专利名称：机电式接触器电路断路器典型设备的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种控制装置，它用于带有可分断电源触头的机电式接触器电路断路器型设备。它包括一个电磁铁，电磁铁装有一个控制线圈用于精确打开和关闭触头；一个电磁铁，具有一个跳闸线圈用于在出现电故障的情况下打开触头；一个用于线圈的电源。
众所公知，当一个机电式接触器装置的控制电磁铁必须关闭其触点时，该机电式接触器装置需要一个相当大的电流消耗；然而，当触点保持在闭合状态时，电流消耗应尽可能最小，。
人们希望机电式接触器电路的断路器设备的控制线圈和跳闸线圈的控制和电源尽可能的简单。
本发明的目的是使机电式接触器电路断路器设备的控制设备的消耗最小化，同时简化该设备的制造。
根据本发明，精确控制电磁铁是双稳态型的，跳闸电磁铁是单稳态型的；双向开关的H桥与控制线圈连接，跳闸开关与跳闸线圈是串联的；关闭控制线圈的能源是一个外部电压源，而打开控制线圈和跳闸线圈的能源是由电容器组成的，该电容器与线圈并联。
最好是，控制电路首先作用于桥式双向开关，使开关电流以正向或反向通过控制线圈，然后由分别与控制线圈和跳闸线圈连接的传感器测量的电流作用于跳闸开关。
其优点是，由于控制电路顺序控制双向开关和跳闸开关，在出现故障时，就使电容首先放电到跳闸线圈。
在一个具有很好的安全性的实施例中，一个正常时是打开的电容器与控制线圈及其开关桥并联，一个故障时打开的电容器与跳闸线圈并联安装，跳闸线圈首先通过一个第一二极管连到桥和正常打开电容的正极，其次通过一个第二二极管连到故障打开电容的正极，两个二极管的阴极的公共点相对，连到跳闸线圈。
最好是，电流传感器是电阻，与双向开关桥和跳闸开关相连，从而只用控制电路单个输入端。
本发明的一个非限制实施例的描述将结合附图给出。
图1是根据本发明的控制设备的图。
图2示出该设备的一个变化实施例。
图3示出该变化实施例的细节。
图1中的设备被设计成控制一个具有可分断电源触头的机电式接触器电路断路器设备。为了精确地打开和关闭触头，该设备包括一个双稳态型的电磁铁E1，它有一个线圈L1和一个可动的电枢(未示出)，它被永磁体保持在两个稳定端部位置上；该设备还包括一个单稳态跳闸电磁铁E2，对于它只示出线圈L2，和它一起工作的打开机构未示出，它在至少一个由触点控制的电源线出现电故障的情况下，可快速打开触点。电磁铁E1通过在任何一个方向中流过线圈L1的电流被切换到它的稳定状态之一。
控制设备10由外部DC或整流电源通过两个导体1,2供电，电压为V，两个导体1,2分别具有高和低电位，用开/关开关I0连续控制；在高端导体1上有一个非返回二极管D0，还可以可选择地有一个电压适合和能耗限制装置3(见图2)；线圈L1,L2和一个开关电容C1在电导体1,2之间并联布置。设备3避免电流峰值，并提供一个最小电容充电时间。
为了控制在线圈L1中的电流循环，该设备包括一个电子开关H桥11，和线圈L1相连。它还包括一个控制电路12，它由电压V供电，它首先控制在桥11中的开关T1-T4，然后控制与L2线圈并联的开关T5。例如，开关T1-T4可以是与线圈L1串联的晶体管，从而当晶体管T1,T4被导通，晶体管T3,T2被关断时，电源电流单方向地经导体1,2流过L1；当T1,T4被关断，T3,T2被导通时，电流以另一个方向流动。恢复二极管D1-D4分别与开关T1-T4联接，开关T5与恢复二极管D5连接。桥11可以集成在电路12中。
电流传感器13用于检测流过双稳态电磁铁的线圈L1的电流。这个传感器可以由位置敏感电阻构成；因此例如桥11底部开关的负极可以连接到电阻R1的一端，并与控制电路12的输入端12C相连，而电阻R1的另一端被连到电源电压的负极，因而又连到了二极管D2,D4的阳极。电流传感器14与跳闸线圈L2串联，这个线圈可以是一个电阻R2，它测量跳闸线圈中的电流，这个电阻连到控制电路12的输入端。
控制电路12通过接线12a连到一个电压分压器R3,R4的中点，该分压器在导体1,2之间，以便迅速地注意到存在某个门限之上的电压或某个门限之下的电压降。控制电路12通过连线12b由电容C2供电，电容器C2在导体1,2之间，通过二极管D7连到导体1上。电路12通过输入端12c连到电流传感器13，通过输入端12d连到电流传感器14，通过输出端12e,12f分别造到晶体管T1-T4和晶体管T5控制输入端。一个附加连线12g连到桥11或电容器C1的正极上，以检测电容器的充电。控制电路可以检测电容器C1的充电斜率以确定是否它在运行。
在图3所示的优选实施例中，测量电阻R1的负极首先被连到跳闸开关T5，然后通过测量电阻R2连到负导体2；类似地，具有控制电路12的输入端12d的链路可能被限制，所需要的是使用控制电路的单个输入端12c，使能够检测流过两个线圈的电流。
上述设备的操作如下。
在t0时刻，当开/关开关I0关闭时，电容器C1从外部电源A开始通过一个限制电阻或另一个电流限制设备(如设备3)充电，C2也是这样；当在A1和A2之间的电位差大于最初确定的门限值V1且C1被充电时，在t1时刻控制电路12被启动。控制电路然后关闭T1和T4，然后执行T1的一系列控制的开和关，以便以电流脉中的方式在线圈L1中以正向循环所需要的能量；当T1被关闭时，电流通过T1,L1,T4和R1；当T1被打开时，电流通过L1,T4,R1,D2。在T1打开期间，由于D7二极管的存在，C1的放电不影响C2。在由电路12确定的时刻t2，电路12使晶体管T1-T4停止工作；由于它的双稳态特性，只要开/关开关I0保持关闭，电磁铁保持在其关闭状态，电源触头保持关闭。
由于线圈L1不需要任何保持电流，只需要简单地补偿损耗和继续控制电路的操作；如果有设备3，它就限制了电源电流的水平。
在时刻t3，通过打开开/关开关I0，电源触头可以被精确地打开；控制电路12依据其连线12a检测何时电源电压降至门限V3以下，同时通过电容C2继续供电。电路12连续地或以调制方式打开开关T1和T4，和关闭开关T2和T3。因而从电容C1输出的电流以反向通过线圈L1，线圈L1的电枢改变位置，结果是电源触头被打开。电容C1的值使它能比电容器C2放电快，从而控制电路保持运行直到触点打开。当电压再次降到低于最小门限V4，在时刻t4电路12阻断开关T2和T3。
当由连接到电源电路的电流传感器测得诸如过流的电路故障时，控制电路12在它的输入端12c接收一个相应的信号；因此，它使开关T1-T4停止工作，使晶体管T5导通，这样在电容C1中的电流通过线圈L2，启动打开机械。电路12然后使晶体管T2-T3导通，使电流在线圈L1中流过，能够把控制电磁铁处于保证触点打开的状态；在此时，晶体管T5可以被阻断，以检查电容C1的放电电平。可以响应于随着开关I0的关闭在线圈L1中电流的减少，开始同样的打开顺序。
在图2所示的实施例中，电压V首先通过二极管D6被施加到H桥10和电容C1上，其次通过一个二极管D′6加到附加电容器C′1。因此电容C1和C′1分别通过设备3的电阻和通过二极管D6和D′6充电。电容C1,C′1的正极端通过相对的2个二极管D8,D9连接到跳闸线圈L2的高端，其中阴极的公共点用B1标注的。打开支路L2,T5,R2的低电位点用B2标注。控制电路12在B1和B2之间，这个设备的优点是如果在任一电容器中有故障，它可以补救误动作的危险，。
因此，当需要开关设备去打开触点时，如果电容C1是打开的，控制电路12检测到在线圈L1和电阻R1中无电流时，然后使T5导通；电容C′1通过二极管D9放电到跳闸线圈L2以打开触头。如果电容C′1是打开的，在电源电路中发生一个故障(例如短路)，电容C1通过二极管D8代替C′1，为线圈L2供电和打开触头。如果在设备操作时电容C′1进入短路，相对的二极管D8,D9隔离短路电容和电容C1，一旦T5关闭，然后电容C1可以为线圈L2供电。应该注意与点B1连接的控制电路12能经受在C1和C′1端上的最大电压。
权利要求
1．一种控制设备，用于带有可分断电源触头的机电式接触器电路断路器设备，它包括一个电磁铁，具有一个控制线圈用于精确开和关触头；一个电磁铁，具有一个跳闸线圈用于在出现故障的情况下打开触头；一个用于线圈的电源，其特征在于所述的精确控制电磁铁(E1)是双稳态型的，所述的跳闸电磁铁(E2)是单稳态型的；双向开关桥(11)，与所述的控制线圈(L1)连接，一个打开开关(T5)与所述的跳闸线圈(L2)串联；关闭控制线圈(L1)的能源是外电压源(V)，用于打开控制线圈(L1)和跳闸线圈(L2)的能源由与线圈(L1,L2)并联的电容(C1；C1,C′1)组成。
2．根据权利要求1所述的设备，其特征在于一个控制电路(12)首先作用于所述桥的双向开关(T1-T4)，以在所述的控制线圈(L1)中以任一方向循环开关电流，其次根据由分别与控制线圈(L1)和跳闸线圈(L2)连接的传感器(13,14)测量的电流，作用于跳闸开关(T5)；所述的控制电路(12)顺序控制双向开关(T1-T4)和跳闸开关(T5)，从而在故障情况下，优先从电容C1放电到跳闸线圈(L2)。
3．如权利要求1所述的设备，其特征在于一个正常打开电容(C1)与所述的控制线圈(L1)及其开关桥(11)并联，一个故障打开电容(C′1)与所述的跳闸线圈(L2)并联，所述的跳闸线圈首先通过一个第一二极管(D8)连到所述的桥和所述的正常打开电容的正极，其次通过一个第二二极管(D9)连到所述的故障打开电容的正极，两个二极管的阴极的公共点(B1)相对，连到跳闸线圈(L2)。
4．如权利要求1所述的设备，其特征在于所述的电流传感器(13,14)是一个电阻桥(R1,R2)，首先连到双向开关桥(11)和跳闸开关(T5)，然后连接到所述的控制电路(12)的单个输入端(12c)。
5．如权利要求1所述的设备，其特征在于所述的控制电路(12)能通过调制脉中控制双向开关(T1-T4)。
6．如权利要求1所述的的设备，其特征在于所述的控制电路(12)包括一个损耗减少设备(3)。
全文摘要
控制设备,包括一个双稳态型电磁铁,用于精确控制电源触头,一个单稳态跳闸电磁铁用于在故障情况下打开触头。双稳电磁铁线圈L
文档编号H01H47/02GK1224226SQ9812693
公开日1999年7月28日 申请日期1998年10月24日 优先权日1998年10月24日
发明者吉勒斯·鲍兰德, 让－克里斯托弗·坎伊, 阿兰·古塞特, 菲利普·吉伯特 申请人:施耐德电器公司