本發(fā)明涉及開關(guān)控制技術(shù)，特別涉及一種電磁開關(guān)控制裝置。

背景技術(shù)：

在很多行業(yè)標準中，對于重要電路的控制(如：電動機主回路、電動機制動器等)，即使采用了半導(dǎo)體開關(guān)器件(如：gto(門極可關(guān)斷晶閘管)、gtr(電力晶體管)，mosfet(電力場效應(yīng)晶體管)、igbt(絕緣柵雙極晶體管)等)關(guān)斷后，還會要求用兩個或兩個以上獨立電磁開關(guān)觸點串聯(lián)，作為冗余保護。保證靜態(tài)元件控制失效后，仍然能夠安全關(guān)斷負荷電流。

器件正常工作時，冗余保護電磁開關(guān)在動作前，負載電流已經(jīng)被靜態(tài)元件關(guān)斷。因此實際這些保護電磁開關(guān)的觸點在絕大多數(shù)情況下均工作在極小負荷下。但是為了保證失控情況下的安全，因此保護電磁開關(guān)的選型必須按照額定負載電流選擇。造成了大額定電磁開關(guān)長時間工作在極小負荷下，造成了器件的性能浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種電磁開關(guān)控制裝置，能保證負載回路的可靠關(guān)斷，并且成本低。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的電磁開關(guān)控制裝置，其包括一個控制開關(guān)、n個電磁開關(guān)，n為大于等于2的整數(shù)；

每個電磁開關(guān)包括有一副線圈及觸點；

n個電磁開關(guān)中有m個為大負荷電磁開關(guān),m為小于n的整數(shù)；所述大負荷電磁開關(guān)的額定電流等于或大于所述負載回路的額定負載電流；其他n-m個電磁開關(guān)的額定電流小于所述負載回路的額定負載電流，最大工作電流大于所述負載回路的額定負載電流；

所述n個電磁開關(guān)的線圈并聯(lián)在控制電源的正負極之間；

所述n個電磁開關(guān)的觸點串聯(lián)在負載回路中；

m個大負荷電磁開關(guān)的線圈接有續(xù)流電路；

所述控制開關(guān)s1閉合時，各電磁開關(guān)的線圈及其所接續(xù)流電路接通控制電源；

所述控制開關(guān)s1斷開時，各電磁開關(guān)的線圈及其所接續(xù)流電路斷開控制電源；

所述控制開關(guān)s1斷開后，m個大負荷電磁開關(guān)的線圈所接續(xù)流電路使得m個大負荷電磁開關(guān)的觸點早于其他n-m個電磁開關(guān)的觸點動作。

較佳的，其他n-m個電磁開關(guān)的額定電流小于所述負載回路的額定負載電流的二分之一。

較佳的，其他n-m個電磁開關(guān)的額定電流小于所述負載回路的額定負載電流的十分之一。

較佳的，所述電磁開關(guān)為接觸器、安全繼電器、功率繼電器或接觸器式繼電器的一種或多種。

較佳的，所述m個大負荷電磁開關(guān)的線圈同其他n-m個電磁開關(guān)的線圈之間解耦。

較佳的，所述m個大負荷電磁開關(guān)的線圈的分別一端接同一個或不同的二極管的負端，另一端接所述控制電源負極；所述二極管的正端接所述控制電源正極；

所述m個大負荷電磁開關(guān)的線圈同其他n-m個電磁開關(guān)的所述線圈之間通過所述二極管解耦。

較佳的，其他n-m個電磁開關(guān)的線圈的一端分別接另外的同一個或不同的二極管的負端，另一端接所述控制電源負極；另外的二極管的正端接所述控制電源正極。

所述m個大負荷電磁開關(guān)的線圈同其他n-m個電磁開關(guān)的線圈之間通過所述二極管解耦。

較佳的，所述m個大負荷電磁開關(guān)的線圈兩端分別接由串聯(lián)在一起的電容及電阻組成的續(xù)流電路。

較佳的，其他n-m個電磁開關(guān)中的一個或多個，其線圈兩端接由串聯(lián)在一起的二極管及電阻組成的續(xù)流電路。

較佳的，n為2，m為1。

較佳的，所述負載回路中還包括半導(dǎo)體開關(guān)器件；

所述半導(dǎo)體開關(guān)器件同n個電磁開關(guān)的觸點串聯(lián)在負載回路中。

較佳的，所述半導(dǎo)體開關(guān)器件為gto、gtr、mosfet或igbt。

較佳的，所述負載回路為制動控制回路；

所述制動控制回路中還串聯(lián)有制動器電源及制動器線圈。

較佳的，所述負載回路為電機控制回路；

所述電機控制回路中還串聯(lián)有曳引機電源及曳引機。

本發(fā)明的電磁開關(guān)控制裝置，用于控制負載回路的可靠關(guān)斷，n個電磁開關(guān)的線圈并聯(lián)在控制電源的正負極之間，各個電磁開關(guān)的觸點串聯(lián)在負載回路中，控制開關(guān)s1用于接通或斷開控制電源對電磁開關(guān)線圈的供電，其中m個電磁開關(guān)為大負荷電磁開關(guān)，大負荷電磁開關(guān)的額定電流等于或大于負載回路的額定負載電流，其余n-m個電磁開關(guān)的額定電流小于負載回路的額定負載電流；m個大負荷電磁開關(guān)的線圈接有續(xù)流電路，使其觸點關(guān)斷速度快于其余n-m個電磁開關(guān)，從而可以使電磁開關(guān)觸點關(guān)斷動作有先后順序，可以減小動作較慢電磁開關(guān)觸點的額定選型，降低成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面對本發(fā)明所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明的電磁開關(guān)控制裝置一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的電磁開關(guān)控制裝置一實施例用于制動控制結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的電磁開關(guān)控制裝置一實施例用于電機控制結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例一

如圖1所示，電磁開關(guān)控制裝置包括一個控制開關(guān)s1、n個電磁開關(guān)，n為大于等于2的整數(shù)；

每個電磁開關(guān)包括有一副線圈及觸點；

n個電磁開關(guān)中有m個為大負荷電磁開關(guān),m為小于n的整數(shù)；所述大負荷電磁開關(guān)的額定電流等于或大于所述負載回路的額定負載電流；其他n-m個電磁開關(guān)的額定電流小于所述負載回路的額定負載電流，最大工作電流大于所述負載回路的額定負載電流；

所述n個電磁開關(guān)的線圈并聯(lián)在控制電源的正負極之間；

所述n個電磁開關(guān)的觸點串聯(lián)在負載回路中；

m個大負荷電磁開關(guān)的線圈接有續(xù)流電路；

所述控制開關(guān)s1閉合時，各電磁開關(guān)的線圈及其所接續(xù)流電路接通控制電源；

所述控制開關(guān)s1斷開時，各電磁開關(guān)的線圈及其所接續(xù)流電路斷開控制電源；

所述控制開關(guān)s1斷開后，m個大負荷電磁開關(guān)的線圈所接續(xù)流電路使得m個大負荷電磁開關(guān)的觸點早于其他n-m個電磁開關(guān)的觸點動作。

較佳的，其他n-m個電磁開關(guān)的額定電流小于所述負載回路的額定負載電流的二分之一。

較佳的，其他n-m個電磁開關(guān)的額定電流小于所述負載回路的額定負載電流的十分之一。

較佳的，所述電磁開關(guān)為接觸器、安全繼電器、功率繼電器或接觸器式繼電器的一種或多種。

實施例一的電磁開關(guān)控制裝置，用于負載回路的可靠關(guān)斷，n個電磁開關(guān)的線圈并聯(lián)在控制電源的正負極之間，各個電磁開關(guān)的觸點串聯(lián)在負載回路中，控制開關(guān)s1用于接通或斷開控制電源對電磁開關(guān)線圈的供電，其中m個電磁開關(guān)為大負荷電磁開關(guān)，大負荷電磁開關(guān)的額定電流等于或大于負載回路的額定負載電流，其余n-m個電磁開關(guān)的額定電流小于負載回路的額定負載電流；m個大負荷電磁開關(guān)的線圈接有續(xù)流電路，使其觸點關(guān)斷速度快于其余n-m個電磁開關(guān)。從而可以使電磁開關(guān)觸點關(guān)斷動作有先后順序，可以減小動作較慢電磁開關(guān)觸點的額定選型，降低成本。

實施例一的電磁開關(guān)控制裝置，大負荷電磁開關(guān)的線圈所接續(xù)流電路，可以采用無續(xù)流回路、壓敏二極管、壓敏電阻、電容、電阻及其的混合使用，只要續(xù)流電路可以使得大負荷電磁開關(guān)保持優(yōu)先動作即可。

本發(fā)明所指的電磁開關(guān)控制裝置，可選定一個或多個電磁開關(guān)選定為主電磁開關(guān)，采用大負荷電磁開關(guān)，其續(xù)流回路措施可使其快速關(guān)斷。其余電磁開關(guān)選定為次電磁開關(guān)，采用小負荷電磁開關(guān)，其續(xù)流回路措施可使其慢于主電磁開關(guān)關(guān)斷，次電磁開關(guān)的的額定電流可以小于負載回路的額定負載電流，其最大工作電流大于負載回路的額定負載電流即可。

實施例二

基于實施例一的電磁開關(guān)控制裝置，所述m個大負荷電磁開關(guān)的線圈同其他n-m個電磁開關(guān)的線圈之間解耦。

較佳的，所述m個大負荷電磁開關(guān)的線圈的一端分別接同一個或不同的二極管的負端，另一端接所述控制電源負極；所述二極管的正端接所述控制電源正極；

所述m個大負荷電磁開關(guān)的所述線圈同其他n-m個電磁開關(guān)的所述線圈之間通過所述二極管解耦。

較佳的，其他n-m個電磁開關(guān)的線圈的一端分別接另外的同一個或不同的二極管的負端，另一端接所述控制電源負極；另外的二極管的正端接所述控制電源正極。

所述m個大負荷電磁開關(guān)的線圈同其他n-m個電磁開關(guān)的線圈之間通過所述二極管解耦。

實施例二的電磁開關(guān)控制裝置，大負荷電磁開關(guān)同其他電磁開關(guān)的線圈之間采取解耦措施，解耦措施可以為在大負荷電磁開關(guān)的線圈與一個二極管串接。

實施例三

基于實施例一的電磁開關(guān)控制裝置，所述m個大負荷電磁開關(guān)的線圈兩端分別接由串聯(lián)在一起的電容及電阻組成的續(xù)流電路。

較佳的，其他n-m個電磁開關(guān)中的一個或多個，其線圈兩端接由串聯(lián)在一起的二極管及電阻組成的續(xù)流電路。

較佳的，n為2，m為1。其中一個電磁開關(guān)為大負荷電磁開關(guān)k1，另一個電磁開關(guān)為小負荷電磁開關(guān)k2。

實施例三的電磁開關(guān)控制裝置，電磁開關(guān)正常導(dǎo)通時，控制開關(guān)s1閉合，大負荷電磁開關(guān)k1線圈流過電流，大負荷電磁開關(guān)k1觸點閉合；電磁開關(guān)k2線圈流過電流，電磁開關(guān)k2觸點閉合；負載回路處于導(dǎo)通狀態(tài)，負載回路流過負載電流ia。電磁開關(guān)正常切斷時，控制開關(guān)s1斷開；電磁開關(guān)k1、k2的線圈電流同時開始下降。由于電磁開關(guān)線圈為電磁線圈，是儲能元件，在外部電源消失后，線圈會產(chǎn)生反向電動勢，阻礙線圈電流的下降，線圈電流未下降到閾值前，電磁開關(guān)觸點不會斷開。大負荷電磁開關(guān)k1的線圈并聯(lián)的電容c1、電阻r1，電磁開關(guān)k2的線圈并聯(lián)的二極管d1、電阻r2均為起消耗線圈儲能的續(xù)流回路，并且二極管d3、d4保證了線圈釋放儲能時產(chǎn)生的反向電動勢不會互相耦合。由于大負荷電磁開關(guān)k1的線圈并聯(lián)有由電容c1和電阻r1串聯(lián)構(gòu)成的續(xù)流電路,回路上組成了一個二階電路，流過大負荷電磁開關(guān)k1的線圈的電流可以快速震蕩至大負荷電磁開關(guān)k1的觸點的維持電流以下，電流下降速度快于電磁開關(guān)k2的線圈并聯(lián)的由二極管d1和電阻r2串聯(lián)構(gòu)成的續(xù)流電路。大負荷電磁開關(guān)k1的線圈儲能先釋放完，大負荷電磁開關(guān)k1的觸點先斷開，大負荷電磁開關(guān)k1的觸點切斷負載回路的負載電流ia，電磁開關(guān)k2線圈儲能后釋放完，電磁開關(guān)k2觸點斷開，由于電磁開關(guān)k2觸點斷開前，負載電流ia已經(jīng)由大負荷電磁開關(guān)k1的觸點切斷，因此電磁開關(guān)k2的觸點在斷開時，實際是不承受任何負載電流的。

當電磁開關(guān)處于故障模式2(大負荷電磁開關(guān)k1工作不正常，電磁開關(guān)k2工作正常)時?？刂崎_關(guān)s1斷開，大負荷電磁開關(guān)k1的觸點無法斷開，電磁開關(guān)k2的線圈電流開始下降，電磁開關(guān)k2的觸點斷開，切斷負載回路的負載電流ia。

故障模式見表一。

表一：

由表一可見，電磁開關(guān)k2觸點僅在故障模式2中，切斷負載回路的負載電流ia。

傳統(tǒng)回路設(shè)計時，由于電磁開關(guān)k1和電磁開關(guān)k2的動作順序不確定，并且此種保護回路相關(guān)標準一般不允許采用延時裝置。電磁開關(guān)k1與電磁開關(guān)k2的額定選型均要按照負載電流ia進行。目前市場批產(chǎn)電磁開關(guān)在額定容量下，觸點壽命均達到幾十萬次，如果電磁開關(guān)k2的觸點按照負載電流ia進行選型，會造成器件性能的大量浪費。

實施例三的電磁開關(guān)控制裝置，電磁開關(guān)的所述線圈兩端并聯(lián)續(xù)流回路，續(xù)流回路包含電阻、電容、二極管等一種或多種電氣元件的組合。實施例三的電磁開關(guān)控制裝置，電磁開關(guān)線圈上接續(xù)流電路，不同電磁開關(guān)線圈上可以采用不同的續(xù)流電路，以使不同電磁開關(guān)的觸點斷開動作有先后順序。非大負荷電磁開關(guān)的額定電流可以小于負載回路的額定負載電流，僅需要保證在少數(shù)異常狀況下，非大負荷電磁開關(guān)的最大工作電流大于負載回路的額定負載電流即可。

實施例四

基于實施例一的電磁開關(guān)控制裝置，所述負載回路中還包括半導(dǎo)體開關(guān)器件；

所述半導(dǎo)體開關(guān)器件同n個電磁開關(guān)的所述觸點串聯(lián)在負載回路中。

較佳的，所述半導(dǎo)體開關(guān)器件可以為gto(門極可關(guān)斷晶閘管)、gtr(電力晶體管)、mosfet(電力場效應(yīng)晶體管)、igbt(絕緣柵雙極晶體管)等。

實施例五

基于實施例四的電磁開關(guān)控制裝置，如圖2所示，所述負載回路為制動控制回路；

所述制動控制回路中還串聯(lián)有制動器電源及制動器線圈；制動器電源及制動器線圈與半導(dǎo)體開關(guān)器件t1及電磁開關(guān)的觸點串聯(lián)。

制動控制回路中的半導(dǎo)體開關(guān)器件t1用于控制制動線圈電流ia。

電磁開關(guān)正常導(dǎo)通時，控制開關(guān)s1保持閉合，大負荷電磁開關(guān)k1線圈流過電流，大負荷電磁開關(guān)k1觸點閉合；電磁開關(guān)k2線圈流過電流，電磁開關(guān)k2觸點閉合；制動控制回路中的半導(dǎo)體開關(guān)器件t1處于導(dǎo)通狀態(tài)，制動控制回路中的制動器線圈流過制動線圈電流ia，電機制動器打開。

當半導(dǎo)體開關(guān)器件t1正常關(guān)斷時，制動線圈電流ia處于關(guān)斷狀態(tài)，使控制開關(guān)s1斷開，大負荷電磁開關(guān)k1的線圈儲能釋放完，大負荷電磁開關(guān)k1的觸點斷開，電磁開關(guān)k2的線圈儲能釋放完，電磁開關(guān)k2的觸點斷開。由于控制開關(guān)s1開關(guān)斷開前，制動線圈電流ia已經(jīng)由半導(dǎo)體開關(guān)器件t1關(guān)斷，因此電磁開關(guān)k1、k2的觸點在斷開時，實際是不承受任何負載的，電磁開關(guān)k1、k2的觸點在此起冗余保護的作用，防止半導(dǎo)體開關(guān)器件t1關(guān)斷后意外開通，徹底阻斷制動線圈電流ia的流動路徑。

當電磁開關(guān)控制裝置處于故障模式2(半導(dǎo)體開關(guān)器件t1工作不正常，電磁開關(guān)k1、k2工作正常)時。半導(dǎo)體開關(guān)器件t1無法關(guān)斷，導(dǎo)致制動線圈電流ia在第一時間無法切斷，電機制動器無法制動。使控制開關(guān)s1斷開，電磁開關(guān)k1、k2的線圈電流同時開始下降，由于電磁開關(guān)線圈為電磁線圈，是儲能元件，在外部電源消失后，線圈會產(chǎn)生反向電動勢，阻礙線圈電流的下降，線圈電流未下降到閾值前，電磁開關(guān)的觸點不會斷開，大負荷電磁開關(guān)k1的線圈并聯(lián)的電容c1、電阻r1，電磁開關(guān)k2的線圈并聯(lián)的二極管d1、電阻r2均為起消耗線圈儲能的續(xù)流回路，并且二極管d3、d4保證了線圈儲能釋放時產(chǎn)生的反向電動勢不會互相耦合。由于大負荷電磁開關(guān)k1的線圈并聯(lián)有由電容c1和電阻r1串聯(lián)構(gòu)成的續(xù)流電路,回路上組成了一個二階電路，流過大負荷電磁開關(guān)k1的線圈的電流可以快速震蕩至大負荷電磁開關(guān)k1的觸點的維持電流以下，電流下降速度快于電磁開關(guān)k2的線圈并聯(lián)的由二極管d1和電阻r2串聯(lián)構(gòu)成的續(xù)流電路。因此在控制開關(guān)s1開關(guān)斷開后，大負荷電磁開關(guān)k1的線圈儲能先釋放完，大負荷電磁開關(guān)k1的觸點先斷開，大負荷電磁開關(guān)k1的觸點切斷制動控制回路的制動線圈電流ia，電機制動器制動。電磁開關(guān)k2線圈儲能后釋放完，電磁開關(guān)k2觸點后斷開，由于電磁開關(guān)k2的觸點斷開前，制動線圈電流ia已經(jīng)由大負荷電磁開關(guān)k1的觸點切斷，因此電磁開關(guān)k2的觸點在斷開時，實際是不承受任何負載電流的。

當電磁開關(guān)控制裝置處于故障模式6(半導(dǎo)體開關(guān)器件t1工作不正常，大負荷電磁開關(guān)k1工作不正常，電磁開關(guān)k2工作正常)時。半導(dǎo)體開關(guān)器件t1無法關(guān)斷，導(dǎo)致制動線圈電流ia在第一時間無法切斷，電機制動器無法制動。使控制開關(guān)s1斷開，大負荷電磁開關(guān)k1的觸點無法斷開，電磁開關(guān)k2的線圈電流開始下降，電磁開關(guān)k2的觸點斷開，切斷制動線圈電流ia，電機制動器制動。

當電磁開關(guān)控制裝置處于故障模式5(半導(dǎo)體開關(guān)器件t1工作正常，大負荷電磁開關(guān)k1工作不正常，電磁開關(guān)k2工作正常)時?？刂崎_關(guān)s1保持閉合，半導(dǎo)體開關(guān)器件t1關(guān)斷時，制動線圈電流ia處于關(guān)斷狀態(tài)。使控制開關(guān)s1斷開，大負荷電磁開關(guān)k1的觸點無法斷開，電磁開關(guān)k2的線圈電流開始下降，電磁開關(guān)k2的觸點斷開，電磁開關(guān)k2的觸點實際未承擔負載。

故障模式見表二。

表二：

由表二可見，電磁開關(guān)k2的觸點承受負載的情況僅1種故障模式，并且必須要是半導(dǎo)體開關(guān)器件t1和大負荷電磁開關(guān)k1均故障時，這種情況在整個產(chǎn)品生命周期中很罕見。

傳統(tǒng)回路設(shè)計時，由于電磁開關(guān)k1和k2的動作順序不確定，并且此種保護回路相關(guān)標準一般不允許采用延時裝置。電磁開關(guān)k1和k2的額定選型均要按照制動線圈電流ia進行。目前市場批產(chǎn)電磁開關(guān)在額定容量下，觸點壽命均達到幾十萬次，如果電磁開關(guān)k2的觸點按照制動線圈電流ia進行選型，會器件性能的大量浪費。

電磁開關(guān)續(xù)流電路不被認為是延時裝置。實施例五中，可以差異化搭配不同種類續(xù)流電路，電磁開關(guān)k2的額定電流可以小于制動線圈電流ia，僅需要保證在極少數(shù)異常狀況下，電磁開關(guān)k2的最大工作電流大于制動線圈電流ia即可，此時電磁開關(guān)k2觸點的壽命較低，但是因為半導(dǎo)體開關(guān)器件t1和大負荷電磁開關(guān)k1均故障的情況在整個產(chǎn)品生命周期中很罕見，并不會降低產(chǎn)品的可靠性。例如，當制動器維持電流為15a時，選定大負荷電磁開關(guān)k1為三菱接觸器sd-t20，主觸點額定電流為18a，電氣壽命50萬次，選定電磁開關(guān)k2為三菱接觸器sd-t10，主觸點額定電流為11a，電氣壽命50萬次。僅需試驗驗證sd-t10接觸器能夠在1000次內(nèi)開斷15a電流，即可滿足產(chǎn)品生命周期的需求，降低了電磁開關(guān)k2的選型容量，既能保證電路的安全性能不變，又能有效的降低電磁開關(guān)k2的觸點的額定負載，提高了整個系統(tǒng)的利用率。

實施例六

基于實施例四的電磁開關(guān)控制裝置，如圖3所示，所述負載回路為電機控制回路；

所述電機控制回路中還串聯(lián)有曳引機電源及曳引機；曳引機電源及曳引機與半導(dǎo)體開關(guān)器件t1及電磁開關(guān)的觸點串聯(lián)。

以上僅為本申請的優(yōu)選實施例，并不用于限定本申請。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本申請的保護范圍之內(nèi)。