[发明专利]无位置传感器反向弱磁控制的智能永磁接触器

说明书

技术领域

本发明涉及一种无位置传感器反向弱磁控制的智能永磁接触器，实现了永磁接触器的合闸过程的智能化动态控制，属于智能化低压电器技术领域。

背景技术

永磁接触器作为一种基于新原理和永磁应用技术的新型开关设备，它除了实现电磁接触器的全部功能外，还具有显著的节能、无噪音、不受电网电压波动影响、线圈不易烧毁、抗晃电性能和高可靠性等优点，已成为电器领域的一个研究热点。

近年来，关于永磁接触器的研究多集中于新型永磁操动机构、模拟与电子控制电路方面，取得了相当有益的成果。经检索，专利号为200920038135.1的专利“一种永磁接触器的控制装置”的中国专利和专利号为200410062796.x的专利“永磁式双稳态接触器”的中国专利，以及专利号为200920041428.5的专利“节能运行无噪声永磁机构接触器及其控制单元”的中国专利均公开一种新型永磁操动机构以及采用模拟控制单元实现对永磁接触器的分合闸控制。然而，现有的配模拟电子控制单元的永磁操动机构只能实现接触器的分、合闸状态控制，并不能控制其动作过程，因而不能够实现控制动触头、动铁心按理想运动曲线进行分、合闸操作来提高永磁接触器运动过程的动态特性。同时只能作为单一开关设备的永磁接触器显然已不能满足配电系统自动化的要求，这就促进了接触器向智能化、多功能、高性能方向发展。随着传感器技术、电子技术和计算机技术的进步，智能化电器已经受到人们的关注，以微处理器为核心的测控技术被成功地应用在各种低压电器中，提高了低压电器的动态品质、供电的可靠性以及电网的安全性。专利号为03108018.9的专利“降低双线圈双稳态永磁机构接触器触头材料损耗的方法”的中国专利和专利号为200920089918.2的专利“智能永磁真空交流接触器”的中国专利，以及专利号为200820126036.4的专利“适用于工业用电机控制的智能永磁接触器”的中国专利均采用了数字化的处理芯片实现永磁接触器的智能化控制、检测以及通讯的功能。然而以上专利永磁接触器的智能化控制电路中，并未通过引入微处理器来充分利用各种信号反馈使其带有闭环控制，采用现代数字控制手段来实现永磁接触器检测-反馈-调节-控制的智能化闭环操作，从而对永磁接触器运动过程进行智能动态控制，使接触器的动态吸力和反力达到良好配合，减小动静铁心及动静触头间的碰撞速度，实现最优运动特性下的吸合控制，有效地减少触头的一、二次弹跳，提高接触器的电气和机械寿命。

当在国标规定的85％-110％额定电压下吸合永磁接触器时，在整个运动过程中，电压较高，吸力特性较陡峭，远大于反力，在该吸力作用下，动铁心不断被加速，导致动、静触头的接触时碰撞速度过快，加剧了触头的一次弹跳。当触头闭合后，动铁心还处于运动状态，具有一定的动能，同时随着动铁心位移的减小，永磁体产生的吸力增加幅度很大，此时吸力包括电磁吸力和永磁体产生的吸力两部分的作用力，使接触器在合闸的末期吸力裕度很大，在自身的动能、电磁吸力和永磁吸力三部分的作用下带动动铁心运动克服弹簧反力使永磁接触器实现合闸，从而导致动、静铁心碰撞速度过快，碰撞能量较大，从而加剧了触头的二次弹跳的产生进而产生的电弧对触头的烧蚀作用严重降低接触器电气寿命，二次弹跳造成的危害较动、静触头刚接触时碰撞而产生的一次弹跳造成的危害严重的多，特别是在接通电动机或照明负荷时，因起动电流往往大至额定电流的6～10倍，发生在这种大电流下的多次弹跳会大大加剧电弧对触头的侵蚀，甚至会产生触头的熔焊故障，严重影响工作于AC3使用类别(笼型感应电动机的起动、运转中分断)下接触器的电气和机械寿命。因此避免触头的一、二次弹跳是提高接触器电气寿命和可靠性的关键。

对于接触器动铁心位移的获取，最初是采用在接触器内部安装位移或速度测量装置的办法，如光学传感器、直线感应传感器等。该方法存在以下不足：首先，位移或速度传感器的价格较高，这会导致成本的大大增加；其次，接触器的内部空间是一个大噪声、强振动甚至是高温的环境，市场上现有的各种传感器往往不足以承受几十万甚至上百万次的往复动作；再次，位移或速度传感器的尺寸都比较大，明显增加了接触器的体积。对于小规格的接触器无法安装，通用性不强，同时可动构件数量的增加不仅会使故障机率上升还会对接触器本身的动态特性产生一定的影响。

发明内容