī)定的運行過載條件下的電流，且能夠接通、在規(guī)定時間內(nèi)承載并分斷規(guī)定的非正常條件下的電流，如短路電流，即控制與保護開關電器集斷路器、接觸器、熱繼電器功能于一體。
[0003]控制與保護開關電器往往由一保護模塊/電路及與該保護模塊/電路相連的電器裝置組成，包括諸如罩殼、觸頭滅弧系統(tǒng)、操作機構、控制電磁鐵、脫扣電磁鐵、電流互感器、電子組件板等。
[0004]目前，施耐德TesysU控制與保護開關電器具有多功能型、高級型及基本型三種系列，其中僅多功能型的保護模塊具有控制電源回路和輔助電源回路，且必須同時對控制電源與輔助電源同時接線才能實現(xiàn)一些附加功能，例如通信功能等；而高級型及基本型的保護模塊僅具有控制電源回路。這種僅具有控制電源回路的不足之處在于，當控制與保護開關電器接入頻繁起動的負載的情況下，控制電源的頻繁通斷電造成保護模塊內(nèi)部各電路單元的頻繁通斷電，這種頻繁通斷電情況會對電路單元特別是其中的芯片、場效應管、電容等元器件造成很大的電流沖擊損傷，影響元器件壽命，從而降低控制與保護開關電器使用壽命O
[0005]此外，國內(nèi)部分控制與保護開關電器的保護模塊采用控制電源和輔助電源獨立設計結構，即控制電源和輔助電源分別有各自的一對接線端口，在輔助電源處于正常工作電壓下，用戶可以通過外連接一個控制按鈕，通過操控控制按鈕來控制電源電壓的狀態(tài)，實現(xiàn)對控制電磁鐵的控制。該設計的不足之處是用戶實際使用中必須對控制電源和輔助電源分別同時接線，才能實現(xiàn)開關的正常工作，一定程度上增加了用戶使用的繁瑣程度及布線的工作量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在提出一種新型的用于控制與保護開關電器的保護模塊。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，提出一種控制與保護開關電器的保護模塊，包括控制電源處理單元、輔助電源處理單元、電源轉換單元、信號處理控制單元、脫扣電磁鐵驅動單元、控制電磁鐵驅動單元和人機交互裝置。
[0008]控制電源處理單元從高電壓電源接收高壓電源信號，并輸出經(jīng)處理的電源信號，控制電源處理單元使用經(jīng)處理的電源信號對控制電磁鐵驅動單元供電。輔助電源處理單元從高電壓電源接收高壓電源信號，并輸出經(jīng)處理的電源信號。電源轉換單元連接到控制電源處理單元和輔助電源處理單元，電源轉換單元對控制電源處理單元和輔助電源處理單元輸出的經(jīng)處理的電源信號進行轉換并使用轉換后的電源信號對信號處理控制單元和脫扣電磁鐵驅動單元供電。信號處理控制單元從電流互感器接收互感信號，信號處理控制單元向脫扣電磁鐵驅動單元輸出第一控制信號，向控制電磁鐵驅動單元輸出第二控制信號，信號處理控制單元還從操作機構接收第一反饋信號，從電磁鐵接收第二反饋信號。脫扣電磁鐵驅動單元向脫扣電磁鐵輸出第一操作信號，脫扣電磁鐵向操作機構輸出機械信號?？刂齐姶盆F驅動單元向控制電磁鐵輸出第二操作信號。人機交互裝置與信號處理控制單元進行信號交互。
[0009]在一個實施例中，控制電源處理單元通過第一端接部件連接到高電壓電源并從高電壓電源接收電源信號。輔助電源處理單元通過第二端接部件連接到高電壓電源并從高電壓電源接收電源信號。第一端接部件和第二端接部件的接線方式為:第一端接部件連接到控制觸點，該控制觸點控制高電壓電源的輸出到第一端接部件的高電壓電源的輸出狀態(tài)，而第二端接部件直接連接到高電壓電源?；蛘?，第一端接部件連接到控制觸點，該控制觸點控制高電壓電源的輸出到第一端接部件的高電壓電源的輸出狀態(tài)，而第二端接部件閑置。
[0010]在一個實施例中，信號處理控制單元通過第三端接部件從電流互感器接收互感信號。第三端接部件與電流互感器互相插接。
[0011 ] 在一個實施例中，脫扣電磁鐵位于保護模塊內(nèi)部。
[0012]在一個實施例中，操作機構向信號處理控制單元輸出的第一反饋信號是機械信號，控制電磁鐵向信號處理控制單元輸出的第二反饋信號是機械信號。
[0013]在一個實施例中，控制電磁鐵驅動單元通過第四端接部件向控制電磁鐵輸出第二操作信號。
[0014]在一個實施例中，調節(jié)信號處理控制單元的電路參數(shù)以改變保護模塊的主回路額定電流等級。
[0015]本發(fā)明的控制與保護開關電器的保護模塊對外接線方式靈活、可靠性高、互換性好，在控制與保護開關電器中使用具有安全、可靠、靈活的特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]本發(fā)明上述的以及其他的特征、性質和優(yōu)勢將通過下面結合附圖和實施例的描述而變的更加明顯，在附圖中相同的附圖標記始終表示相同的特征，其中:
[0017]圖1揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的控制與保護開關電器的保護模塊的結構圖。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明的目的在于提供一種控制與保護開關電器的保護模塊:這種保護模塊不必對控制電源及輔助電源分別接線，能夠僅對控制電源接線而實現(xiàn)開關的正常工作及所有功能，降低了用戶使用的繁瑣程度及布線的工作量。
[0019]為了達到上述目的，本發(fā)明的設計方案是:控制與保護開關電器由保護模塊及與該保護模塊連接的底座組成，底座包括罩殼、基座、操作機構、控制電磁鐵、電流互感器，基座設置有可分離的動、靜觸頭和流經(jīng)主回路電流的電流導體，保護模塊由以下部件組成:電子組件板，包括控制電源處理單元、輔助電源處理單元、電源轉換單元、信號處理控制單元、控制電磁鐵驅動單元、脫扣電磁鐵驅動單元、脫扣電磁鐵和人機交互裝置。其中控制電源處理單元為控制電磁鐵驅動單元供電，并通過電源轉換單元為信號處理控制單元、脫扣電磁鐵驅動單元供電，其對應的對外接線端子為A1A2，輔助電源處理單元僅通過電源轉換單元為信號處理控制單元、脫扣電磁鐵驅動單元供電，其對應的對外接線端子為A3A4。
[0020]這樣，保護模塊能夠提供兩種對外接線選擇方式:
[0021]DA1A2端子外接入一控制觸點，例如在A1A2端子外連接一個控制按鈕，通過操控控制按鈕來控制電源電壓的狀態(tài);A3A4端子直接接入高電壓電源；
[0022]2)A1A2端子外接入一控制觸點，例如在A1A2端子外連接一個控制按鈕，通過操控控制按鈕來控制電源電壓的狀態(tài);A3A4端子閑置。
[0023]方式I)適用于控制與保護開關電器接入頻繁起動的負載的情況。方式2)可節(jié)省一組布線，方便用戶使用，特別適用于控制與保護開關電器接入不頻繁起動的負載的情況。脫扣電磁鐵響應所述信號處理控制單元發(fā)出的信號，并通過機械致動機構致動底座中的操作機構，使動、靜觸頭分離。保護模塊能夠檢測控制電磁鐵及操作機構的機械反饋信號，并進行相應的控制操作。保護模塊以可互換的模塊化插拔形式與底座連接。
[0024]圖1揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的控制與保護開關電器的保護模塊的結構圖。如圖1所示，該控制與保護開關電器的保護模塊100包括:控制電源處理單元112、輔助電源處理單元113、電源轉換單元114、信號處理控制單元111、脫扣電磁鐵驅動單元116、控制電磁鐵驅動單元115和人機交互裝置118。
[0025]控制電源處理單元112從高電壓電源110接收高壓電源信號，并輸出經(jīng)處理的電源信號，控制電源處理單元112使用經(jīng)處理的電源信號對控制電磁鐵驅動單元115供電。在圖1所示的實施例中，控制電源處理單元112通過第一端接部件107連接到高電壓電源110并從高電壓電源接收電源信號。輔助電源處理單元113從高電壓電源110接收高壓電源信號，并輸出經(jīng)處理的電源信號。在圖1所示的實施例中，輔助電源處理單元113通過第二端接部件108連接到高電壓電源110并從高電壓電源接收電源信號。在一個實施例中，第一端接部件107和第二端接部件108的接線方式被配置為如下兩種方式的其中之一:1)第一端接部件107連接到控制觸點，該控制觸點控制高電壓電源110的輸出到第一端接部件107的高電壓電源的輸出狀態(tài)，而第二端接部件108直接連接到高電壓電源110。2)第一端接部件107連接到控制觸點，該控制觸點控制高電壓電源110的輸出到第一端接部件107的高電壓電源的輸出狀態(tài)，而第二端接部件108閑置。
[0026]電源轉換單元114連接到控制電源處理單元112和輔助電源處理單元113。電源轉換單元114對控制電源處理單元112和輔助電源處理單元113輸出的經(jīng)處理的電源信號進行轉換并使用轉換后的電源信號對信號處理控制單元111和脫扣電磁鐵驅動單元116供電。
[0027]信號處理控制單元111從電流互感器102接收互感信號。在圖1所示的實施例中，信號處理控制單元111通過第三端接部件105從電流互感器102接收互感信號。第三端接部件105與電流互感器102互相插接。信號處理控制單元111向脫扣電磁鐵驅動單元116輸出第一控制信號611，向控制電磁鐵驅動單元115輸出第二控制信號511。信號處理控制單元111還從操作機構103接收第一反饋信號311，從電磁鐵104接收第二反饋信號411。在圖1所示的實施例中，操作機構103向信號處理控制單元111輸出的第一反饋信號和控制電磁鐵104向信號處理控制單元111輸出的第二反饋信號都是機械信號。在一個實施例 中，通過調節(jié)信號處理控制單元111的電路參數(shù)可以改變保護模塊100的主回路額定電流
等級。
[0028]脫扣電磁鐵驅動單元116從信號處理控制單元111接收第一控制信號611并向脫扣電磁鐵117輸出第一操作信號167，脫扣電磁鐵117向操作機構103輸出機械信號173。在一個實施例中，脫扣電磁鐵117位于保護模塊100內(nèi)部。
[0029]控制電磁鐵驅動單元115信號處理控制單元111接收第二控制信號511并向控制電磁鐵104輸出第二操作信號164。在一個實施例中，控制電磁鐵驅動單元115通過第四端接部件106向控制電磁鐵104輸出第二操作信號164。
[0030]人機交互裝置18與信號處理控制單元11進行信號交互。
[0031]圖1所示的控制與保護開關電器的保護模塊的工作原理如下:
[0032]高電壓電源110通過第一端接部件107，圖中也標示為A1A2向控制電源處理單元112輸出高壓電源信號，高電壓電源110還通過第二端接部件108，圖中也標示為A3A4向輔助電源處理單元113輸出高壓電源信號。控制電源處理單元112向控制電磁鐵驅動單元115輸出經(jīng)處理的電源信號，并通過電源轉換單元114向信號處理控制單元111、脫扣電磁鐵驅動單元116輸出經(jīng)轉換后的電源信號。輔助電源處理單元113通過電源轉換單元114向信號處理控制單元111、脫扣電磁鐵驅動單元116輸出經(jīng)處理的電源信號。信號處理控制單元111通過第三端接部件105與電流互感器102相連，接收來自電流互感器102的信號125。信號處理控制單兀111向脫扣電磁鐵驅動單兀116輸出第一控制信號611。脫扣電磁鐵驅動單元116向脫扣電磁鐵117輸出第一操作信號167，此處第一操作信號167是電源信號。脫扣電磁鐵117向操作機構103輸出機械信號173。脫扣電磁鐵117最好是位于保護模塊100的內(nèi)部，從根本上杜絕了保護模塊100與脫扣電磁鐵117連接不可靠的情況。操作機構103的狀態(tài)通過機械形式以第一反饋信號311 (機械信號)的方式反饋給信號處理控制單元111。信號處理控制單元111向控制電磁鐵驅動單元115輸出第二控制信號511?？刂齐姶盆F驅動單元115通過第四端接部件106向控制電磁鐵104輸出第二操作信號164，此處第二操作信號164是電源信號?？刂齐姶盆F104的狀態(tài)通過機械形式以第二反饋信號411 (機械信號)的方式反饋給信號處理控制單元111。信號處理控制單元111與人機交互裝置118進行信號交互，比如相互輸出信號811。
[0033]控制與保護開關電器在正常工作情況下，上述A1A2、A3A4兩組端接部件有以下2種接線方式組合:
[0034]I)第一端接部件107，即A1A2端子外接入一控制觸點，例如在A1A2端子外連接一個控制按鈕，通過操控控制按鈕來控制高電壓電源輸入保護模塊的狀態(tài)；第二端接部件108，即A3A4端子直接接入高電壓電源。
[0035]2)第一端接部件107，即A1A2端子外接入一控制觸點，例如在A1A2端子外連接一個控制按鈕，通過操控控制按鈕來控制高電壓電源輸入保護模塊的狀態(tài)；第二端接部件108，即A3A4端子閑置。
[0036]方式2)可節(jié)省一組布線，方便用戶使用，特別適用于控制與保護開關電器接入不頻繁起動的負載的情況；此外，這種接線方式下，可以實現(xiàn)接線方式I)的所有功能，克服了現(xiàn)有產(chǎn)品不接輔助電源部分功能無法實現(xiàn)的缺陷。
[0037]信號處理控制單元111接收來自電流互感器102的信號125，并對上述信號進行處理，根據(jù)不同信號向脫扣電磁鐵驅動單元116、控制電磁鐵驅動單元115、人機交互裝置118輸出相應的控制信號。當信號處理控制單元111判斷上述信號125為正常數(shù)值時，其向脫扣電磁鐵驅動單元116及控制電磁鐵驅動單元115輸出維持正常工作狀態(tài)的控制信號，并向人機交互裝置118輸出相關的信息。當信號處理控制單元111判斷上述信號125為各種異常數(shù)值時，即認為控制與保護開關電器所處一次回路發(fā)生故障(例如過載、過流、斷相、短路故障等)，其以瞬時或延時方式向脫扣電磁鐵驅動單元116、控制電磁鐵驅動單元115輸出相應的故障信號，使脫扣電磁鐵117脫扣帶動操作機構103動作、控制電磁鐵104斷開，從而分斷一次回路，保護接入的負載，并向人機交互裝置118輸出相關的信息。
[0038]信號處理控制單元111能夠接收來自操作機構103及控制電磁鐵104的機械形式的第一反饋信號311和第二反饋信號411，判斷當前手柄及主回路的狀態(tài)，實現(xiàn)各種控制、保護及附加功能。信號處理控制單元111還能夠接收來自人機交互裝置118的信號，并發(fā)出相應的信號或進行內(nèi)部設置。
[0039]此外，上述保護模塊100通過改變其中信號處理單元111的內(nèi)部電路參數(shù)即可適應控制與保護開關電器的主回路額定電流等級，通過第三端接部件105與電流互感器102接插，實現(xiàn)保護模塊以可互換的模塊化插拔形式與底座連接。
[0040]本發(fā)明的控制與保護開關電器的保護模塊對外接線方式靈活、可靠性高、互換性好，在控制與保護開關電器中使用具有安全、可靠、靈活的特點。
[0041]上述實施例是提供給熟悉本領域內(nèi)的人員來實現(xiàn)或使用本發(fā)明的，熟悉本領域的人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對上述實施例做出種種修改或變化，因而本發(fā)明的保護范圍并不被上述實施例所限，而應該是符合權利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
【權利要求】
1.一種控制與保護開關電器的保護模塊，其特征在于，包括: 控制電源處理單元，從高電壓電源接收高壓電源信號，并輸出經(jīng)處理的電源信號，控制電源處理單元使用經(jīng)處理的電源信號對控制電磁鐵驅動單元供電； 輔助電源處理單元，從高電壓電源接收高壓電源信號，并輸出經(jīng)處理的電源信號；電源轉換單元，連接到控制電源處理單元和輔助電源處理單元，電源轉換單元對控制電源處理單元和輔助電源處理單元輸出的經(jīng)處理的電源信號進行轉換并使用轉換后的電源信號對信號處理控制單元和脫扣電磁鐵驅動單元供電； 信號處理控制單元，從電流互感器接收互感信號，信號處理控制單元向脫扣電磁鐵驅動單元輸出第一控制信號，向控制電磁鐵驅動單元輸出第二控制信號，信號處理控制單元還從操作機構接收第一反饋信號，從電磁鐵接收第二反饋信號； 脫扣電磁鐵驅動單元，向脫扣電磁鐵輸出第一操作信號，脫扣電磁鐵向操作機構輸出機械信號； 控制電磁鐵驅動單元，向控制電磁鐵輸出第二操作信號； 人機交互裝置，與信號處理控制單元進行信號交互。
2.如權利要求1所述的控制與保護開關電器的保護模塊，其特征在于， 控制電源處理單元通過第一端接部件連接到高電壓電源并從高電壓電源接收電源信號; 輔助電源處理單元 通過第二端接部件連接到高電壓電源并從高電壓電源接收電源信號。
3.如權利要求2所述的控制與保護開關電器的保護模塊，其特征在于，所述第一端接部件和第二端接部件的接線方式為: 第一端接部件連接到控制觸點，該控制觸點控制高電壓電源的輸出到第一端接部件的高電壓電源的輸出狀態(tài)，而第二端接部件直接連接到高電壓電源。
4.如權利要求2所述的控制與保護開關電器的保護模塊，其特征在于，所述第一端接部件和第二端接部件的接線方式為: 第一端接部件連接到控制觸點，該控制觸點控制高電壓電源的輸出到第一端接部件的高電壓電源的輸出狀態(tài)，而第二端接部件閑置。
5.如權利要求1所述的控制與保護開關電器的保護模塊，其特征在于，信號處理控制單元通過第三端接部件從電流互感器接收互感信號。
6.如權利要求5所述的控制與保護開關電器的保護模塊，其特征在于，第三端接部件與電流互感器互相插接。
7.如權利要求1所述的控制與保護開關電器的保護模塊，其特征在于，脫扣電磁鐵位于所述保護模塊內(nèi)部。
8.如權利要求1所述的控制與保護開關電器的保護模塊，其特征在于，操作機構向信號處理控制單元輸出的第一反饋信號是機械信號； 控制電磁鐵向信號處理控制單元輸出的第二反饋信號是機械信號。
9.如權利要求1所述的控制與保護開關電器的保護模塊，其特征在于，所述控制電磁鐵驅動單元通過第四端接部件向控制電磁鐵輸出第二操作信號。
10.如權利要求1所述的控制與保護開關電器的保護模塊，其特征在于，調節(jié)信號處理控制單元的電路參數(shù) 以改變保護模塊的主回路額定電流等級。
【文檔編號】H02H7/22GK103545794SQ201210241583
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年7月12日 優(yōu)先權日:2012年7月12日
【發(fā)明者】顧長恂, 張地, 季慧玉, 曾萍, 賈峰, 奚泓 申請人:上海電科電器科技有限公司, 浙江正泰電器股份有限公司