用于矿热炉真空接触器的控制电路和控制方法与流程

1.本发明涉及真空接触器领域，尤其涉及一种用于矿热炉真空接触器的控制电路和控制方法。


背景技术：

2.随着矿热炉低压补偿技术的成熟，矿热炉低压补偿设备被广泛的推广，得到了国内广大矿热炉用户单位的接受和肯定。该产品中的电容器为矿热炉低压补偿设备的重要元器件，由于矿热炉大型化，单套补偿设备的容量达到了40～50mvar以上，低压电容补偿装置包括了电容柜、通风系统、冷却系统，设备容量越大占地面积占用空间越大。低压电容补偿属于大电流运行系统，因此提高单位体积内的装机容量，可提高补偿效率减少能源浪费，并且可缩小设备占地面积。
3.现有的矿热炉低压补偿电容器单台最大容量只有60kvar(300v)，申请人现已向市场推出了本行业国内最大的单台容量超过180kvar的集合式电容器，额定电流达600a以上，单个电容投切回路达1800a以上。随着电容器容量的提高，原有电容回路的投切元件1600a真空接触器单纯的加大导电部件已不能很好的满足新的大容量电容产品的要求，因此有必要开发新的大电流(2000a以上)电容投切真空接触器。真空接触器的控制电路属于核心部件，其性能决定了真空接触器的性能，因此要做好2000a以上真空接触器，必须先做好其控制电路。
4.现有的控制电路采用整流电路，将真空接触器工作电源的ac220v整流为dc110v，给电磁线圈通电接通其大功率的启动线圈，线圈产生强吸力，克服弹簧力将铁锷吸合从而推动辅助开关，辅助开关的触点将电磁线圈的启动线圈回路切换为低功耗的保持线圈。整个回路控制过程为通电、线圈产生吸力、铁锷动作、辅助开关动作、切换保持吸力；从通电到完成该动作流程所需要的实际为100～200ms。当真空接触器需分断主回路时，断开其工作电源，电磁线圈吸力消失，弹簧弹力将铁锷推开，断开真空泡内主导电极。现有的控制电路具有以下缺点：
5.a)电路通电到真空接触器动作过程完成中，电磁线圈的吸力虽然推动完成了主回路接通，但接通时间短，马上又切换为低功耗的低吸合力线圈回路，电磁线圈大功率工作时间太短，不到200ms。在主回路电流增加至2000a，导电部件因而增大增重，短时间的大吸合力不能很好的压制真空管导电极契合时受到的冲击而产生抖动的现象，容易因此而引起真空接触器首次吸合后不能保持，铁锷掉落后再次吸合，甚至多次吸合的弹跳现象。
6.b)现有真空接触器在分断回路时，控制电路断电，但电磁线圈上的吸合力不能快速消耗，真空泡内动静触头分断时间分断速度偏慢，有时候会在真空管内产生拉弧现象，影响真空接触器的使用寿命。
7.c)现有真空接触器控制电路，在主触点吸合完成后，整流电路仍在工作，为线圈提供低功耗的电源，此时整流电路的功耗仍然相对较高为100w。
8.因此，有必要研究一种用于矿热炉真空接触器的控制电路和控制方法来解决上述
的一个或多个技术问题。


技术实现要素：

9.为解决上述至少一个技术问题，根据本发明一方面，提供了一种矿热炉真空接触器控制电路，其特征在于包括：
10.整流桥，与输入电源连接；第一支路，与所述整流桥的两个输出端并联且包括第一继电器合闸线包；第二支路，与所述第一支路并联且包括依次串联连接的第一二极管、辅助开关和第二继电器合闸线包、以及与所述第二继电器合闸线包并联的电容；第三支路，与串联的辅助开关和第二继电器合闸线包并联且包括依次串联的第一开关、电磁线圈单元、以及与串联的电磁线圈单元并联的第四支路，第四支路包括依次串联的直流开关电源、第二开关和第二二极管、以及并联于第二开关的第一电阻；
11.其中，在吸合阶段电磁线圈单元由所述输入电源供电，在保持阶段电磁线圈单元由所述低压开关电源供电。
12.根据本发明又一方面，所述输入电源为交流电源。优选地，第一开关和第二开关闭合时电磁线圈单元工作，电磁铁吸合动触头且动触头与静触头接合。
13.根据本发明又一方面，所述直流开关电源为小于等于24v的低压开关电源。
14.根据本发明又一方面，所述第一支路还包括与第一继电器合闸线包串联的第二电阻。
15.根据本发明又一方面，所述的矿热炉真空接触器控制电路还包括并联于所述整流桥的两个输出端的第三电阻。
16.根据本发明又一方面，所述第一继电器合闸线包为小电流中间继电器的主线包。
17.根据本发明又一方面，所述第二继电器合闸线包为大电流中间继电器的主线包。
18.根据本发明又一方面，当断开辅助开关使所述第二继电器合闸线包断电时，所述电容为第二继电器合闸线包延时供电。
19.根据本发明又一方面，还提供一种前述的控制电路控制矿热炉真空接触器的方法，其特征在于包括以下步骤：
20.所述整流桥供电给第一继电器合闸线包和第二继电器合闸线包，第一开关和第二开关吸合导通；
21.电磁线圈单元上电工作通过电磁铁吸合动触点至与静触点接合，导通真空管，所述电磁线圈单元由第一电磁线圈和第二电磁线圈组成；
22.断开辅助开关，第二继电器合闸线包失电，第一开关断开，第一继电器合闸线包继续由整流桥保持供电且第二开关保持导通；
23.直流开关电源为电磁线圈单元供电保持真空管导通；
24.关闭输入电源，整流桥停止供电至第一继电器合闸线包，第二开关断开，电磁线圈单元失电，电磁铁松开动触点，真空管断开。
25.根据本发明又一方面，电磁线圈单元失电时通过电磁线圈单元产生的反电动势快速断开真空管。
26.本发明可以获得以下一个或多个技术效果：
27.可消除真空接触器吸合涌流时真空管抖动现象；
28.可减少真空接触器吸合时吸合不稳弹跳的现象；
29.可整台真空接触器运行功耗更低，例如由原来的100w降低至35w；
30.可减少真空接触器分断时真空管内拉弧现象。
附图说明
31.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
32.图1为根据本发明的一种优选实施例的矿热炉真空接触器控制电路的示意图。
具体实施方式
33.下面结合附图，通过优选实施例来描述本发明的最佳实施方式，这里的具体实施方式在于详细地说明本发明，而不应理解为对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和实质范围的情况下，可以做出各种变形和修改，这些都应包含在本发明的保护范围之内。
34.实施例1
35.根据本发明一种优选实施方式，参见图1，提供了一种矿热炉真空接触器控制电路，其特征在于包括：
36.整流桥d1，与输入电源连接；第一支路，与所述整流桥d1的两个输出端并联且包括第一继电器合闸线包j1；第二支路，与所述第一支路并联且包括依次串联连接的第一二极管d2、辅助开关k和第二继电器合闸线包j2、以及与所述第二继电器合闸线包j2并联的电容c；第三支路，与串联的辅助开关k和第二继电器合闸线包j2并联且包括依次串联的第一开关k2、电磁线圈单元、以及与串联的电磁线圈单元并联的第四支路，第四支路包括依次串联的直流开关电源cw、第二开关k1和第二二极管d3、以及并联于第二开关k1的第一电阻r4；
37.其中，在吸合阶段电磁线圈单元由所述输入电源供电，在保持阶段电磁线圈单元由所述低压开关电源cw供电。
38.优选地，参见图1，合闸线包j1、j2由整流桥d1供电，开关k1、k2吸合导通，电磁线圈l1、l2工作通过电磁铁导通真空管(动触点与静触点接合)；之后辅助开关k断开，合闸线包j2失电，开关k2断开，合闸线包j1保持供电且开关k1保持导通，电源cw供电电磁线圈l1、l2保持真空管导通。最后合闸线包j1断电，开关k1断开，通过电磁线圈l1、l2的反电动势快速断开真空管。
39.优选地，真空接触器合闸保持时因真空接触器合闸到位，辅助开关k动作，合闸线包j2失电，继电器分闸k2触点(开关k2)断开，真空接触器合闸线包(电磁线圈l1、l2)由24v维持吸合。
40.有利地，该控制电路可消除真空接触器启动时真空管因冲击电流而产生的抖动振动；可减少真空接触器动、静触头吸合时间，避免吸合弹跳现象；可加快真空接触器分断速度，减少真空管内拉弧现象。
41.根据本发明又一优选实施方式，所述输入电源为交流电源。优选地，第一开关和第二开关闭合时电磁线圈单元工作，电磁铁吸合动触头且动触头与静触头接合。
42.根据本发明又一优选实施方式，所述直流开关电源为小于等于24v的低压开关电源。
43.根据本发明又一优选实施方式，所述第一支路还包括与第一继电器合闸线包j1串
联的第二电阻r3。
44.根据本发明又一优选实施方式，所述的矿热炉真空接触器控制电路还包括并联于所述整流桥d1的两个输出端的第三电阻r2。
45.根据本发明又一优选实施方式，所述第一继电器合闸线包j1为小电流中间继电器的主线包。
46.根据本发明又一优选实施方式，所述第二继电器合闸线包j2为大电流中间继电器的主线包。
47.根据本发明又一优选实施方式，当断开辅助开关使所述第二继电器合闸线包断电时，所述电容为第二继电器合闸线包延时供电。
48.根据本发明又一优选实施方式，还提供一种前述的控制电路控制矿热炉真空接触器的方法，其特征在于包括以下步骤：
49.所述整流桥供电给第一继电器合闸线包和第二继电器合闸线包，第一开关和第二开关吸合导通；
50.电磁线圈单元上电工作通过电磁铁吸合动触点至与静触点接合，导通真空管，所述电磁线圈单元由第一电磁线圈和第二电磁线圈组成；
51.断开辅助开关，第二继电器合闸线包失电，第一开关断开，第一继电器合闸线包继续由整流桥保持供电且第二开关保持导通；
52.直流开关电源为电磁线圈单元供电保持真空管导通；
53.关闭输入电源，整流桥停止供电至第一继电器合闸线包，第二开关断开，电磁线圈单元失电，电磁铁松开动触点，真空管断开。
54.根据本发明又一优选实施方式，电磁线圈单元失电时通过电磁线圈单元产生的反电动势快速断开真空管。
55.可以理解的是，现有的单线圈结构直流电磁铁，磁路是靠空气形成回路，磁阻比较大，吸合后保持电流较大。
56.相比而言，采用直流双线圈电磁铁结构后，磁路形成闭合的铁磁回路，吸引力翻倍增加。原来的单线圈直流电磁铁吸合力≥120n，不能确保真空管的安全运行，现在双线圈结构直流电磁铁已经做到≥320n，保证了真空管的分合运行，接触电阻达到了≤40μω。有利地，通过对电磁吸合电路加大吸合功率，在其通过4倍额定大电流的情形下，真空管触头不产生抖动，不损坏真空管。
57.进一步，现有的单线圈电磁铁电源是固定电流(500ma)，即吸合电流与保持电流相同，线圈功耗较大。
58.相比而言，采用双线圈结构后，吸合时电压瞬间达到≥120v，快速将铁锷吸合，随后转换为低电压24v保持，大幅度的减少了运行功耗。有利地，采用低压直流开关电源来替代原有的电磁机构保持电源使之更节约能源，使真空管的触头压力保持不变，运行更安全。
59.优选地，合闸触发信号首先将大电流中间继电器(60a)吸合，给出4～5倍的额定电流瞬间吸合1～2s，然后给出小电流(100ma)使磁铁进入保持状态，大大的减少了合闸时间，已经达到了50ms以下。
60.有利地，通过并联电容c，可加长电磁机构的吸合时间，使真空管减少弹跳，安全通过开关时间。
61.有利地，采用高可靠的小型继电器(小电流中间继电器)，利用电磁线圈l1、l2关闭瞬间能产生和原电压极性相反的电压的原理，此极性相反的电压能快速消掉电磁铁的剩余磁性，从而提高电磁机构的分阐时间，减少了真空管的因分闸慢而产生的拉火花，大大提高了接触器的可靠性。
62.优选地，分闸时，小电流中间继电器(5a)动作给出反向电流，靠电磁的反作用力，使铁锷瞬间推开，加速分闸，缩短了分闸时间，已经达到了40ms以下。
63.优选地，控制电路工作过程如下：
64.吸合阶段，220
ⅴ
交流输入电源通过整流桥d1变为直流电，r2为保护压敏电阻，大电流中间继电器主线包j2加电吸合开关k2，小电流中间继电器的主线包j1加电吸合开关k1，通过第一线圈l1和第二线圈l2启动电磁铁导通真空管，辅助开关k动作断开大电流中间继电器主线包j2(合闸线包)的电压，合闸线包j2二端的电容c开始放电，延迟一定时间大电流中间继电器触点断开，开关k2断开，延迟时间由电容的容量决定。
65.保持阶段，改为由直流开关电源cw供电，开关k2断开后，第二开关k1保持闭合，直流开关电源cw输出24v电压通过二极管d3加到第一线圈l1和第二线圈l2，当第一线圈l1和第二线圈l2电压低于24v时直流开关电源cw的24
ⅴ
输出自动接上保持真空管的合闸导通。
66.优选地，主回路启动吸合时间由原来120ms降低至55ms。分闸时间由原来的110ms，降低至75ms。运行功耗由原来的100w降低至35w左右。
67.本发明可以获得以下一个或多个技术效果：
68.可消除真空接触器吸合涌流时真空管抖动现象；
69.可减少真空接触器吸合时吸合不稳弹跳的现象；
70.可整台真空接触器运行功耗更低，例如由原来的100w降低至35w；
71.可减少真空接触器分断时真空管内拉弧现象。
72.本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。