線圈繞組溫升檢測電路、電磁鐵控制裝置、斷路器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種線圈繞組溫升檢測電路，屬于電氣測量【技術(shù)領(lǐng)域】。該線圈繞組溫升檢測電路包括：取樣電阻，其與所述線圈繞組串聯(lián)且阻值遠小于線圈繞組阻值；電壓取樣電路，用于對所述取樣電阻兩端電壓以及線圈繞組與取樣電阻所串聯(lián)成的支路兩端電壓進行測量；溫升處理單元，用于根據(jù)電壓取樣電路所測量的數(shù)據(jù)，計算所述線圈繞組的熱態(tài)電阻，并根據(jù)所述線圈繞組的熱態(tài)電阻及溫度系數(shù)計算得到所述線圈繞組的溫升。本實用新型還公開了一種電磁鐵控制裝置及一種斷路器。本實用新型不需要使用溫度傳感器即可實現(xiàn)對線圈繞組溫升的準確測量，且結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)成本低。
【專利說明】線圈繞組溫升檢測電路、電磁鐵控制裝置、斷路器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種線圈繞組溫升檢測電路，尤其涉及一種不需要溫度傳感器的線圈繞組溫升檢測電路，屬于電氣測量【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著斷路器技術(shù)的快速發(fā)展，配電要求越來越高，斷路器的功能越來越多，斷路器內(nèi)部附件也越來越多，附件的可靠性直接關(guān)系到斷路器的可靠性?，F(xiàn)有斷路器中的合分閘操作機構(gòu)等附件大多使用電磁鐵來驅(qū)動動作執(zhí)行機構(gòu)。
[0003]電磁鐵作為斷路器的內(nèi)部附件，工作中需要考慮兩方面溫度要求:環(huán)境溫度和電磁鐵溫升。電磁鐵工作會導(dǎo)致溫度升高，輸入功率越大則溫度越高。電磁鐵在高溫下工作，嚴重的甚至使電磁鐵損壞。因此有必要對電磁鐵繞組線圈溫升進行監(jiān)測?，F(xiàn)有繞組線圈的溫升測量通常采用溫度傳感器實現(xiàn)或者根據(jù)繞組線圈的冷熱態(tài)電阻及其溫度系數(shù)測量得至IJ。然而繞組線圈的熱態(tài)電阻的測量目前尚無較好的解決方法。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種線圈繞組溫升檢測電路，不需要溫度傳感器，且具有結(jié)構(gòu)簡單、測量結(jié)果準確的優(yōu)點。
[0005]本實用新型具體采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種線圈繞組溫升檢測電路，包括:
[0007]取樣電阻，其與所述線圈繞組串聯(lián)且阻值遠小于線圈繞組阻值；
[0008]電壓取樣電路，用于對線圈繞組與取樣電阻所串聯(lián)成的支路兩端電壓進行測量；
[0009]溫升處理單元，用于根據(jù)取樣電阻兩端電壓以及電壓取樣電路所測量的數(shù)據(jù)，得到所述線圈繞組的溫升。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明思路還可以得到一種電磁鐵控制裝置及一種斷路器，具體如下:
[0011]一種電磁鐵控制裝置，包括用于檢測所述電磁鐵的線圈繞組溫升的線圈繞組溫升檢
[0012]測電路，所述線圈繞組溫升檢測電路為以上技術(shù)方案所述線圈繞組溫升檢測電路。
[0013]一種斷路器，包括至少一個動作執(zhí)行機構(gòu)以及用于驅(qū)動該動作執(zhí)行機構(gòu)的電磁鐵、電磁鐵控制裝置，所述電磁鐵控制裝置為上述電磁鐵控制裝置。
[0014]相比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有以下有意義效果:
[0015]本實用新型不需要使用溫度傳感器即可實現(xiàn)對線圈繞組溫升的準確測量，且結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)成本低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為【具體實施方式】中所述電磁鐵控制裝置的原理示意圖；
[0017]圖2為圖1所示電磁鐵控制裝置的實際電路圖。

【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進行詳細說明:
[0019]本實用新型的思路是設(shè)置一個與待測線圈繞組串聯(lián)且其阻值遠小于線圈繞組阻值的取樣電阻，通過測量取樣電阻兩端電壓以及線圈繞組與取樣電阻所串聯(lián)成的支路兩端電壓得到線圈繞組的熱態(tài)電阻，進而實現(xiàn)對待測線圈繞組溫升的檢測。
[0020]圖1顯示了一種采用本實用新型線圈繞組溫升檢測電路的電磁鐵控制裝置的基本結(jié)構(gòu)原理，如圖1所示，該電磁鐵控制裝置包括與外部電源連接的電源電路，電壓取樣電路，與電磁鐵連接的用于斷開與接通電磁鐵線圈回路的電子開關(guān)S，與電子開關(guān)S連接的取樣電阻R，與取樣電阻R、電壓取樣電路連接用于檢測電磁鐵線圈溫升的溫升處理單元，與溫升處理單元和電子開關(guān)S連接，并受溫升處理單元控制從而用于斷開與接通電子開關(guān)S的動作控制電路，電源電路為溫升處理單元、動作控制電路提供電源。
[0021]控制開關(guān)SBl接通后，電源電壓Ul由電源電路轉(zhuǎn)換成低壓電壓U2作為動作控制電路、溫升處理單元的工作電源，電壓取樣電路將電壓U I按比例轉(zhuǎn)換成取樣電壓U 4送入溫升處理單元進行電壓檢測，同時動作控制電壓發(fā)送指令使電子開關(guān)S導(dǎo)通，使電磁鐵L吸合，產(chǎn)生電磁鐵電流I，電流I在取樣電阻R上產(chǎn)生可實時反映電流I大小的電壓隊送入溫升處理單元，電壓取樣電路實時檢測電磁鐵控制電壓U1和取樣電阻R兩端電壓U 3，溫升處理單元通過計算判斷線圈溫度是否超過正常使用溫度，當檢出電磁鐵超過正常使用溫度，溫升處理單元使動作控制電路控制電子開關(guān)S動作，斷開電磁鐵線圈的工作電路，同時發(fā)出電磁鐵超溫報警信號，提示工作人員檢修，達到保護和監(jiān)控電磁鐵線圈的目的。
[0022]取樣電阻R與電磁鐵線圈串聯(lián)，其阻值R遠小于線圈電阻(不影響電磁鐵吸合)，兩者阻值通常相差兩個量級或更多，溫升處理單元檢測取樣電阻R兩端電壓U3，通過計算I=U3/R可得電磁鐵線圈中的電流I。溫升處理單元根據(jù)電磁鐵控制電壓U1與電流I可計算R總=U1/!得到檢測線路中的總電阻R，即總電阻為R總=U1XI^U3，則此時電磁鐵線圈的熱態(tài)電阻R' = U1XRzU-R,溫升處理單元再根據(jù)公式R(t)=R(0) (1+at)，可得出電磁鐵此時溫度t= (R(t)-R(O))/ ( R(O)X α )，其中R(t)為t°C時線圈電阻值，R(O)為(TC時線圈電阻值，α為電阻溫度系數(shù)，此時刻溫升處理單元計算得出的電磁鐵線圈的熱態(tài)電阻為V，則電磁鐵線圈繞組此時溫度t= (R' -R(O) )/ ( R(O) X α )。需要特別指出的是，上述技術(shù)方案中，熱態(tài)電阻的計算以及根據(jù)熱態(tài)電阻及電阻溫度系數(shù)計算溫升均為現(xiàn)有成熟技術(shù)，并非本實用新型所要保護的技術(shù)方案。
[0023]圖2為上述電磁鐵控制裝置的一種具體實現(xiàn)電路，如圖2所示，動作控制電路與溫升處理單元由控制芯片MCU實現(xiàn)，控制芯片MCU的El腳為電源輸入端，控制芯片MCU的Ε2腳用于檢測電源輸入端電壓U1，控制芯片MCU的Ε3腳用于控制電子開關(guān)S，控制芯片MCU的Ε4腳用于測量取樣電阻Rl兩端電壓U3，控制芯片MCU的Ε5腳用于發(fā)出超溫故障信號。電壓取樣電路由電阻R3、電阻R4構(gòu)成，電源電路由電阻R2，電容Cl構(gòu)成，本實用新型的電子開關(guān)S為MOS管Ql，電磁鐵線圈為L。
[0024]控制開關(guān)SBl接通后，電源電壓U1經(jīng)電阻R2、電容Cl變換成低壓電壓U 2為提供控制芯片MCU提供工作電源，并且電源電壓U1經(jīng)電阻R3、電阻R4按比例分壓后轉(zhuǎn)換成電壓U4提供給供控制芯片MCU進行電壓值檢測，此時控制芯片MCU發(fā)送命令使MOS管Ql導(dǎo)通，電磁鐵L吸合，流過電磁鐵線圈的電流I在取樣電阻Rl上形成電壓U3，電壓U3經(jīng)控制芯片MCU的E4腳送入控制芯片MCU，再由控制芯片MCU根據(jù)U3和Rl的值計算出電流I的大小，然后結(jié)合已知的電磁鐵參數(shù)，用公式R(t)=R(0) (1+at)，計算出電磁鐵線圈上的溫度。
[0025]設(shè)輸入電源電壓U1Saczsov,電磁鐵線圈l在ο度時的電阻為2ΚΩ，取樣電阻Ri為10Ω，若在正常使用過程中，溫升處理單元測得U1電壓為228V，U3電壓為0.8V，從而計算出線圈中實際電流為I=U3/R1=0.08A,此時電磁鐵線路中總電阻R總=^/1=2850 Ω，則電磁鐵線圈此時熱態(tài)電阻為V =? - R1=2840Q，此時電磁鐵線圈的溫度t= (R' -2000)/(2000 X 0.0039) =1080C，本實用新型以純銅的電阻溫度系數(shù)為0.0039/°C為例。若控制芯片MCU設(shè)置的線圈正常工作溫度上限為100°C，而此時溫升處理單元檢測出電磁鐵線圈實際溫度t為108°C，超過100°C，所以控制芯片MCU將發(fā)送指令斷開電子開關(guān)MOS管SI并由控制芯片MCU的E5腳發(fā)出報警信號使指示燈DS或共他報警裝置發(fā)出電磁鐵超溫報警?？刂菩酒琈CU可采用C51系列。
[0026]本實用新型的電磁鐵控制裝置可廣泛應(yīng)用于使用電磁鐵驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作的各種場合，例如，斷路器中利用電磁鐵驅(qū)動的合分閘等操作機構(gòu)，即可采用本實用新型的電磁鐵控制裝置，實現(xiàn)對電磁鐵線圈繞組溫升的實時監(jiān)控并根據(jù)監(jiān)控結(jié)果進行相應(yīng)的控制。
【權(quán)利要求】
1.一種線圈繞組溫升檢測電路，其特征在于，包括: 取樣電阻，其與所述線圈繞組串聯(lián)且阻值遠小于線圈繞組阻值； 電壓取樣電路，用于對線圈繞組與取樣電阻所串聯(lián)成的支路兩端電壓進行測量；溫升處理單元，用于根據(jù)取樣電阻兩端電壓以及電壓取樣電路所測量的數(shù)據(jù)，得到所述線圈繞組的溫升。
2.如權(quán)利要求1所述線圈繞組溫升檢測電路，其特征在于，所述溫升處理單元為C51系列 MCU。
3.一種電磁鐵控制裝置，包括用于檢測所述電磁鐵的線圈繞組溫升的線圈繞組溫升檢測電路，其特征在于，所述線圈繞組溫升檢測電路為權(quán)利要求1或2所述線圈繞組溫升檢測電路。
4.一種斷路器，包括至少一個動作執(zhí)行機構(gòu)以及用于驅(qū)動該動作執(zhí)行機構(gòu)的電磁鐵、電磁鐵控制裝置，其特征在于，所述電磁鐵控制裝置為權(quán)利要求3所述電磁鐵控制裝置。
5.如權(quán)利要求4所述斷路器，其特征在于，所述動作執(zhí)行機構(gòu)為合分閘操作機構(gòu)。
【文檔編號】G01K7/16GK204214565SQ201420711131
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】朱冬明, 俞曉峰, 周敏琛 申請人:常熟開關(guān)制造有限公司(原常熟開關(guān)廠）