[发明专利]用于控制与保护开关的电磁操作装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制与保护开关的电磁操作装置，属于低压电器技术领域。

背景技术

控制与保护开关，英文缩写为CPS，其采用模块化的单一产品结构形式，集成了传统的断路器(熔断器)、接触器、过载(或过流、断相)保护继电器、起动器、隔离器等主要功能，具有远距离自动控制和就地直接人力控制功能，具有面板指示及机电信号报警功能，具有过压欠压保护功能，还具有断相缺相保护功能以及协调配合的时间-电流保护特性等。控制与保护开关从其结构和功能上来说，已不再是接触器、或断路器、或热继电器等单个产品，而是一套控制保护系统。它的出现从根本上解决了传统的采用分立元器件(通常是断路器或熔断器+接触器+过载继电器)由于选择不合理而引起的控制和保护配合不合理的种种问题，特别是克服了由于采用不同考核标准的电器产品之间组合在一起时，保护特性与控制特性配合不协调的现象，极大地提高了控制与保护系统的运行可靠性和连续运行性能。

目前，市场上一种常用的控制与保护开关，其电磁操作装置中采用了交流电磁铁，工作原理为：控制电源使交流电磁铁的线圈通电时，动铁芯在线圈通电后产生的电磁力作用下克服弹簧的反作用力向静铁芯移动直至吸合在一起，动铁芯与开关的触头动作机构联动，动铁芯向静铁芯移动时通过触头动作机构带动主回路的动触头动作，动铁芯与静铁芯吸合同时，动触头移动至与静触头闭合，实现主回路的接通，动铁芯依靠电磁力克服弹簧反作用力保持与静铁芯的吸合；控制电源使交流电磁铁的线圈断电时，用于保持动铁芯与静铁芯吸合的电磁力消失，动铁芯在弹簧的反作用力下向脱离静铁芯方向移动，同时通过触头动作机构带动动触头动作与静触头分开，实现主回路的断开。

该现有技术由于交流电磁铁结构简单、吸合力大不易脱扣、分断速度快而被广泛采用。然而，该现有技术在实际使用中存在以下缺陷：1.在该现有技术中，控制与保护开关是依靠电磁力克服弹簧的反作用力来保持主回路的长时间接通，因此开关长时间工作时，电磁线圈必须长时间通电，经过测算，现有市场上类似产品的交流电磁铁功耗平均在30-40W左右，长时间通电必然消耗大量电能，不符合国家节能环保的倡导；2.在该现有技术中，线圈长时间通电后必然会积累一定的热量，造成温度升高，而一旦由于某些外部因素造成线圈散热不良，则会导致线圈烧毁的现象的出现；3.在该现有技术中，采用交流电磁铁还存在噪音大，可靠性差的问题。

针对上述问题，现有技术中出现了一种采用永磁技术的控制与保护开关电磁操作装置，如中国专利文献CN101459018B公开了一种控制与保护开关电器，该开关电器的基座上设置永磁驱动机构及与永磁驱动机构相适应的控制电路，控制电源通过整流及电子控制电路使永磁驱动机构中的线圈获得一个直流脉冲电流，脉冲产生的磁力及在动铁芯上产生的电动力使动铁芯向静铁芯移动并与静铁芯吸合构成闭合磁路，同时，动铁芯的移动带动臂支座动作使主回路的动静触头分开，实现主回路接通，闭合后控制电路自动断开线圈的电源，靠永磁铁的磁力保持开关磁铁的吸合，实现节能；线圈断电时，控制电路向线圈发出一个反向磁力及在动铁芯上产生的反向电动力抵消永磁铁的吸合力，在弹簧反作用力的作用下使主回路的动静触头分开，实现主回路断开。

该现有技术通过永磁驱动机构，以及与永磁驱动机构相适应的控制电路，使得开关工作时线圈不必长时间通电不仅解决了线圈发热的问题，而且还节约了大量电能，通过线圈获得直流脉冲电流还解决了噪音大的问题。然而，该现有技术在实际使用中仍存在以下问题：1.在该现有技术中，靠永磁铁的磁力保持吸合动铁芯的结合力相比电磁铁的吸合力较小，在开关合闸工作时，如果遭遇强烈震动，容易导致动铁芯在弹簧反作用力作用下与静铁芯脱开，造成开关脱扣，严重影响了开关的工作稳定性和可靠性；2.在该现有技术中，开关分闸时，控制线路向线圈发出反向磁力以及动铁芯上的反向电动力的实质是在电磁铁的两端加载反向电压，用于抵消永磁铁的吸力从而实现开关分闸，然而，众所周知，控制电路功能的增加势必会增加控制电路线路的复杂程度，而越复杂的线路越容易出现故障，因此，采用永磁技术导致控制与保护开关的工作稳定性和可靠性进一步降低，另外，控制电路线路的复杂也会增加制造成本。

综上，如何提供一种既能节能，开关工作时稳定性和可靠性好，结构简单，制造成本低的控制与保护开关是现有技术中迫切愿望和亟待解决的技术难题。

发明内容