一种三工位隔离接地开关操作机构电机快速制动装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种三工位隔离接地开关操作机构电机快速制动装置，包括隔离开关控制回路、接地开关控制回路和电机回路，隔离开关控制回路和接地开关控制回路均包括合闸继电器和分闸继电器，电机回路包括电机、制动电阻、正向制动控制电路和反向制动控制电路；本装置利用电容电压不能突变、晶闸管有条件导通以及二极管单向导通的特性，将电容充电，当电容电压接近电源电压时，电机回路断开，在利用连接到电容的晶闸管，导通制动电阻回路，使得电机快速制动，改变了制动电阻接入电机回路的时机，破坏了电源正负极经制动电阻接通的条件，实现了三工位隔离接地开关操作机构电机的快速制动。
【专利说明】一种三工位隔离接地开关操作机构电机快速制动装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及电气开关操作电机【技术领域】，尤其涉及一种三工位隔离接地开关操作机构电机快速制动装置。
【背景技术】 [0002]三工位隔离接地开关兼具隔离开关与接地开关两种功能，目前已广泛应用于GIS(金属封闭开关设备)。但是，三工位隔离接地开关控制回路比较复杂，控制回路中继电器触点会在断开或接通的瞬间产生电弧，而这种电弧会导致控制回路中的制动电阻被短接到电源正负极之间，在回路中形成继电器触点无法开断较大的电流，最终烧毁继电器触点，造成控制回路故障，影响了三工位隔离接地开关的整体可靠性。
[0003]现有的三工位隔离接地开关的典型控制及电机多采用如图1所示的回路图。
[0004]隔离开关合闸时:将隔离开关分合闸控制开关CS-DSOl旋至合闸位置，即接点
1、2接通，隔离开关控制单元DS@1X的合闸主继电器Xl得电，其常开触点Xlal、Xla2、Xla3闭合，常闭触点Xbl打开，电机回路中沿①-②-③-④-⑤-⑥-⑦-⑧的支路(命名为支路I)导通，电磁铁CCD得电，受其控制的微动开关CCDl闭合，电机回路中沿①-②-③-⑨-⑩-⑤-⑥-⑦-⑧的支路(命名为支路2)导通，电机M得电正向运转。合闸到位后，隔离开关控制单元DS@1X的合闸主继电器Xl失电，其常开触点Xlal、Xla2、Xla3恢复至打开状态，支路I断开，电机M失电，C⑶失电，常闭触点Xbl闭合，回路③-----⑨-③接通，制动电阻RM并联至电机M两端进行能耗制动直至电机M停止，隔离开关合闸动作结束。问题点在于:合闸到位后，合闸主继电器Xl失电，在其常开触点Xlal、Xla2、Xla3打开和常闭触点Xbl闭合的过程中，触点的两个电极间会有电弧产生，如果Xlal、Xla2、Xla3、Xbl不能在尽可能短的时间内熄灭电弧，在图2的时序图中，T2时间段内，合闸主继电器Xl的常开触点Xlal、Xla2、Xla3和常闭触点Xbl因为电弧的存在同时处于导通状态，形成图1电机回路中沿①-②-③-----⑨-⑩-⑤-⑥-⑦-⑧的支路，这个支路中仅有制动电阻RM—个负载，其电阻值仅有I~2欧姆，而电机回路电源小母线的额定电压为DClIOV~DC220V，这样这条支路中的电流至少会达到50安培，相当于电源正负极短路，如此大的电流已经超出了合闸主继电器Xl的常开触点Xlal、Xla2、Xla3和常闭触点Xbl的承受能力，导致继电器触点烧毁，最终造成整个控制回路故障。
[0005]隔离开关分闸时:将隔离开关分合闸控制开关CS-DSOl旋至分闸位置，其接点
3、4接通，隔离开关控制单元DS@1X的分闸主继电器Yl得电，其常开触点Ylal、Yla2、Yla3闭合，常闭触点Ybl打开，电机回路中沿①-②-⑥-⑤-④-③--⑦-⑧的支路(命名为支路3)导通，电磁铁CCD得电，受其控制的微动开关CCDl闭合，电机回路中沿①-②-⑥-⑤-⑩-⑨-③--⑦-⑧的支路(命名为支路4)导通，电机M得电反向运转。分闸到位后，隔离开关控制单元DS@1X的分闸主继电器Yl失电，其常开触点Ylal、Yla2、Yla3恢复至打开状态，支路3断开，电机M失电，C⑶失电，常闭触点Ybl闭合，回路
③-----⑨-③接通，制动电阻RM并联至电机M两端进行能耗制动直至电机M停止，隔离开关分闸动作结束。问题点在于:分闸到位后，分闸主继电器Yi失电，在其常开触点Ylal、Yla2、Yla3打开和常闭触点Ybl闭合的过程中，触点的两个电极间会有电弧产生，如果Ylal、Yla2、Yla3、Ybl不能在尽可能短的时间内熄灭电弧，在图3的时序图中，T2时间段内，分闸主继电器Yl的常开触点Ylal、Yla2、Yla3和常闭触点Ybl因为电弧的存在同时处于导通状态，形成图1电机回路中沿①-②-③-----⑨-⑩-⑤-⑥-⑦-⑧的支路，这个支路中仅有制动电阻RM—个负载，其电阻值仅有I~2欧姆，而电机回路电源小母线的额定电压为DClIOV~DC220V，这样这条支路中的电流至少会达到50安培，相当于电源正负极短路，如此大的电流已经超出了分闸主继电器Yl的常开触点Ylal、Yla2、Yla3和常闭触点Ybl的承受能力，导致继电器触点烧毁，最终造成整个控制回路故障。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种三工位隔离接地开关操作机构电机快速制动装置，有效避免控制回路中的继电器触点被烧坏，使整个控制电路正常工作。
[0007]本发明采用的技术方案为:
一种三工位隔离接地开关操作机构电机快速制动装置，包括隔离开关控制回路、接地开关控制回路和电机回路，隔离开关控制回路和接地开关控制回路均包括合闸继电器和分闸继电器，其特征在于:所述的电机回路包括电机、制动电阻、正向制动控制电路和反向制动控制电路；所述的隔离开关控制回路中合闸继电器和分闸继电器分别还包括制动常开触点，接地开关控制回路中合闸继电器和分闸继电器分别还包括制动常开触点；电机的第一端连接隔离开关控制回路中合闸继电器的第二触点和分闸继电器的第三触点之间，还连接接地开关控制回路中分闸继电器的第二触点和合闸继电器的第三触点之间，第二端连接接地开关控制回路中合闸继电 器的第二触点和分闸继电器的第三触点之间，还连接隔离开关控制回路中分闸继电器的第二触点和合闸继电器的第三触点之间；正向制动控制电路的第一充电端连接电机的第一端，还连接制动电阻的第一端，正向制动控制电路的第二充电端连接电机的第二端，正向制动控制电路的制动端连接制动电阻的第二端；反向制动控制电路的第一充电端连接电机的第二端，反向制动控制电路的第二充电端连接电机的第一端，还连接制动电阻的弟一端，反向制动控制电路的制动端连接制动电阻的弟_.端。
[0008]所述的正向制动控制电路包括第一电容，第一电容一端连接第一二极管的负极，另一端连接第二二极管的正极，第一电容与第一二极管之间连接第一晶闸管的门极，第一晶闸管的阳极为正向制动控制电路的制动端，第一晶闸管的阳极通过制动电阻连接电机的第一端，第一晶闸管的阴极连接电机的第二端，第一二极管的正极通过并联的隔离开关控制回路中合闸继电器的制动常开触点与接地开关控制回路中分闸继电器的制动常开触点连接电机第一端，并联的制动常开触点为正向制动控制电路的第一充电端，第二二极管的负极为正向制动控制电路的第二充电端，第二二极管的负极连接电机的第二端。
[0009]所述的反向制动控制电路包括第二电容，第二电容一端连接第三二极管的负极，另一端连接第四二极管的正极，第二电容与第三二极管之间连接第二晶闸管的门极，第二晶闸管的阴极为反向制动控制电路的制动端，第二晶闸管的阴极通过制动电阻连接电机的第一端，第二晶闸管的阳极连接电机的第二端，第三二极管的正极通过并联的接地开关控制回路中合闸继电器的制动常开触点与隔离开关控制回路中分闸继电器的制动常开触点连接电机第二端，并联的制动常开触点为反向制动控制电路的第一充电端，第四二极管的负极为反向制动控制电路的第二充电端，第四二极管的负极连接电机的第一端。
[0010]本发明利用电容电压不能突变、晶闸管有条件导通以及二极管单向导通的特性，将电容充电，当电容电压接近电源电压时，电机回路断开，在利用连接到电容的晶闸管，导通制动电阻回路，使得电机快速制动，本装置改变了制动电阻接入电机回路的时机，破坏了电源正负极经制动电阻接通的条件，实现了三工位隔离接地开关操作机构电机的快速制动。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为现有隔离接地开关操作机构电机控制回路电路原理图；
图2为现有隔离开关合闸时电机回路中各接点动作时序图；
图3为现有隔尚开关分闸时电机回路中各接点动作时序图；
图4为本发明的电路原理图。
【具体实施方式】
[0012]如图4所示，本发明包括隔离开关控制回路、接地开关控制回路和电机回路，隔离开关控制回路和接地开关控制回路电路结构与【背景技术】中说明的电路结构相同，在此不再赘述。
[0013]电机回路包括电机M、制动电阻RM、正向制动控制电路和反向制动控制电路；电机的第一端连接隔离开关控制回路中合闸继电器的第二触点Xla2和分闸继电器的第三触点Yla3之间，还连接接地开关控制回路中分闸继电器的第二触点Y3a2和合闸继电器的第三触点X3a3之间，第二端连接接地开关控制回路中合闸继电器的第二触点X3a2和分闸继电器的第三触点Y3a3之间，还连接隔离开关控制回路中分闸继电器的第二触点Yla2和合闸继电器的第三触点Xla3之间；正向制动控制电路包括第一电容Cl,第一电容Cl 一端通过电阻Rl连接第一二极管Dl的负极，另一端连接第二二极管D2的正极，第一电容Cl与第一二极管Dl之间通过电阻R2连接第一晶闸管VTl的门极g，第一晶闸管VTl的阳极a通过制动电阻RM连接电机M的第一端,第一晶闸管VTl的阴极k连接电机M的第二端,第一二极管Dl的正极通过并联的隔离开关控制回路中合闸继电器的制动常开触点Xla4与接地开关控制回路中分闸继电器的制动常开触点Y3a4连接电机M第一端，第二二极管D2的负极连接电机M的第二端；所述的反向制动控制电路包括第二电容C2，第二电容C2—端通过电阻R4连接第三二极管D3的负极，另一端连接第四二极管D4的正极，第二电容C2与第三二极管D3之间通过电阻R3连接第二晶闸管VT2的门极g，第二晶闸管VT2的阴极k通过制动电阻RM连接电机M的第一端，第二晶闸管VT2的阳极a连接电机M的第二端，第三二极管D3的正极通过并联的接地开关控制回路中合闸继电器的制动常开触点X3a4与隔离开关控制回路中分闸继电器的制动常开触点Yla4连接电机M第二端，第四二极管D4的负极连接电机M的第一端。
[0014]本发明在使用时，当隔离开关合闸时:合闸信号发出后，隔离开关控制单元DS@1X中合闸继电器Xl的常开触点Xlal、Xla2、Xla3、Xla4闭合，回路①-②-③-④-⑤-⑥导通，电机得电正向转动，带动操作机构进行合闸，操作机构合闸完成后，电机需要停止转动，即需要对电机采取制动动作；所以，电机电源PM-NM同时通过回路①-②-⑦-⑧-⑨-④-⑤-⑥给第一电容Cl充电，充电至第一电容Cl两端电压接近于电源电压时，充电电流为零，此回路断开。此时第一电容Cl的左电极带正电，右电极带负电。操作机构合闸到位后，隔离开关控制单元DS@1X中合闸主继电器Xl的常开触点Xlal、Xla2、Xla3、Xla4断开，电机M由于惯性继续运转，处于发电机运行状态，且电机M的Ml接线端带负电，M2接线端带正电。此时，第一二极管D1、第二二极管D2截止，第一晶闸管VTl的控制极g因与第一电容Cl的左电极相连而带正电，其阳极a与阴极k之间为正向电压，第一晶闸管VTl导通，这样，回路④-⑨-⑩---⑦-②-③导通，制动电阻RM被接入电机M两端进行能耗制动，使电机快速停机，随着电机转速降低，回路中电流逐渐减小，当该回路中的电流小于第一晶闸管VTl的最小维持电流时，第一晶闸管VTl关断，回路④-⑨-⑩---⑦-②-③断开，制动过程结束。此时整个电机回路恢复至合闸操作前的状态，重新具备进行下一个操作的条件。
[0015]当隔离开关分闸时:分闸信号发出后，隔离开关控制单元DS@1X中分闸主继电器Yl的常开触点Ylal、Yla2、Yla3、Yla4闭合，回路①-⑤-④-③-②-⑥导通，电机M得电反向转动，带动操作机构进行分闸，操作机构分闸完成后，电机需要停止转动，即需要对电机采取制动动作；所以，电机M电源PM-NM同时通过回路①-⑤-④---⑦-②-⑥给第二电容C2充电，充电至第二电容C2两端电压接近于电源电压时，充电电流为零，此回路断开。此时第二电容C2的右电极带正电，左电极带负电。带动操作分闸到位后，隔离开关控制单元DS@1X中分闸主继电器Yl的常开触点Ylal、Yla2、Yla3、Yla4断开，电机M由于惯性继续运转，处于发电机运行状态，且电机M的Ml接线端带正电，电机M的M2接线端带负电。此时，第三二极管D3、第四二极管D4截止，第二晶闸管VT2的控制极g因与第二电容C2的右电极相连而带正电，其阳极a与阴极k之间为正向电压，第二晶闸管VT2导通，这样，回路③-②-⑦--⑩-⑨-④导通，制动电阻RM被接入电机M两端进行能耗制动使电机快速停机，随着电机转速降低，回路中电流逐渐减小，当该回路中的电流小于晶闸管的最小维持电流时，晶闸管关断，回路③-②-⑦--⑩-⑨-④断开，制动过程结束。
[0016]接地开关合闸、接地开关分闸时与上述隔离开关合闸、隔离开关分闸时电机制动过程分析思路同理，在此不再赘述。
【权利要求】
1.一种三工位隔离接地开关操作机构电机快速制动装置，包括隔离开关控制回路、接地开关控制回路和电机回路，隔离开关控制回路和接地开关控制回路均包括合闸继电器和分闸继电器，其特征在于:所述的电机回路包括电机、制动电阻、正向制动控制电路和反向制动控制电路；所述的隔离开关控制回路中合闸继电器和分闸继电器分别还包括制动常开触点，接地开关控制回路中合闸继电器和分闸继电器分别还包括制动常开触点；电机的第一端连接隔离开关控制回路中合闸继电器的第二触点和分闸继电器的第三触点之间，还连接接地开关控制回路中分闸继电器的第二触点和合闸继电器的第三触点之间，第二端连接接地开关控制回路中合闸继电器的第二触点和分闸继电器的第三触点之间，还连接隔离开关控制回路中分闸继电器的第二触点和合闸继电器的第三触点之间；正向制动控制电路的第一充电端连接电机的第一端，还连接制动电阻的第一端，正向制动控制电路的第二充电端连接电机的第二端，正向制动控制电路的制动端连接制动电阻的第二端；反向制动控制电路的第一充电端连接电机的第二端，反向制动控制电路的第二充电端连接电机的第一端，还连接制动电阻的弟一端，反向制动控制电路的制动端连接制动电阻的弟_.端。
2.根据权利要求1所述的三工位隔离接地开关操作机构电机快速制动装置，其特征在于:所述的正向制动控制电路包括第一电容，第一电容一端连接第一二极管的负极，另一端连接第二二极管的正极，第一电容与第一二极管之间连接第一晶闸管的门极，第一晶闸管的阳极为正向制动控制电路的制动端，第一晶闸管的阳极通过制动电阻连接电机的第一端，第一晶闸管的阴极连接电机的第二端，第一二极管的正极通过并联的隔离开关控制回路中合闸继电器的制动常开触点与接地开关控制回路中分闸继电器的制动常开触点连接电机第一端，并联的制动常开触点为正向制动控制电路的第一充电端，第二二极管的负极为正向制动控制电路的第二充电端，第二二极管的负极连接电机的第二端。
3.根据权利要求2所述的三工位隔离接地开关操作机构电机快速制动装置，其特征在于:所述的反向制动控制电路包括第二电容，第二电容一端连接第三二极管的负极，另一端连接第四二极管的正极，第二电容与第三二极管之间连接第二晶闸管的门极，第二晶闸管的阴极为反向制动控制电路的制动端，第二晶闸管的阴极通过制动电阻连接电机的第一端，第二晶闸管的阳极连接电机的第二端，第三二极管的正极通过并联的接地开关控制回路中合闸继电器的制动常开触点与隔离开关控制回路中分闸继电器的制动常开触点连接电机第二端，并联的制动常开触点为反向制动控制电路的第一充电端，第四二极管的负极为反向制动控制电路的第二充电端，第四二极管的负极连接电机的第一端。
【文档编号】H02P3/12GK103633891SQ201310563195
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】马江朋, 夏英毅, 董建安, 徐晓瑞, 刘露旋, 耿飞, 卢晓武 申请人:河南平高东芝高压开关有限公司