[發明專利]用于增加機電式保護繼電器的速度的方法及電路

有效

• 申請號: 201280057104.5
• 申請日: 2012-11-05
• 公開（公告）號: CN104054152B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: M·C·賈科貝
• 申請（專利權）人: ABB技術有限公司
• 主分類號: H01H47/10
• 分類號: H01H47/10;H01H47/32
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;張臻賢

技術領域

本發明涉及對配電系統中電氣裝置進行保護的保護繼電器的二進制輸出，并且更特別地，涉及一種用于增加保護繼電器中的機電式繼電器的速度的方法及電路。

背景技術

在自動輸配電領域中，保護繼電器的基本功能就是在發生過電流或接地故障情況時通過脫扣斷路器并且中斷電力線路來保護電氣裝置。保護繼電器上的輸出通常是機電式繼電器。當向繼電器的線圈施加電流時，便會產生磁力。該磁力由電流值乘以線圈的匝數來決定。匝數越多或者向線圈施加的電流越大(或兩者)，則產生磁力越大。該磁力然后將繼電器內部的杠桿拉至線圈。杠桿轉而將繼電器的輸出觸頭移動至斷開或閉合(或既斷開又閉合)，這取決于繼電器的構造。當機電式繼電器上的觸頭閉合時，由于觸頭閉合的力，它們會發生反彈。觸頭閉合的越快，力就越大，并且觸頭反彈就越大。

這些機電式繼電器具有從電壓施加到相應線圈起的在從2至10mS中的任何處的接通時間。觸頭反彈通常是2mS。在保護繼電器的大部分應用中，該延遲的接通時間是容許的。但也存在某些應用，其中需要對輸出作出更快速的響應，例如用于電弧閃光保護。

因此，需要提供一種方法電路結構以增加機電式繼電器的閉合時間，而觸頭閉合時不會增加反彈量。

發明內容

本發明的目的是滿足上述需求。根據本發明的原理，該目標是通過增加機電式繼電器的速度的方法來實現的。該方法提供一種具有線圈和至少一個觸頭的機電式繼電器。第一電阻器和第二電阻器均與線圈串聯，而第二電阻器與第一開關并聯。提供電壓至第一開關，第一開關導通，由此短路了第二電阻器并且提供通過第一電阻器并且至線圈的第一電流，以將觸頭移動至閉合位置。在一定時間量之后，關斷第一開關，使得提供通過第一電阻器和第二電阻器并且至線圈的第二電流，將觸頭維持在閉合位置。

根據一個實施例的另一方面，用于增加機電式繼電器的速度的電路結構包括具有線圈和至少一個觸頭的機電式繼電器。第一電阻器和第二電阻器均被提供與線圈串聯，而第二電阻器與第一開關并聯。電壓源被構造并且設置為當第一開關導通時向第一開關提供電壓，以短路第二電阻器并且提供第一電阻器并且至線圈的第一電流，以將觸頭移動至閉合位置。第二開關被構造并被設置為關斷第一開關，使得提供通過第一電阻器和第二電阻器并且至線圈的第二電流，將觸頭維持在閉合位置。

本發明的其它目的、特征和特性，以及結構相關元件的操作方法及功能、部件的組合及制造的經濟性，將在參考附圖考慮以下詳細描述及隨附的權利要求之后變得更加清楚，所有的這些構成了本說明書的一部分。

附圖說明

從結合附圖而采用的本發明的優選實施例的以下詳細描述中，將更好地理解本發明，附圖中相同的標記指代相同的部件，其中：

圖1是根據本發明的用于增加機電式繼電器的閉合時間的電路結構的示意圖。

圖2是示出被利用作為保護繼電器的輸出繼電器的圖1電路結構的框圖。

具體實施方式

參考圖1，示出了根據的一個實施例的、總體上用10來標記的、用于增加機電式繼電器的閉合時間的電路結構。電路結構10包括輸出繼電器12(L1)，優選地連接至如圖2所示的用于保護例如斷路器17的保護繼電器14的微處理器13。

當至電路結構10的電壓源或輸入16為低時，繼電器12不工作。當輸入16經由電壓脈沖V1為高(有效)時，第一開關或金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)18(M1)會由于電阻器19(R4)的存在而默認地導通。第一電阻器20(R1)和第二電阻器22(R2)均與繼電器12的線圈24串聯，而第二電阻器22與第一開關18并聯。由于MOSFET或第一開關18導通，電阻器22(R2)被短路或者被旁路，并提供通過輸出繼電器12的第一電流，其由晶體管26(Q1)的Vbe(從基極至射極之間的電壓)除以電阻器20(R1)的阻值來確定。電阻器20被設置用于大量級的電流。因此，第一電流是大電流并被施加至繼電器12的線圈24，產生了大的磁力。該磁力的增加使得繼電器12的觸頭(多個)28開始更快速地閉合而不短路第二電阻器22。

一旦繼電器12的觸頭28開始移動，至繼電器12的線圈24的電流得以減小，由此減小了磁力，使觸頭(多個)減速。因此，在由定時電路30設置的預定時間之后，MOSFET18由第二開關或MOSFET32(M2)關斷。這提供了通過繼電器12的第二電流，其等于晶體管26的Vbe除以電阻器20(R1)的阻值加上電阻器22(R2)的阻值。因此，第二電流低于流經繼電器12的第一電流。電路30的定時由電阻器34(R6)和電容器36(C1)來確定。