一種雙線圈欠壓脫扣器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及低壓斷路器脫扣技術(shù)，尤其涉及一種雙線圈欠壓脫扣器。
【背景技術(shù)】
[0002]欠壓脫扣器是斷路器，尤其是框架式斷路器的重要元件之一。GB14148.1-2006《低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備總則》和GB14048.2一 2008《低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第2部分:斷路器》的規(guī)定，欠壓脫扣器是在它的端電壓降至某一規(guī)定范圍時(shí)，使斷路器有延時(shí)或無(wú)延時(shí)斷開(kāi)的一種脫扣器，當(dāng)電源電壓下降，甚至緩慢下降到額定工作電壓的70%至35%范圍內(nèi)，欠壓脫扣器應(yīng)動(dòng)作，欠壓脫扣器在電源電壓等于脫扣器額定工作電壓的35 %時(shí)，欠壓脫扣器應(yīng)能防止斷路器閉全，脫扣器線圈失電，線圈內(nèi)活動(dòng)銜鐵有復(fù)位彈簧頂出一脫扣；電源電壓等于或大于85%欠電壓脫扣器的額定工作電壓時(shí)，在熱態(tài)條件下，應(yīng)能保證斷路器可靠閉合，脫扣器線圈得電，線圈內(nèi)活動(dòng)銜鐵有線圈電磁力克服彈簧力吸入并保持一定力矩一吸合。欠壓脫扣的本質(zhì)，是防止斷路器下級(jí)電器設(shè)備工作在欠壓狀態(tài)下電流過(guò)大后，電器設(shè)備自身發(fā)熱加重的有效措施。
[0003]現(xiàn)有的欠壓脫扣器，分永磁型和電磁型二大類。前者因無(wú)“復(fù)位彈簧”，在控制板故障時(shí)，不能自復(fù)位脫扣。后者雖然形式多樣，但多半是單線圈工作方式制。由電磁鐵特性可知，電磁鐵吸合時(shí)的始動(dòng)電壓高(功率大)，保持電壓低(功率小)。因此，以單線圈欠壓脫扣電磁鐵為主體的欠壓脫扣器，要么采用較為復(fù)雜的控制線路，實(shí)現(xiàn)“高一一低”控制，進(jìn)而保證其可靠性(如，一種電磁型欠壓脫扣器-200910183845.8);要么采用直接PWM控制，如，基于PWM控制的欠壓脫扣器-201320798970.1等，對(duì)于單線圈欠壓脫扣器，當(dāng)電網(wǎng)電壓在120%至50%范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，由于單線圈線徑粗、電感小，PWM控制脈沖的占空比變化極大，電網(wǎng)電壓高時(shí)，控制脈寬極窄，同時(shí)還由于斬波電壓高，瞬時(shí)電流大等問(wèn)題存在，特別容易引起功率輸出電路發(fā)熱、失控或過(guò)壓擊穿。
[0004]電磁型欠壓脫扣器及其控制方法-201310655595.X，所公開(kāi)的一種雙線圈欠壓脫扣器，基于微處理器技術(shù)，采用臨界震蕩的整體方案，思路清晰、效果良好。但實(shí)現(xiàn)較為困難，制造工藝要求嚴(yán)，制作成本較高，尤其是采用微處理器之后，特別容易受電磁輻射等干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:為了解決現(xiàn)有欠壓脫扣器啟動(dòng)力小，容易出現(xiàn)不吸合的現(xiàn)象，正常工作時(shí)電磁鐵平均工作電壓不穩(wěn)定、容易發(fā)熱、電路過(guò)于復(fù)雜、抗擾能力弱或?qū)崿F(xiàn)較為困難等技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明提供的一種雙線圈欠壓脫扣器，欠壓電磁鐵設(shè)有二組線圈，一組為強(qiáng)力脫扣線圈，另一組為維持線圈。利用強(qiáng)力脫扣與脫扣維持各自優(yōu)點(diǎn)解決上述問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種雙線圈欠壓脫扣器，包括用于雙向抑制來(lái)自電網(wǎng)和內(nèi)部電路產(chǎn)生的干擾信號(hào)的EMC濾波電路，還包括整流電路、取樣電路、PWM電路、第一開(kāi)關(guān)電路、電源電路、比較電路、門栓電路、微分電路、第二開(kāi)關(guān)電路和雙線圈欠壓電磁鐵；所述的雙線圈欠壓電磁鐵包括保持繞組、強(qiáng)啟動(dòng)繞組和動(dòng)鐵芯。
[0008]所述的整流電路將電網(wǎng)輸入的交流電壓整流為直流電壓，所述的取樣電路對(duì)直流電壓進(jìn)行分壓取樣，所述的PWM電路根據(jù)取樣電壓的大小輸出占空比隨變的方波信號(hào)，所述的第一開(kāi)關(guān)電路驅(qū)動(dòng)雙線圈欠壓電磁鐵中的保持繞組并向電源電路供電同時(shí)接受門栓電路的控制，所述的比較電路將電網(wǎng)電壓取樣信號(hào)和基準(zhǔn)電壓信號(hào)進(jìn)行比較后輸出電平信號(hào)，所述門栓電路將將比較器輸出的低電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為高電平脈沖信號(hào)封鎖PWM脈沖信號(hào)，所述微分電路將電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)傳遞到第二開(kāi)關(guān)電路，所述第二開(kāi)關(guān)電路驅(qū)動(dòng)雙線圈欠壓電磁鐵中的強(qiáng)啟動(dòng)繞組，所述的電源電路將第一開(kāi)關(guān)電路中的主功率器件導(dǎo)通時(shí)段內(nèi)的電流整定為直流電壓供比較電路及PWM電路使用。
[0009]進(jìn)一步，所述的雙線圈欠壓電磁鐵的強(qiáng)啟動(dòng)繞組線圈匝數(shù)少，線徑粗，工作電流大，在電網(wǎng)電壓大于額定電壓的85%時(shí)，單獨(dú)通電60ms以上的脈沖，確保電磁鐵之動(dòng)鐵芯克服復(fù)位彈簧力，即“吸入”，為斷路器提供合閘條件；保持繞組線圈匝數(shù)多，線徑細(xì)，工作電流小，通電狀態(tài)，在強(qiáng)啟動(dòng)繞組作用下，能可靠維持欠壓電磁鐵動(dòng)鐵芯保持吸合狀態(tài)，直至電網(wǎng)電壓小于額定電壓的50%時(shí)，保持繞組控制信號(hào)被切斷，欠壓電磁鐵動(dòng)鐵芯受復(fù)位彈簧力作用，即“彈出”，實(shí)現(xiàn)欠電壓脫扣；保持繞組僅單獨(dú)工作時(shí)，所生產(chǎn)的電磁力不足以克服動(dòng)鐵芯的彈簧力，不會(huì)導(dǎo)致動(dòng)鐵芯吸入。
[0010]進(jìn)一步，電網(wǎng)電壓上電后，第一開(kāi)關(guān)電路處于導(dǎo)通態(tài)，整流后的直流電壓經(jīng)保持繞組——第一開(kāi)關(guān)電路——電源電路，整體電路所需要的供電電壓VCC被逐步建立；逐步升高的供電電壓VCC使得PWM電路開(kāi)始工作，第一開(kāi)關(guān)電路“放大"PWM電路脈沖，在第一開(kāi)關(guān)電路導(dǎo)通期間，電源充電回路仍然按整流后的直流電壓經(jīng)保持繞組一一第一開(kāi)關(guān)電路一一電源電路，VCC電源得以穩(wěn)定。
[0011]進(jìn)一步，所述PWM電路在電源建立之后便開(kāi)始以一頻率振蕩工作，其電路輸出方波的占空比與電網(wǎng)電壓成反比；第一開(kāi)關(guān)電路接受方波控制電磁鐵保持繞組以恒壓方式進(jìn)行工作。
[0012]進(jìn)一步，第一開(kāi)關(guān)電路既接受來(lái)自PWM脈沖信號(hào)，又接受門栓電路的控制；當(dāng)且僅當(dāng)門栓電路輸出一個(gè)控制信號(hào)時(shí)，第一開(kāi)關(guān)電路使得保持繞組停止工作這段時(shí)間。
[0013]進(jìn)一步，在電網(wǎng)電壓小于額定電壓的85%時(shí)，所示比較電路輸出低電平；大于85%時(shí)比較電路翻轉(zhuǎn)輸出高電平；當(dāng)電網(wǎng)電壓小于額定電壓的50%時(shí)比較電路翻轉(zhuǎn)輸出低電平，即比較電路復(fù)位。
[0014]進(jìn)一步，所述微分電路將來(lái)自比較電路的高電平信號(hào)，微分成周期為10ms左右的脈沖信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)所述第二開(kāi)關(guān)電路控制電磁鐵強(qiáng)力線圈導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)吸合。
[0015]進(jìn)一步，所述電網(wǎng)電壓小于額定電壓的50%時(shí)，所述比較電路復(fù)位，一方面為下一次動(dòng)作準(zhǔn)備，另一方面經(jīng)門栓電路轉(zhuǎn)換為一正脈沖，此正脈沖封鎖第一開(kāi)關(guān)電路，使得保持繞組停止工作這個(gè)脈沖時(shí)段；欠壓電磁鐵動(dòng)鐵芯受復(fù)位彈簧力作用“彈出”，實(shí)現(xiàn)欠壓脫扣。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
[0017]本發(fā)明提供一種的電源電路串聯(lián)于第一開(kāi)關(guān)電路中之后，在充分優(yōu)化整體電路的前提下，有效提高電路能效，成本極為低廉、抗干擾能力強(qiáng)、極易制造等優(yōu)點(diǎn)的雙線圈欠壓脫扣器。這種雙線圈欠壓脫扣器既保證了電網(wǎng)電壓在高于額定電壓85%時(shí)的可靠吸合，又保證了電網(wǎng)電壓低于額定電壓50%時(shí)的可靠脫扣。吸合時(shí)，由強(qiáng)啟動(dòng)繞組提供較大電磁力但通電時(shí)間極短，以實(shí)現(xiàn)高可靠吸合；吸合后，由工作電流較小的維持繞組保持吸合狀態(tài)。強(qiáng)啟動(dòng)繞組較大功率與保持繞組較小功率，兩者特點(diǎn)相結(jié)合，既可以實(shí)現(xiàn)高可靠吸合，又兼顧了低功率運(yùn)行保持，可有效避免電磁鐵發(fā)熱。此外，這種雙線圈欠壓脫扣器的電源電路串聯(lián)于第一開(kāi)關(guān)電路中之后，在充分簡(jiǎn)化整體電路的如提下，有效提尚了電路能效。電路整體簡(jiǎn)單，成本低廉、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]圖1是本發(fā)明雙線圈欠壓脫扣器的電路組成模塊示意圖。
[0020]圖2是本發(fā)明雙線圈欠壓脫扣器的實(shí)施例一的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明雙線圈欠壓脫扣器，包括用于雙向抑制來(lái)自電網(wǎng)和內(nèi)部電路產(chǎn)生的干擾信號(hào)的EMC濾波電路，還包括整流電路、取樣電路、PWM電路、第一開(kāi)關(guān)電路、電源電路、比較電路、門栓電路、微分電路、第二開(kāi)關(guān)電路和雙線圈欠壓電磁鐵。所述的整流電路將電網(wǎng)輸入的交流電壓整流為直流電壓，所述的取樣電路對(duì)直流電壓進(jìn)行分壓取樣，所述的PWM電路根據(jù)取樣電壓的大小輸出占空比隨變的方波信號(hào)，所述的第一開(kāi)關(guān)電路驅(qū)動(dòng)雙線圈欠壓電磁鐵中的保持繞組并向電源電路供電同時(shí)接受門栓電路的控制，所述的比較電路將電網(wǎng)電壓取樣信號(hào)和基準(zhǔn)電壓信號(hào)進(jìn)行比較后輸出電平信號(hào)，所述門栓電路將將比較器輸出的低電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為高電平脈沖信號(hào)封鎖PWM脈沖信號(hào)，所述微分電路將電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)第二開(kāi)關(guān)電路，所述第二開(kāi)關(guān)電路驅(qū)動(dòng)雙線圈欠壓電磁鐵中的強(qiáng)啟動(dòng)繞組，所述的電源電路將第一開(kāi)關(guān)電路中的主功率器件導(dǎo)通時(shí)段內(nèi)的電流整定為直流電壓供比較電路及PWM電路使用，所述的雙線圈欠壓電磁鐵由保持繞組、強(qiáng)啟動(dòng)繞組和動(dòng)鐵芯等相關(guān)部件組成。
[0023]所述的雙線圈欠壓電磁鐵由強(qiáng)啟動(dòng)繞組、保持繞組和動(dòng)鐵芯等相關(guān)部件組成。強(qiáng)啟動(dòng)繞組線圈匝數(shù)少，線徑粗，工作電流大，在電網(wǎng)電壓大于額定電壓的85%時(shí)，單獨(dú)通電60ms以上的脈沖，可確保電磁鐵之動(dòng)鐵芯克服復(fù)位彈簧力一一 “吸入”，為斷路器提供合閘條件；保持繞組線圈匝數(shù)多，線徑細(xì)，工作電流小，通電狀態(tài)，在強(qiáng)啟動(dòng)繞組作用下，能可靠維持欠壓電磁鐵動(dòng)鐵芯保持吸合狀態(tài)，直至電網(wǎng)電壓小于額定電壓的50%時(shí)，保持繞組控制信號(hào)被切斷，欠壓電磁鐵動(dòng)鐵芯受復(fù)位彈簧力作用一一 “彈出”，實(shí)現(xiàn)欠電壓脫扣。保持繞組僅單獨(dú)工作時(shí)，所生產(chǎn)的電磁力不足以克服動(dòng)鐵芯的彈簧力，不會(huì)導(dǎo)致動(dòng)鐵芯吸入。
[0024]電網(wǎng)電壓上電后，第一開(kāi)關(guān)電路處于導(dǎo)通態(tài)，整流后的直流電壓經(jīng)保持繞組一一第一開(kāi)關(guān)電路一一電源電路，整體電路所需要的VCC被逐步建立。逐步升高的VCC使得PWM電路開(kāi)始工作，第一開(kāi)關(guān)電路“放大” PWM電路脈沖，在第一開(kāi)關(guān)電路導(dǎo)通期間，電源充電回路仍然按整流后的直流電壓經(jīng)保持繞組一一第一開(kāi)關(guān)電路一一電源電路，VCC電源得以穩(wěn)定。
[0025]所述PWM電路在電源建立之后便開(kāi)始以一頻率振蕩工作，其電路輸出方波的占空比與電網(wǎng)電壓成反比。第一開(kāi)關(guān)電路接受方波控制電磁鐵保持繞組以恒壓方式進(jìn)行工作。
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