专利名称：脉冲励磁电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种脉冲励磁电路，尤其是永磁式高低压断路器、接 触器驱动电路的改进，属于电力设备控制保护技术领域。
背景技术：
近年来出现的永磁式高低压断路器、接触器都是通过脉冲励磁电 路驱动永磁机构中的动铁芯上、下运动实现合闸及分闸基本操作功能
的，关于这方面的专利文献及期刊报导诸多，如ZL专利号 200420078134.7名称为《真空断路器用单线圈永磁机构驱动器》，专 利号ZL 200520076283.4名称为《真空断路器用双线圈永磁机构驱动 器》及专利号ZL200520134145.7名称为《永磁机构驱动控制器》等， 其中大多数电路采用电力电子器件IGBT做为触发元件，结构复杂， 成本高。IGBT对工作环境要求严苛，电路中需有完备的保护措施， 但由于元器件参数匹配的离散性，在长期工作中将受到环境、温度等 诸多因素的影响，其稳定工作的可靠性还很难得到保证。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述不足，独辟思路， 提供一种结构简单、能够长期稳定可靠工作且成本低廉经济实用的脉 冲励磁电路。
为了达到上述目的，本发明创新的以电器元件机械寿命可达百万 次以上的继电器及机械式辅助开关做为回路转换核心的电接触元件 并采取保护措施，以经济耐用的电子器件可控硅做为触发元件，有机 的组合成本电路的正向励磁和电容放电反向励磁回路。
本发明技术方案如下
直流电源的正极与继电器Jl常开点1连接，继电器J2的常开点
6、继电器J3的常开点8与直流电源的负极连接，由继电器J1、 J2、 辅助开关FK.ll控制正向励磁回路的接通、断开与储能。由继电器J3 控制反向励磁回路的接通与断开。在本发明的技术解决方案中，继电 器J1的常开点2、可控硅K1、线圈L、 二极管D3，电容CF串联后接龟源负极，线圈L与二极管D3间的节点3为辅助开关FKll的常 闭点，辅助开关FK11与继电器J2的龠开点5连接，当继电器J1、 J2 与其常开点闭合接通后，成为本电路的正向励磁回路，二极管Dl、 电阻R3、可控硅K2、电容C1串联后跨接在继电器常开点2与线圈 L之间，电阻RJ与电容C1并联，可控硅K1的控制极与电容C1的 正极连接，构成本回路的可控硅K1延时触发电路，压敏电阻RV1与 二极管D1的负极连接后串联电阻R4，与可控硅K2的控制极连接， 构成本回路的低电压截止电路，电容C2跨接在可控硅K2的控制极 与阴极之间，构成本回路的尖脉冲吸收电路，电阻R2、可调电阻W 串联后跨接在可控硅K2控制极与线圈L之间，构成本回路的操作电 压检测电路，电阻R9与二极管D3并联，构成本回路的辅助开关FK11 限流电路，当本回路工作的过程中，辅助开关FK11在外力作用下， 与节点3分离后，线圈L与电容CF间进行能量转换，构成本回路的 充电储能电路。电阻R5、可控硅K3串联后跨接在线圈L与继电器 J3的常开点7之间，当辅助开关FKll由常闭点3切换到常开点4， 继电器J1的常开点l、 2与继电器J2的常开点5、 6由闭合状态变为 断开状态，继电器B与常开点7、 8闭合接通后，成为本电路的反向 励磁回路。二极管D2、电阻R7、电容C3串联后跨接在可控硅K3 的阳极与继电器J3的常开点7之间，电阻R8与电容C3并联，电阻 R6与二极管D2的负极连接后串联可控硅K4，可控硅K4的阴极与 可控硅K3的控制极连接，可控硅K4的控制极与电容C3的正极连接， 构成本回路的可控硅K3延时触发电路。
上述本电路中的可控硅K1延时触发电路的延时触发时间由调整 电阻R3及电容C1的参数整定。
上述本电路中的可控硅K3延时触发电路的延时触发时间由调整 电阻R7及电容C3的参数整定。
上述本电路中的线圈L与电容CF的能量转换参数，由调整线圈 L安匝结构及电容CF的参数整定。
上述本电路中的正向励磁回路的操作电压检测电路，可由调整电 阻R2、可调电阻W的参数精确整定最低操作电压。上述本发明的脉冲励磁电路，对现有技术实施的重大改进之一在
于，正向励磁回路中创新的采用fL械式辅助开关控制线圈L与电容 CF间的能量转换。
上述本发明的脉冲励磁电路，对现有技术实施的重大改进之二在 于，正向励磁及反向励磁回路中巧妙地设置了可控硅延时触发电路， 使得继电器从接通回路通过极其微弱的龟流开始，到接通脉冲工作电 流的这段暂短时间，已经弹性吸收了由于关合引起的机械振动能量， 继电器主触头是在已经稳定可靠关合后才通过回路脉冲工作电流的， 这就避免了继电器在稳定前通过工作电流由于弹跳引起间隙电弧造 成主触头的烧损，从根本上解决了继电器在回路相互转换的工作过程 中切换高电压大电流的技术难题。保证了继电器的使用寿命，从而保 证了该电路的长期工作可靠性。
上述本发明的脉冲励磁电路，对现有技术实施的重大改进之三在 于，正向励磁回路中巧妙地设置了操作电压检测电路，从而可以精确 整定最低操作电压。
本发明电路与现有技术相比，长期工作的稳定性及可靠性显著提高。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。 图1为本发明的脉冲励磁电路的原理图。 掲2为图1实施例的正向励磁回路的工作图。 图3为图1实施例的反向励磁电容放电回路的工作图。
具体实施例方式
图1至图3示出了本发明脉冲励磁电路的原理及其全部工作过程。
对照图l，本实施例中，直流电源220V，电阻R1为200Q、 R2 为600Q、 R3为3kQ、 R4为36kQ、 R5为7Q、 R6为1.5kQ、 R7 为102kQ、 R8为lkQ、 R9为20Q，电容Cl为150yF、 C2为0.1 liF、 C3为3.3iiF、 CF为2200iiF，可控硅K1、 K3触发电流小于 50mA，可控硅K2、 K4触发电流小于50u A，压敏电阻RV1工作电压为150V。本电路中的元件参数可以根据实际工作需要及电源要求 加以调整。
本电路中，直流电源的正极与继电器Jl常闭点1连接，继电器 J2的常开点6、继电器J3的常开点8与直流电源的负极连接。
本电路中，继电器J1的常开点2、可控硅K1、线圈L、 二极管 D3、电容CF串联后接负极，电阻R9与二极管D3并联。
本电路中，线圈L与二极管D3间的节点3为辅助开关FK11的 常闭点，辅助开关FK11与继电器J2的常开点5连接。
本电路中，二极管D1、电阻R3、可控硅K2、电容C1串联后跨 接在继电器常开点2与线圈L之间，电阻R1与电容C1并联，可控 硅Kl的控制极与电容Cl的正极连接，压敏电阻RV1与二极管Dl 的负极连接后串联电阻R4，与可控硅K2的控制极连接，电容C2跨 接在可控硅K2的控制极与阴极之间，电阻R2、可调电阻W串联后 跨接在可控硅K2控制极与线圈L之间，电阻R9与二极管D3并联。
本电路中，电阻R5、可控硅K3串联后跨接在线圈L与继电器 J3的常开点7之间，二极管D2、电阻R7、电容C3串联后跨接在可 控硅K3的阳极与继电器J3的常开点7之间，电阻R8与电容C3并 联，电阻R6与二极管D2的负极连接后串联可控硅K4，可控硅K4 的阴极与可控硅K3的控制极连接，可控硅K4的控制极与电容C3 的正极连接。
再对照图l，当继电器J1、 J2与其常开点l、 2和5、 6闭合接通 的瞬时，已构成本电路的正向励磁回路，如图2所示。此时刻线圈L 相当于开路，继电器Jl、 J2主触头在无电流接通状态下完成机械关 合。此时刻后，可控硅K1延时触发电路开始工作，电阻R4的支路 导通，可控硅K1、 K2尚处截止状态，当流经电阻R2、可调电阻W 的电流所产生的电压降高于可控硅K2控制极的阀值电压时可控硅 K2导通。本回路的最低操作电压可通过调节可调电阻W精确整定。 本实施例中压敏电阻RV1可阻止150V以下干扰电压进入可控硅K2 控制极。电容C2并接在可控硅K2控制极与阴极之间可吸收尖脉冲 干扰信号的能量。可控硅K2导通后，电阻R3、电容C1组成RC充
7电回路，当电容C1电压升高到可控硅K1控制极的阀值电压时，可 控硅K1导通。其延时时间由调整电阻R3、电容C1的参数整定。可 控硅K1导通后，工作电流经继电器J1常开点1、 2、线圈L、继电 器J2常开点5、 6后入负极。在此工作过程中，辅助开关FK11在外 力作用下与本电路节点3分离的膦时，电容CF的电压仍为零，辅助 开关FK11触点电流很小，此时刻后，线圈L将磁场能量转换成电能 储入电容CF做为反向励磁回路的工作电源，当电容CF的电压高于 电源电压时反向截止可控硅Kl、 K2。辅助开关FKll转换到常开点4 后，继电器Jl、 J2在无接通电流状态下由外电路控制从闭合状态转 回到常开状态，至此本电路完成了正向励磁回路的接通、断开、储能 的全部工作过程。线圈L与电容CF间的能量转换参数，可由调整线 圈L安匝结构及电容CF的参数整定。
对于特殊情况，当辅助开关FK11与节点3分离后又在外力作用 下返回与节点3连接，电阻R9与二极管D3并联限制了辅助开关FKll 触点接通的电流值，保护了触点。
当继电器J3与常开点7、 8闭合接通的瞬时，电容CF为工作电 源，已构成本电路的反向励磁回路，如图3所示。此时刻线圈L相当 于开路，继电器J3主触头在无电流接通的状态下完成机械关合。此 时刻后，可控硅K3延时触发电路开始工作，可控硅K3、 K4尚处截 止状态，电阻R7支路导通后分流，电流分别流经电容C3，电胆R8 及可控硅K4的控制极后又流经可控硅K3的控制极，由于电容C3 开始通流的瞬间相当于短路，故此时流经继电器J3主触头的电流最 大值近似为电容CF的电压与电阻R7的比值。本实施例中，电阻R7 支路的最大电流约为2.16mA，可控硅K4触发电流最大值50u A， 随着通流时间，电容C3与可控硅K4控制极的电位同步升高到流经 可控硅K4控制极的电流达到触发值时，可控硅K4先导通，可控硅 K4导通的瞬间流经电阻R6、可控硅K3控制极的电流大于50mA， 可控硅K3导通，电容CF的工作电流通过线圈L反向励磁，待电流 放掉后，可控硅K4、 K3自行截止，继电器J3在外电路控制下由关 合状态转换回到常开状态，至此本回路完成了反向励磁回路的全部工作过程。可控硅K3的延时触发时间，可由调整电阻R7及电容C3的
参数整定。
哮上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式，凡采用等同替 换或等效变换形式的技术方案，均为本发明要求保护的范围内。
权利要求
1、一种脉冲励磁电路，其中直流电源的正极与继电器J1常开点(1)连接，继电器J2的常开点(6)、继电器J3的常开点(8)与直流电源的负极连接，由继电器J1、J2、辅助开关FK(11)控制正向励磁回路的接通、断开与储能；由继电器J3控制反向励磁回路的接通与断开；其特征在于继电器J1的常开点(2)、可控硅K1、线圈L、二极管D3，电容CF串联后接电源负极，线圈L与二极管D3间的节点(3)为辅助开关FK(11)的常闭点，辅助开关FK(11)与继电器J2的常开点(5)连接，当继电器J1、J2与常开点(1、2)、(5、6)闭合接通后成为本电路的正向励磁回路，二极管D1、电阻R3、可控硅K2、电容C1串联后跨接在继电器常开点(2)与线圈L之间，电阻R1与电容C1并联，可控硅K1的控制极与电容C1的正极连接，构成本回路的可控硅K1延时触发电路，压敏电阻RV1与二极管D1的负极连接后串联电阻R4，与可控硅K2的控制极连接，构成本回路的低电压截止电路，电容C2跨接在可控硅K2的控制极与阴极之间，构成本回路的尖脉冲吸收电路，电阻R2、可调电阻W串联后跨接在可控硅K2控制极与线圈L之间，构成本回路的操作电压检测电路，电阻R9与二极管D3并联，构成本回路的辅助开关FK(11)限流电路，当本回路工作的过程中，辅助开关FK(11)在外力作用下，与节点(3)分离后，线圈L与电容CF间进行能量转换，构成本回路的充电储能电路；电阻R5、可控硅K3串联后跨接在线圈L与继电器J3的常开点(7)之间，当辅助开关FK(11)由常闭点(3)切换到常开点(4)，继电器J1、J2再由常开点(1、2)、(5、6)的闭合状态变为断开状态，继电器J3与常开点(7、8)闭合接通后，成为本电路的反向励磁回路，二极管D2、电阻R7、电容C3串联后跨接在可控硅K3的阳极与继电器J3的常开点(7)之间，电阻R8与电容C3并联，电阻R6与二极管D2的负极连接后串联可控硅K4，可控硅K4的阴极与可控硅K3的控制极连接，可控硅K4的控制极与电容C3的正极连接，构成本回路的可控硅K3延时触发电路。
2、根据权利要求1所述的脉冲励磁电路，其特征在于可控硅Kl延时触发电路的延时触发时间由调整电阻R3及电容C1的参数整定。
3、 根据权利要求1所述的脉冲励磁电路，其特征在于可控硅K3延时触发电路的延时触发时间由调整电阻R7及电容C3的参数整定。
4、 根据权利要求1所述的脉冲励磁电路，其特征在于线圈L与电容CF的能量转换参数，由调整线圈L安匝结构及电容CF的参 数整定。
5、 根据权利要求1所述的脉冲励磁电路，其特征在于正向励 磁回路的操作电压检测电路，可由调整电阻R2、可调电阻W的参数 精确整定最低操作电压。
全文摘要
本发明涉及一种脉冲励磁电路，属于电力设备控制保护技术领域。该电路由继电器做为控制工作回路相互转换的核心元件、可控硅做为触发元件，有机的组合成控制回路、正向励磁电容充电储能回路和电容放电反向励磁回路。并在回路中巧妙地设置了可控硅延时触发电路、电容稳压储能电路、电容续流电路、可控硅触发信号截止电路。继电器相互转换回路的瞬间，主触头仅通过极其微弱的电流，继电器稳定后才通过脉冲工作电流，从根本上解决了继电器切换大电流的技术难题，使得其电寿命与机械寿命极其相近。本发明与现有技术相比，其长期工作的稳定性与可靠性显著提高。
文档编号H01H9/54GK101425429SQ200710168269
公开日2009年5月6日 申请日期2007年10月31日 优先权日2007年10月31日
发明者浩 吕, 吕永祥 申请人:吉林永大电气开关有限公司