线圈绕组温升检测电路、电磁铁控制装置、断路器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种线圈绕组温升检测电路，属于电气测量【技术领域】。该线圈绕组温升检测电路包括：取样电阻，其与所述线圈绕组串联且阻值远小于线圈绕组阻值；电压取样电路，用于对所述取样电阻两端电压以及线圈绕组与取样电阻所串联成的支路两端电压进行测量；温升处理单元，用于根据电压取样电路所测量的数据，计算所述线圈绕组的热态电阻，并根据所述线圈绕组的热态电阻及温度系数计算得到所述线圈绕组的温升。本实用新型还公开了一种电磁铁控制装置及一种断路器。本实用新型不需要使用温度传感器即可实现对线圈绕组温升的准确测量，且结构简单，实现成本低。
【专利说明】线圈绕组温升检测电路、电磁铁控制装置、断路器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种线圈绕组温升检测电路，尤其涉及一种不需要温度传感器的线圈绕组温升检测电路，属于电气测量【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着断路器技术的快速发展，配电要求越来越高，断路器的功能越来越多，断路器内部附件也越来越多，附件的可靠性直接关系到断路器的可靠性。现有断路器中的合分闸操作机构等附件大多使用电磁铁来驱动动作执行机构。
[0003]电磁铁作为断路器的内部附件，工作中需要考虑两方面温度要求:环境温度和电磁铁温升。电磁铁工作会导致温度升高，输入功率越大则温度越高。电磁铁在高温下工作，严重的甚至使电磁铁损坏。因此有必要对电磁铁绕组线圈温升进行监测。现有绕组线圈的温升测量通常采用温度传感器实现或者根据绕组线圈的冷热态电阻及其温度系数测量得至IJ。然而绕组线圈的热态电阻的测量目前尚无较好的解决方法。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种线圈绕组温升检测电路，不需要温度传感器，且具有结构简单、测量结果准确的优点。
[0005]本实用新型具体采用以下技术方案:
[0006]一种线圈绕组温升检测电路，包括:
[0007]取样电阻，其与所述线圈绕组串联且阻值远小于线圈绕组阻值；
[0008]电压取样电路，用于对线圈绕组与取样电阻所串联成的支路两端电压进行测量；
[0009]温升处理单元，用于根据取样电阻两端电压以及电压取样电路所测量的数据，得到所述线圈绕组的温升。
[0010]根据本发明的发明思路还可以得到一种电磁铁控制装置及一种断路器，具体如下:
[0011]一种电磁铁控制装置，包括用于检测所述电磁铁的线圈绕组温升的线圈绕组温升检
[0012]测电路，所述线圈绕组温升检测电路为以上技术方案所述线圈绕组温升检测电路。
[0013]一种断路器，包括至少一个动作执行机构以及用于驱动该动作执行机构的电磁铁、电磁铁控制装置，所述电磁铁控制装置为上述电磁铁控制装置。
[0014]相比现有技术，本实用新型具有以下有意义效果:
[0015]本实用新型不需要使用温度传感器即可实现对线圈绕组温升的准确测量，且结构简单，实现成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为【具体实施方式】中所述电磁铁控制装置的原理示意图；
[0017]图2为图1所示电磁铁控制装置的实际电路图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明:
[0019]本实用新型的思路是设置一个与待测线圈绕组串联且其阻值远小于线圈绕组阻值的取样电阻，通过测量取样电阻两端电压以及线圈绕组与取样电阻所串联成的支路两端电压得到线圈绕组的热态电阻，进而实现对待测线圈绕组温升的检测。
[0020]图1显示了一种采用本实用新型线圈绕组温升检测电路的电磁铁控制装置的基本结构原理，如图1所示，该电磁铁控制装置包括与外部电源连接的电源电路，电压取样电路，与电磁铁连接的用于断开与接通电磁铁线圈回路的电子开关S，与电子开关S连接的取样电阻R，与取样电阻R、电压取样电路连接用于检测电磁铁线圈温升的温升处理单元，与温升处理单元和电子开关S连接，并受温升处理单元控制从而用于断开与接通电子开关S的动作控制电路，电源电路为温升处理单元、动作控制电路提供电源。
[0021]控制开关SBl接通后，电源电压Ul由电源电路转换成低压电压U2作为动作控制电路、温升处理单元的工作电源，电压取样电路将电压U I按比例转换成取样电压U 4送入温升处理单元进行电压检测，同时动作控制电压发送指令使电子开关S导通，使电磁铁L吸合，产生电磁铁电流I，电流I在取样电阻R上产生可实时反映电流I大小的电压队送入温升处理单元，电压取样电路实时检测电磁铁控制电压U1和取样电阻R两端电压U 3，温升处理单元通过计算判断线圈温度是否超过正常使用温度，当检出电磁铁超过正常使用温度，温升处理单元使动作控制电路控制电子开关S动作，断开电磁铁线圈的工作电路，同时发出电磁铁超温报警信号，提示工作人员检修，达到保护和监控电磁铁线圈的目的。
[0022]取样电阻R与电磁铁线圈串联，其阻值R远小于线圈电阻(不影响电磁铁吸合)，两者阻值通常相差两个量级或更多，温升处理单元检测取样电阻R两端电压U3，通过计算I=U3/R可得电磁铁线圈中的电流I。温升处理单元根据电磁铁控制电压U1与电流I可计算R总=U1/!得到检测线路中的总电阻R，即总电阻为R总=U1XI^U3，则此时电磁铁线圈的热态电阻R' = U1XRzU-R,温升处理单元再根据公式R(t)=R(0) (1+at)，可得出电磁铁此时温度t= (R(t)-R(O))/ ( R(O)X α )，其中R(t)为t°C时线圈电阻值，R(O)为(TC时线圈电阻值，α为电阻温度系数，此时刻温升处理单元计算得出的电磁铁线圈的热态电阻为V，则电磁铁线圈绕组此时温度t= (R' -R(O) )/ ( R(O) X α )。需要特别指出的是，上述技术方案中，热态电阻的计算以及根据热态电阻及电阻温度系数计算温升均为现有成熟技术，并非本实用新型所要保护的技术方案。
[0023]图2为上述电磁铁控制装置的一种具体实现电路，如图2所示，动作控制电路与温升处理单元由控制芯片MCU实现，控制芯片MCU的El脚为电源输入端，控制芯片MCU的Ε2脚用于检测电源输入端电压U1，控制芯片MCU的Ε3脚用于控制电子开关S，控制芯片MCU的Ε4脚用于测量取样电阻Rl两端电压U3，控制芯片MCU的Ε5脚用于发出超温故障信号。电压取样电路由电阻R3、电阻R4构成，电源电路由电阻R2，电容Cl构成，本实用新型的电子开关S为MOS管Ql，电磁铁线圈为L。
[0024]控制开关SBl接通后，电源电压U1经电阻R2、电容Cl变换成低压电压U 2为提供控制芯片MCU提供工作电源，并且电源电压U1经电阻R3、电阻R4按比例分压后转换成电压U4提供给供控制芯片MCU进行电压值检测，此时控制芯片MCU发送命令使MOS管Ql导通，电磁铁L吸合，流过电磁铁线圈的电流I在取样电阻Rl上形成电压U3，电压U3经控制芯片MCU的E4脚送入控制芯片MCU，再由控制芯片MCU根据U3和Rl的值计算出电流I的大小，然后结合已知的电磁铁参数，用公式R(t)=R(0) (1+at)，计算出电磁铁线圈上的温度。
[0025]设输入电源电压U1Saczsov,电磁铁线圈l在ο度时的电阻为2ΚΩ，取样电阻Ri为10Ω，若在正常使用过程中，温升处理单元测得U1电压为228V，U3电压为0.8V，从而计算出线圈中实际电流为I=U3/R1=0.08A,此时电磁铁线路中总电阻R总=^/1=2850 Ω，则电磁铁线圈此时热态电阻为V =? - R1=2840Q，此时电磁铁线圈的温度t= (R' -2000)/(2000 X 0.0039) =1080C，本实用新型以纯铜的电阻温度系数为0.0039/°C为例。若控制芯片MCU设置的线圈正常工作温度上限为100°C，而此时温升处理单元检测出电磁铁线圈实际温度t为108°C，超过100°C，所以控制芯片MCU将发送指令断开电子开关MOS管SI并由控制芯片MCU的E5脚发出报警信号使指示灯DS或共他报警装置发出电磁铁超温报警。控制芯片MCU可采用C51系列。
[0026]本实用新型的电磁铁控制装置可广泛应用于使用电磁铁驱动执行机构动作的各种场合，例如，断路器中利用电磁铁驱动的合分闸等操作机构，即可采用本实用新型的电磁铁控制装置，实现对电磁铁线圈绕组温升的实时监控并根据监控结果进行相应的控制。
【权利要求】
1.一种线圈绕组温升检测电路，其特征在于，包括: 取样电阻，其与所述线圈绕组串联且阻值远小于线圈绕组阻值； 电压取样电路，用于对线圈绕组与取样电阻所串联成的支路两端电压进行测量；温升处理单元，用于根据取样电阻两端电压以及电压取样电路所测量的数据，得到所述线圈绕组的温升。
2.如权利要求1所述线圈绕组温升检测电路，其特征在于，所述温升处理单元为C51系列 MCU。
3.一种电磁铁控制装置，包括用于检测所述电磁铁的线圈绕组温升的线圈绕组温升检测电路，其特征在于，所述线圈绕组温升检测电路为权利要求1或2所述线圈绕组温升检测电路。
4.一种断路器，包括至少一个动作执行机构以及用于驱动该动作执行机构的电磁铁、电磁铁控制装置，其特征在于，所述电磁铁控制装置为权利要求3所述电磁铁控制装置。
5.如权利要求4所述断路器，其特征在于，所述动作执行机构为合分闸操作机构。
【文档编号】G01K7/16GK204214565SQ201420711131
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年11月24日 优先权日:2014年11月24日
【发明者】朱冬明, 俞晓峰, 周敏琛 申请人:常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂）