[发明专利]控制器和包含用于检测其故障的控制器的系统

说明书

技术领域

所公开的内容一般涉及电气开关设备，更具体地说，涉及控制器。所公开的内容还与包含控制器的系统有关。

背景技术

例如但不限于，在起动器应用中使用接触器，以便接通/关断负载并保护例如电动机或其它电气装置等的负载免受电流过载。接触器被用作电气开关设备，并且并入固定触头以及可动触头，其在被闭合时传导电力。

例如，三极、低压接触器具有三个触头组件，每个触头组件用于三相电气装置的一个相或极。每个触头组件可包含例如动触头和一对静触头。一个静触头为线路侧触头，另一静触头为负载侧触头。可动触头由致动组件控制，致动组件包含电枢和磁体组件，其由线圈激励，以便移动可动触头，从而形成静触头之间的桥接。当可动触头与两个静触头均接合时，电流可以从电源或线路流至负载、电动机或其它电气装置。当可动触头与静触头分离时，形成开路，线路和负载之间彼此电气隔离。

通常，使用一个线圈来操作用于全部三个触头组件的共用载体(carrier)。结果，低压接触器被构造为，每当三相输入的任一极或相中接收到故障状况或开关断开命令时，接触器的全部触头组件一同断开。简单的说，触头组件作为一个群体受到控制，与受到独立控制截然相反。

中压接触器通常包括空气间隙型、绝缘气体型和真空型。例如，真空接触器在真空中分断电弧。

例如，单相真空接触器包含其中保持为适当的高度抽真空的真空瓶、操作机构、交流(AC)电力线路端和负载端。例如，固定触头和可动触头被容纳在真空瓶内并分别电连接至线路端和可动瓶阀杆(bottle stem)。接触器的负载端通过分路器(shunt)电连接至从瓶体凸出的瓶阀杆。瓶阀杆离开瓶体的移动使得可动触头离开固定触头，并因此将触头分断为处于开路位置。例如，操作机构包含可绕轴承旋转的T形横杆(crossbar)以及具有电枢的线圈，电枢响应于线圈并附着到横杆以便旋转横杆。T形横杆具有动臂(kick-out arm)和枢转板臂(pivot plate arm)。

包含多个极的中压或真空接触器的实例在美国专利No.5,559,426；4,559,511；4,544,817；4,504,808；4,485,366；4,479,042和4,247,745中公开。

在对已知真空接触器进行维护以更换多个故障元件时，线圈、线圈磁体、电枢止动组件(armature stop assemblies)、辅助触头组件、真空断路器和/或其它元件可能故障和/或被不正确地更换。这种故障和/或不正确的更换对用户来说可能是不明显的，直至当真空接触器遭受到后续的故障(例如但不限于，触点熔焊)以后。例如，反冲弹簧(kick-out spring)可能断裂，接触器锁闩(latch)机构可能解不开锁闩，或者在电枢板和线圈芯之间可能产生粘性物质，从而不允许反冲弹簧断开真空断路器并分断负载电流。在这种情况下，真空接触器不再能保护负载或其电力电路。因此，需要在将接触器安装在电力系统之前在维护期间验证接触器的健康。

当真空断路器的真空度下降时，其就不再能分断电流。在三相电动机电路中，三个真空断路器之一中的真空的丧失并不意味着真空接触器不能分断到电动机的电力，这是因为另外两个真空断路器仍然能够工作。然而，当第二个真空断路器的真空度下降时，这两个故障真空断路器持续产生电弧。这将击穿两个故障真空断路器的陶瓷外壳，其又能导致相到相的电弧放电以及到外壳的电弧放电。同时，电动机可能变成单相并且可能在熔断器或其它上游保护装置分断故障之前被损坏、烧毁或者以其他方式破坏。

在维护周期期间，将真空接触器从其外壳移除，并使每个真空断路器受到电力电势耐受试验(如，耐压(high-pot)试验)电平(例如但不限于，对7,200伏接触器为受到1分钟的16,000AC电压)。如果在真空断路器内动静触头之间存在电弧，则真空接触器故障。这是在将真空断路器装入真空接触器后对真空度下降进行检测的唯一已知的方法。这非常耗时、昂贵，需要体积庞大、昂贵的设备和熟练的技术人员，并且仅能在延长的停机维护时间期间进行。因此，许多真空度下降不能被检测出来，直到第二个真空断路器发生故障。该情况经常导致常常作为电动机起动器的真空接触器的丧失，太多的时候是电动机的丧失。