СОЛЕНОИДНЫЙ ПРИВОД ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА И СВЯЗАННОЕ С НИМ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2016 года по МПК H01H83/12 

Область техники

Настоящее изобретение относится к соленоидному приводу для переключающего устройства.

Предшествующий уровень техники

Известно, что переключающие устройства, используемые в электрических цепях, таких, как электрические цепи низкого и среднего напряжения, как правило, автоматических переключателях и электромагнитных пускателях, являются устройствами, разработанными для обеспечения возможности правильного функционирования определенных частей электрических цепей, в которых они установлены, и соответствующих электрических нагрузок. Для целей настоящего раскрытия, термин «низкое напряжение» относится к областям применения с рабочими напряжениями до 1000 В для переменного тока/1500 В для постоянного тока, а термин «среднее напряжение» относится к областям применения в диапазоне от 1 кВ до нескольких десятков кВ, например, 50 кВ.

В процессе функционирования, переключающие устройства могут срабатывать из разомкнутого положения в замкнутое положение таким образом, чтобы обеспечивать возможность протекания через них тока, и из замкнутого положения в разомкнутое положение таким образом, чтобы прерывать такое протекание тока.

В частности, переключающие устройства содержат один или несколько электрических полюсов или фаз, каждый из которых имеет, по меньшей мере, контакт, имеющий возможность перемещения между первым положением или соединенным положением, в котором он соединен с соответствующим неподвижным контактом (переключающее устройство в замкнутом положении), и вторым положением или разъединенным положением, в котором он расположен на расстоянии от соответствующего неподвижного контакта (переключающее устройство в разомкнутом положении).

Подходящий функциональный механизм функционально связан с подвижными контактами таким образом, чтобы вызывать перемещение таких подвижных контактов между соединенным и разъединенным положениями.

Приводы на основе соленоидов, далее в настоящем документе обозначенные как «соленоидные приводы», часто используются в переключающих устройствах, например, в переключающих устройствах с механическим приводом для цепей низкого или среднего напряжения; переключающее устройство с механическим приводом имеет функциональный механизм известного типа «с использованием накопленной энергии», в котором энергия, необходимая для размыкания переключающего устройства, запасается в подходящем упругом средстве, таком, как пружины.

Типичное использование соленоидного привода заключается в высвобождении механических частей соответствующего переключающего устройства, например, соответствующих частей функционального механизма, таким образом, чтобы размыкать или замыкать непосредственно переключающее устройство после команды и/или события размыкания или замыкания. Примерами таких соленоидных приводов являются размыкающие шунтовые расцепители, замыкающие шунтовые расцепители или низковольтные шунтовые расцепители, каждый из которых является устройством, хорошо известным на уровне техники.

Как правило, для оценки надежности переключающего устройства требуются диагностические функциональные испытания времени размыкания; в частности, в процессе диагностических функциональных испытаний измеряется время, прошедшее с момента операции размыкания и/или операции замыкания переключающего устройства. На современном уровне развития техники, диагностические функциональные испытания выполняются посредством использования различного дополнительного оборудования, которое функционально соединено с переключающим устройством, и которое использует информацию касательно положения подвижных контактов, то есть, информацию, которая предоставлена, например, посредством подходящих свободных контактов.

Дополнительное оборудование содержит, например: переносные измерительные приборы для задач обслуживания, IED («интеллектуальные электронные устройства») с расширенными диагностическими функциональными возможностями, электронные реле защиты, диагностические и/или контрольно-измерительные приборы. Использование такого внешнего оборудования подразумевает ряд неудобств, среди которых присутствуют: сложный монтаж электрических проводов и кабелей, высокая стоимость монтажа и загромождение вследствие большого объема, занимаемого дополнительным оборудованием.

Следовательно, на современном уровне развития техники, несмотря на то, что известные решения функционируют довольно удовлетворительно, все еще существует основание и потребность в дополнительном усовершенствовании.

Краткое изложение сущности изобретения

Такая потребность удовлетворяется посредством соленоидного привода для соответствующего переключающего устройства для электрического тока, которое может срабатывать во время его перехода из разомкнутого положения в замкнутое положение таким образом, чтобы обеспечивать возможность протекания через него электрического тока, и из замкнутого положения в разомкнутое положение таким образом, чтобы прерывать такое протекание электрического тока.

Соленоидный привод содержит:

соленоидный электромагнит, выполненный с возможностью перемещения между исходным положением и положением срабатывания, причем перемещение из исходного положения в положение срабатывания применяется для срабатывания переключающего устройства для электрического тока;

электронное средство, выполненное с возможностью отсчета времени работы, которое указывает на продолжительность срабатывания переключающего устройства.

Другой аспект настоящего раскрытия состоит в обеспечении переключающего устройства, содержащего, по меньшей мере, соленоидный привод, такой, как соленоидный привод, охарактеризованный приложенной формулосй изобретения и раскрытый в последующем описании; другой аспект состоит в обеспечении распределительного устройства, содержащего, по меньшей мере, переключающее устройство и/или, по меньшей мере, соленоидный привод согласно приложенной формуле изобретения и раскрытый в последующем описании.

Краткое описание чертежей

Кроме того, характеристики и преимущества будут более очевидны из описания иллюстративных, но неисчерпывающих, вариантов осуществления соленоидного привода и соответствующего переключающего устройства согласно настоящему раскрытию, иллюстрированному на сопроводительных чертежах, на которых:

Фиг. 1 изображает схематическое представление переключающего устройства, содержащего три соленоидных привода согласно настоящему раскрытию;

Фиг. 2 изображает схематическое представление первого возможного соленоидного привода согласно настоящему раскрытию;

Фиг. 3 изображает схематическое представление соленоидного привода из Фиг.2, функционально соединенного с источником электропитания и с реле контроля схемы отключения согласно настоящему раскрытию;

Фиг. 4 изображает график, изображающий зависимость от времени напряжения, прикладываемого на вход соленоидного привода из Фиг. 2 во время его функционирования;

Фиг. 5 изображает схематическое представление второго возможного соленоидного привода согласно настоящему раскрытию.

Описание предочтительных вариантов воплощения

Следует отметить, что в подробном описании, которое следует ниже, идентичные или подобные компоненты, со структурной и/или функциональной точки зрения, имеют одинаковые ссылочные обозначения, независимо от того, что они изображены в различных вариантах осуществления настоящего раскрытия; также следует отметить, что для ясного и краткого описания настоящего раскрытия, чертежи не обязательно могут быть выполнены в масштабе, и конкретные отличительные признаки раскрытия могут быть изображены достаточно схематично.

Со ссылкой на иллюстративные варианты осуществления из Фиг.1-5, соленоидный привод 1 согласно настоящему раскрытию подходит для установки в переключающем устройстве 100, таком, как например, автоматический выключатель 100 низкого или среднего напряжения, содержащий, по меньшей мере, полюс 101, имеющий один или более подвижных контактов 102 со связанными с ними соответствующими неподвижными контактами 103. Контакты 102 могут перемещаться между соединенным положением, в котором они соединены с соответствующими неподвижными контактами 103, и разъединенным положением, в котором они располагаются на расстоянии от соответствующих неподвижных контактов 103.

Переключающее устройство 100 электрического тока может срабатывать во время его функционирования из разомкнутого положения в замкнутое положение таким образом, чтобы обеспечивать возможность протекания через него электрического тока, и из замкнутого положения в разомкнутое положение для того, чтобы прерывать такое протекание электрического тока. В частности, перемещение подвижных контактов 102 из разъединенного положения в соединенное положение обеспечивает возможность протекания электрического тока через соединенные подвижные и неподвижные контакты 102, 103 (операция замыкания переключающего устройства), и перемещение подвижных контактов из соединенного положения в разъединенное положение производит прерывание такого протекания электрического тока (операция размыкания переключающего устройства).

Фиг.1 схематично иллюстрирует переключающее устройство 100, имеющее, например, три полюса 101, каждый из которых содержит подвижный контакт 102 и соответствующий неподвижный контакт 103; такой вариант осуществления должен пониматься лишь в качестве иллюстративного и не ограничивающего примера, поскольку принципы и технические решения, предложенные в последующем описании, могут быть применены к переключающим устройствам 100, имеющим множество полюсов 101, отличным от иллюстрированного, таким, как например, переключающее устройство 100 с одним полюсом 101, или с двумя полюсами 101, или с четырьмя полюсами 101.

Функциональный механизм 104, например функциональный механизм 104, использующий запасенную энергию, функционально соединен с подвижными контактами 102 таким образом, чтобы производить перемещение таких контактов 102 между соединенным и разъединенным положениями относительно соответствующих неподвижных контактов 103, и, следовательно, срабатывание переключающего устройства 100 между его замкнутым положением и его разомкнутым положением.

Соленоидный привод 1 содержит соленоидный электромагнит 2, выполненный с возможностью перемещения между исходным положением (или освобожденным положением) и положением срабатывания (или положением запуска), причем перемещение из исходного положения в положение срабатывания применяется для срабатывания переключающего устройства 100.

В частности, соленоидный привод 1 согласно настоящему раскрытию, может быть сконструирован и использоваться в переключающем устройстве 100 в виде замыкающего привода 1, в котором перемещение его соленоидного электромагнита 2 из освобожденного положения в положение запуска производит замыкание переключающего устройства 100, то есть срабатывание непосредственно переключающего устройства 100 из разомкнутого положения в замкнутое положение.

Соленоидный привод 1 согласно настоящему раскрытию может быть сконструирован и использоваться в переключающем устройстве 100 в качестве размыкающего привода 1, в котором перемещение его соленоидного электромагнита 2 из освобожденного положения в положение запуска производит размыкание переключающего устройства 100, то есть, срабатывание непосредственно переключающего устройства 100 из замкнутого положения в разомкнутое положение.

Согласно иллюстративному варианту осуществления из Фиг.2 и иллюстративному варианту осуществления из Фиг.5, соленоидный электромагнит 2 соленоидного привода 1 содержит одну или несколько частей 3, которые выполнены с возможностью перемещения во время перемещения непосредственно соленоидного электромагнита 2 из освобожденного положения в положение запуска таким образом, чтобы взаимодействовать с одним или более соответствующими частями переключающего устройства 100; такое функциональное взаимодействие между подвижными частями 3 соленоидного электромагнита 2 и соответствующими частями переключающего устройства 100 вызывает срабатывание непосредственно переключающего устройства 100.

Соленоидный привод 1 согласно настоящему раскрытию содержит, например, корпус, в котором размещен соленоидный электромагнит 2, и который сконфигурирован для обеспечения возможности перемещения непосредственно части 3 соленоидного электромагнита 2, например, якоря или сердечника 3, между первым стабильным положением, или втянутым положением, в котором он втянут в корпус (соленоидный электромагнит 2 находится в освобожденном или исходном положении), и вторым стабильным положением, или положением запуска, в котором, по меньшей мере, часть подвижной части 3 запускается за пределами корпуса (соленоидный электромагнит 2 находится в положении запуска или в положении срабатывания). Подвижная часть 3 соленоидного электромагнита 2 выполнена с возможностью освобождения, посредством его перемещения из втянутого положения в положения запуска, одной или более соответствующих механических частей функционального механизма 104 переключающего устройства 100 таким образом, чтобы производить срабатывание непосредственно переключающего устройства 100.

Размыкающий привод 1 согласно настоящему раскрытию установлен в переключающем устройстве 100 таким образом, чтобы взаимодействие между подвижными частями 3 его электромагнита 2 и соответствующими частями переключающего устройства 100, например частями функционального механизма 104, производило размыкание переключающего устройства 100, то есть, срабатывание непосредственно переключающего устройства 100 из замкнутого положения в разомкнутое положение. Замыкающий привод 1 согласно настоящему раскрытию установлен в переключающем устройстве 100 таким образом, чтобы взаимодействие между подвижными частями 3 его электромагнита 2 и соответствующими частями переключающего устройства 100, например частями функционального механизма 104, производило замыкание переключающего устройства 100, то есть, срабатывание непосредственно переключающего устройства 100 из разомкнутого положения в замкнутое положение.

Например, переключающее устройство 100, иллюстрированное на Фиг.1, содержит, по меньшей мере, размыкающий привод 1a и замыкающий привод 1b.

Соленоидный привод 1 согласно настоящему раскрытию содержит электронное средство 1000, встроенное непосредственно в соленоидный привод 1, которое выполнено с возможностью выполнения отсчета времени работы, которое указывает на продолжительность срабатывания переключающего устройства 100, то есть, срабатывания, производимого посредством соленоидного привода 1 непосредственно.

В частности, размыкающий привод 1 согласно настоящему раскрытию содержит электронное средство 1000, выполненное с возможностью выполнения отсчета времени T_open выполнения операции размыкания, которое указывает на продолжительность размыкания переключающего устройства 100, то есть, срабатывания переключающего устройства 100 из замкнутого положения в разомкнутое положение. Согласно иллюстративному варианту осуществления, отсчитанное время T_open выполнения операции размыкания указывает на время, проходящее в процессе перемещения контактов 102 переключающего устройства 100 из соединенного в разъединенное положение относительно соответствующих неподвижных контактов 103. Замыкающий привод 1 согласно настоящему раскрытию содержит электронное средство 1000, выполненное с возможностью выполнения отсчета времени T_close выполнения операции замыкания, которое указывает на продолжительность замыкания переключающего устройства 100, то есть, срабатывания непосредственно переключающего устройства 100 из разомкнутого положения в замкнутое положение. Согласно иллюстративному варианту осуществления, отсчитанное время T_close выполнения операции замыкания указывает на время, проходящее в процессе перемещения контактов 102 переключающего устройства 100 из разъединенного в соединенное положение относительно соответствующих неподвижных контактов 103.

Например, в переключающем устройстве 100, иллюстрированном на Фиг.1, каждый из размыкающего привода 1a и замыкающего привода 1b содержит соответствующее электронное средство 1000, которое выполнено с возможностью отсчета времени T_open выполнения операции размыкания и времени T_close выполнения операции замыкания иллюстрированного переключающего устройства 100, соответственно.

Со ссылкой на иллюстративный вариант осуществления из Фиг.2 и на иллюстративный вариант осуществления из Фиг.5, электронное средство 1000 соленоидного привода 1 согласно настоящему раскрытию содержит: средство 11 детектирования, выполненное с возможностью обнаружения первого события, или события запуска, которое указывает запрос на срабатывание или потребности переключающего устройства 100; и приводное средство 10, функционально связанное со средством 11 детектирования и соединенное с соленоидным электромагнитом 2. Приводное средство 10 выполнено с возможностью приведения в действие соленоидного электромагнита 2 при помощи электричества, чтобы вызвать, по меньшей мере, его перемещение из освобожденного положения в положение запуска после обнаружения события запуска средством 11 детектирования. Средство 11 детектирования соленоидного привода 1 также выполнено с возможностью обнаружения второго события, которое указывает на окончание срабатывания переключающего устройства 100, причем такое срабатывание производится посредством непосредственно соленоидного привода 1 после обнаружения события запуска и, следовательно, перемещения его соленоидного электромагнита 2.

Электронное средство 1000 соленоидного привода 1 дополнительно содержит отсчитывающее средство 20, которое функционально связано с датчиком 11 и выполнено с возможностью запуска отсчета времени выполнения операции (T_open для размыкающего привода 1 или T_close для замыкающего привода 1), когда средством 11 детектирования обнаружено событие запуска, и остановки такого отсчета, когда средством 11 детектирования обнаружено второе событие. Следовательно, обнаружение события запуска и обнаружение второго события производит запуск и окончание, соответственно, отсчета, выполняемого посредством отсчитывающего средства 20.

Предпочтительно, электронное средство 1000 соленоидного привода 1 согласно настоящему раскрытию содержит средство 21 сравнения, функционально связанное с отсчитывающим средством 20, и выполнено с возможностью сравнения отсчитанного времени функционирования (T_open для размыкающего привода 1 или T_close для замыкающего привода 1) с временным диапазоном T_range приемлемых значений, который указывает на приемлемое значение времени выполнения операции. В частности, время T_open выполнения операции размыкания имеет необходимое значение, которое зависит от конкретных областей применения переключающего устройства 100, а время T_close выполнения операции замыкания, имеет необходимое значение, которое зависит от конструктивных характеристик такого переключающего устройства 100. Например, требуемое время T_open выполнения операции размыкания автоматического переключателя 100 среднего напряжения с механическим приводом, как правило, находится в диапазоне между 50 и 73 миллисекундами, в то время как требуемое время T_close выполнения операции замыкания, как правило, находится в диапазоне между 50 и 70 миллисекундами.

Предпочтительно, средство 21 сравнения выполнено с возможностью приема и сохранения, по меньшей мере, настраиваемого параметра, причем такой, по меньшей мере, настраиваемый параметр содержит требуемый временной диапазон T_range приемлемых значений для отсчитанного времени выполнения операции.

Предпочтительно, соленоидный привод 1 выполнен с возможностью выполнения генерирования подачи сигнала о неисправности, например, генерирования, по меньшей мере, сигнала и/или индикации неисправности, если отсчитанное время T_open или T_close выполнения операции превышает соответствующий временной диапазон T_range.

Предпочтительно, приводное средство 10 выполнено с возможностью применения настраиваемого времени запаздывания между обнаружением события запуска и последующим приведением в действие при помощи электричества соленоидного электромагнита 2, причем такое время запаздывания имеет длительность, настроенную для гарантии точного необходимого времени выполнения операции для срабатывания переключающего устройства 100.

Соленоидный привод 1 согласно иллюстративному варианту осуществления из Фиг.2 может быть установлен и использоваться в переключающем устройстве 100 в качестве размыкающего шунтового расцепителя 1 (такого, как, например, соленоидный привод 1a из Фиг.1) сконфигурированного для размыкания переключающего устройства 100 после команды и/или сигнала на размыкание, или, альтернативно, может быть установлен и использоваться в переключающем устройстве 100 в качестве замыкающего шунтового привода 1 (такого, как, например, соленоидный привод 1b из Фиг.1), сконфигурированного для замыкания переключающего устройства 100 после команды и/или сигнала на замыкание. Команды и/или сигналы на размыкание и замыкание могут быть автоматически сгенерированы посредством подходящего средства или посредством оператора, и могут быть сгенерированы в пределах переключающего устройства 100 или приняты посредством удаленной передачи данных. Например, команда на размыкание, или отключение, может быть сгенерирована посредством защитного устройства, установленного в пределах переключающего устройства 100 после обнаружения повреждения в электрической цепи. Приводное средство 10 соленоидного привода 1, согласно варианту осуществления из Фиг.2, выполнено с возможностью приведения в действие посредством электричества соленоидного электромагнита 2 таким образом, чтобы удерживать его в положении запуска и таким образом, чтобы обеспечивать возможность его возвращения из положения запуска в освобожденное положение после обнаружения второго события или события освобождения средством 11 детектирования. Предпочтительно, такое приводное средство 10 содержит схему 12 подачи питания, выполненную с возможностью функционального соединения и приема входного напряжения V_in, по меньшей мере, от источника электропитания, например, источника электропитания, связанного с переключающим устройством 100 и/или с электрической цепью, в которую непосредственно установлено переключающее устройство 100, например линией 200 питания, связанной с переключающим устройством 100 (см. Фиг.3).

Схема 12 подачи питания выполнена с возможностью использования принятого входного напряжения V_in для обеспечения подходящего электропитания для нескольких компонентов и/или элементов соленоидного привода 1, в частности, по меньшей мере, для приводного средства 10, отсчитывающего средства 20, средства 11 детектирования (и средства 21 сравнения, при его наличии). Например, схема 12 подачи питания может содержать один или несколько входных фильтров и выпрямительное устройство для преобразования напряжения AC (переменного тока), принятого из линии 200 питания, во входное напряжение DC (постоянного тока).

Средство 11 детектирования выполнено с возможностью непрерывного обнаружения напряжения, указывающего входное напряжение V_in, то есть, для обнаружения непосредственно напряжения V_in, прикладываемого к схеме 12 подачи питания или косвенно через напряжение, сгенерированное в соленоидном приводе 1, и в зависимости от такого входного напряжения V_in. В частности, средство 11 детектирования выполнено с возможностью обнаружения, посредством обнаруженного напряжения, первого порогового значения, или порогового значения V_{th_launch} запуска, и второго порогового значения, или порогового значения V_{th_release} освобождения, входного напряжения V_in, причем пороговое значение V_{th_launch} запуска предпочтительно выше, чем пороговое значение V_{th_release} освобождения. Приводное средство 10 функционально связано со средством 11 детектирования, таким образом, чтобы приводить в действие при помощи электричества соленоидный электромагнит 2 для перемещения и удержания непосредственно соленоидного электромагнита 2 в положении запуска после обнаружения порогового значения V_{th_launch} запуска. Операции запуска и удержания соленоидного электромагнита 2 выполняются посредством приводного средства 10 с использованием питания, переданного из входного напряжения V_in, значение которого выше порогового значения V_{th_launch} запуска.

Приводное средство 10 функционально связано со средством 11 детектирования таким образом, чтобы, по меньшей мере, уменьшать и предпочтительно прерывать приведение в действие соленоидного электромагнита 2 при помощи электричества для обеспечения возможности его возвращения из положения запуска в освобожденное положение после обнаружения порогового значения V_{th_release} освобождения средством 11 детектирования.

Обнаружение порогового значения V_{th_launch} запуска и обнаружение порогового значения V_{th_release} освобождения являются событием запуска и событием освобождения, которые вызывают, соответственно, начало и окончание отсчета, выполняемого посредством отсчитывающего средства 20. В частности, если соленоидный привод 1 согласно варианту осуществления из Фиг.2 установлен и используется в переключающем устройстве 100 в качестве размыкающего шунтового расцепителя 1, то обнаружение порогового значения V_{th_launch} запуска и обнаружение порогового значения V_{th_release} освобождения являются событием запуска и событием освобождения, которые вызывают, соответственно, начало и конец отсчета времени T_open выполнения операции размыкания переключающего устройства 100.

Если соленоидный привод 1 согласно варианту осуществления из Фиг.2 установлен и используется в переключающем устройстве 100 в качестве замыкающего шунтового расцепителя 1, то обнаружение порогового значения V_{th_launch} запуска и обнаружение порогового значения V_{th_release} освобождения являются событием запуска и событием освобождения, которые вызывают, соответственно, начало и конец отсчета времени T_close выполнения операции замыкания переключающего устройства 100.

В иллюстративном варианте осуществления из Фиг.2, соленоидный привод 1 содержит один соленоидный электромагнит 2, который является соленоидным электромагнитом 2, имеющим один электромагнитный соленоид 4, функционально связанный с подвижной частью 3 и электрически соединенный с приводным 10 средством; в частности, приводное средство 10 выполнено с возможностью: генерирования силы I_L тока запуска, протекающей через электромагнитный соленоид 4 таким образом, чтобы генерировать силу магнитного поля, подходящую для перемещения части 3 из втянутого положения в положение запуска; следовательно, уменьшения и удержания силы I_L тока запуска равной силе I_H тока удержания, подходящей для удержания подвижной части 3 в положении запуска.

Приводное средство 10, иллюстрированное на Фиг.2, предпочтительно содержит первый блок 31 управления и второй блок 32 управления, причем второй блок 32 управления подходит для управления силой тока, протекающей через один соленоидный электромагнит 2, а первый блок 31 управления функционально соединен со вторым блоком 32 управления для настройки силы тока, который должен протекать через один соленоидный электромагнит 2. Посредством использования одного соленоидного электромагнита 2 и соответствующих первого и второго блоков 31, 32 управления, уменьшается количество электромагнитных переменных, что, таким образом, сокращает производственные и эксплуатационные затраты.

Первый блок 31 управления может являться любым электронным устройством, подходящим для приема и выполнения программных команд, и для приема и генерирования выходных данных и/или сигналов при помощи множества портов ввода и/или вывода. Например, контроллер 31 может являться микроконтроллером 31, таким, как микропроцессор MSP430, произведенный и серийно выпускаемый компанией Texas Instruments®.

Приводное средство 10 содержит схему 37 питания, функционально соединенную с одним соленоидным электромагнитом 2 и со вторым блоком 32 управления таким образом, чтобы генерировать силу тока, протекающую через один соленоидный электромагнит 2 в соответствии с управлением, выполняемым посредством второго блока 32 управления. В варианте осуществления из Фиг.2, второй блок 32 управления является, например, контроллером 32 PWM («широтно-импульсной модуляции»), и соответствующая схема 37 питания содержит: электронный переключатель 40 электропитания, предназначенный для приведения в действие одного соленоидного электромагнита 2, такого, как MOSFET («полевой транзистор со структурой металл-оксид-полупроводник») большой мощности; диод 41 свободного хода; и измерительный резистор 43, предназначенный для измерения силы тока, протекающей через один соленоидный электромагнит 2. На практике, контроллер PWM 32 сконфигурирован для приведения в действие переключателя 40 электропитания при помощи сигнала 400 PWM таким образом, чтобы регулировать силу тока, протекающую через один соленоидный электромагнит 2, в соответствии с настройками, принятыми из блока 31 управления. Схема 12 подачи питания функционально соединена с схемой 37 питания, первым блоком 31 управления и вторым блоком 32 управления для предоставления на них питания, требуемого для функционирования; предпочтительно, обеспечен силовой преобразователь 35 для преобразования и адаптации напряжения, произведенного посредством схемы 12 подачи питания, в значения, подходящие для подвода электропитания на первый и второй контроллеры 31, 32.

В контроллере 31 хранятся команды, которые, при выполнении их посредством контроллера 31 непосредственно, реализуют отсчитывающее средство 20, датчик 11 и средство 21 сравнения шунтового расцепителя 1. В частности, контроллер 31 выполнен с возможностью приема и сохранения настраиваемых параметров, например, при помощи операции загрузки программного обеспечения, содержащей, по меньшей мере, пороговые значения V_{th_launch}, V_{th_release} напряжения запуска и освобождения средства 11 детектирования, и временной диапазон T_range средства 21 сравнения. Перемычка 39 может быть функционально соединена с контроллером 31 для обеспечения возможности установки в исходное значение, по меньшей мере, сохраненного настраиваемого параметра.

Для реализации средства 11 детектирования, входной порт 302 контроллера 31 связан с реализованным средством 11 детектирования и электрически соединен с точкой присоединения с источником питания, где входное напряжение V_in прикладывается к цепи 12 подачи питания (как схематично изображено на Фиг.2), таким образом, чтобы непрерывно и напрямую выполнять обнаружение такого входного напряжения V_in. Альтернативно иллюстративному варианту осуществления из Фиг.2, соленоидный электромагнит 2 может содержать два электромагнитных соленоида, или обмотки, функционально связанные с подвижной частью 3, причем приводное средство 10, соединенное с таким соленоидным электромагнитом 2, будет выполнено с возможностью выборочного возбуждения двух соленоидов для перемещения части 3 из втянутого положения в положение запуска, и для удержания такой подвижной части 3 в положении запуска, пока посредством средства 11 детектирования не будет обнаружено событие освобождения.

Со ссылкой на Фиг.3, схема 12 подачи питания шунтового расцепителя 1, иллюстрированного на Фиг.2, функционально соединена с источником 200 электропитания при помощи кабелей 13 и, по меньшей мере, контакт 201 размещен вдоль маршрута подачи питания из источника 200 электропитания в схеме 12 подачи питания таким образом, чтобы понимать или прерывать такой маршрут подачи в соответствии с его замыканием или размыканием, соответственно.

В частности, если соленоидный привод 1 из Фиг.2 установлен и используется в переключающем устройстве 100 в качестве размыкающего шунтового расцепителя 1 (такого, как, например, привод 1a из Фиг.1), то замыкание контакта 201 приводится в действие посредством команды и/или сигнала 202 на размыкание. Если соленоидный привод 1 из Фиг.2 установлен и используется в переключающем устройстве 100 в качестве замыкающего шунтового расцепителя 1 (такого, как, например, привод 1b из Фиг.1), то замыкание контакта 201 приводится в действие посредством команды и/или сигнала 202 на замыкание.

Например, контакт 201 может являться контактом реле защиты, замыкаемым после возникновения события ошибки, обнаруженного посредством устройства защиты непосредственно, или может являться кнопкой, приводимой в действие посредством оператора.

Электрическое соединение между схемой 12 подачи питания и источником 200 электропитания при помощи замыкания контакта 201 вызывает увеличение входного напряжения V_in выше порогового значения V_{th_launch} таким образом, чтобы на приводное средство 10 подавалось питание, требуемое для выполнения запуска и поддержания функционирования соленоидного электромагнита 2. Операция запуска соленоидного электромагнита 2 вызывает размыкание переключающего устройства 100, если соленоидный привод 1 установлен и используется в переключающем устройстве 100 в качестве размыкающего шунтового расцепителя 1, или вызывает замыкание переключающего устройства 100, если такой соленоидный привод 1 установлен и используется в переключающем устройстве 100 в качестве замыкающего шунтового расцепителя 1. Соответственно, отсчитывающее средство 20 начинает отсчет времени выполнения операций (T_open для размыкающего шунтового привода 1 или T_close для замыкающего шунтового привода 1).

Вдоль маршрута подачи питания, реализованного посредством замыкания контакта 201, также помещен, по меньшей мере, вспомогательный контакт 203, который функционально соединен с одним или более подвижными контактами 102 переключающего устройства 100 таким образом, чтобы перемещаться между состоянием операции размыкания и состоянием операции замыкания в соответствии с перемещением контактов 102.

Вспомогательный контакт 203 может быть использован для прерывания соответствующего маршрута подачи при его перемещении из замкнутого в разомкнутое состояние. В частности, если соленоидный привод 1 из Фиг.3 установлен и используется в переключающем устройстве 100 в качестве размыкающего шунтового расцепителя 1, то вспомогательный контакт 203 функционально соединен с соответствующими подвижными контактами 102 таким образом, чтобы находиться в замкнутом состоянии, в то время как переключающее устройство 100 находится в замкнутом положении, и достигать разомкнутого состояния по завершении операции размыкания переключающего устройства 100, произведенной посредством размыкающего шунтового расцепителя 1 непосредственно, то есть, когда подвижные контакты 102 достигают разъединенного положения относительно соответствующих неподвижных контактов 103.

Если соленоидный привод 1 из Фиг. 3 установлен и используется в переключающем устройстве 100 в качестве замыкающего шунтового расцепителя 1, то вспомогательный контакт 203 функционально соединен с соответствующими подвижными контактами 102 таким образом, чтобы находится в замкнутом состоянии, в то время как переключающее устройство 100 находится в разомкнутом положении, и достигать разомкнутого состояния по завершении замыкания переключающего устройства 100, произведенного посредством замыкающего шунтового расцепителя 1, то есть, когда подвижные контакты 102 достигают соединенного положения относительно соответствующих неподвижных контактов 103.

Со ссылкой на иллюстративный вариант осуществления из Фиг. 5, соленоидный привод 1 в соответствии с настоящим раскрытием может быть сконструирован и установлен в соответствующем переключающем устройстве 100 для функционирования в качестве низковольтного шунтового расцепителя 1, то есть, чтобы находиться между размыкающим и/или переключающим устройством 100 после обнаружения условия недостатка напряжения.

Электронное средство 1000 соленоидного привода 1 в соответствии с таким вариантом осуществления выполнено с возможностью отсчета времени T_open выполнения операции размыкания, указывающего продолжительность срабатывания переключающего устройства 100 из замкнутого в разомкнутое положение, срабатывания, которое производится непосредственно соленоидным приводом 1 после обнаружения условия недостатка напряжения.

Например, переключающее устройство 100 из Фиг.1 также содержит низковольтный шунтовой расцепитель 1c в соответствии с настоящим раскрытием, который подходит для отсчета времени T_open выполнения операции размыкания переключающего устройства 100 в дополнение или в качестве альтернативы по отношению к отсчету, выполняемому посредством размыкающего шунтового расцепителя 1a.

Согласно иллюстративному варианту осуществления из Фиг.5, приводное средство 10 электронного средства 1000, встроенного в низковольтный шунтовой расцепитель 1, функционально соединено, по меньшей мере, с источником электропитания (изображенным на Фиг.5 посредством блока, обозначенного посредством ссылочного обозначения 500), то есть, связаон с переключающим устройством 100 и/или с электрической схемой, в которой установлено такое переключающее устройство 100. В частности, низковольтный шунтовой расцепитель 1 соединен с источником 500 электропитания таким образом, чтобы принимать из него питание, требуемое для удержания соленоидного электромагнита 2 в освобожденном (или исходном) положении, например, питания, требуемого для удержания подвижной части 3 соленоидного электромагнита во втянутом положении, преодолевая сопротивление силы, сгенерированной посредством сжатого упругого механизма.

Средство 11 детектирования электронного средства 1000, встроенное в низковольтный расцепитель 1, выполнено с возможностью обнаружения условия или события, указывающего на возникновение условия недостатка напряжения. Например, средство 11 детектирования выполнено с возможностью:

непрерывного обнаружения напряжения, связанного с источником 500 электропитания, то есть обнаружения непосредственно питающего напряжения V_supply источника 500 электропитания или косвенно через напряжение, сгенерированное в шунтовом расцепителе 1 и в зависимости от такого напряжения V_supply;

обнаружения, посредством обнаруженного напряжения, падения питающего напряжения V_supply ниже предварительно определенного порогового значения недостатка напряжения.

Приводное средство 10 выполнено с возможностью, по меньшей мере, уменьшения и, предпочтительно, прерывания возбуждения соленоидного электромагнита 2 таким образом, чтобы вызывать перемещение части 3 из втянутого положения в положение запуска после обнаружения потери подаваемого напряжения V_supply. Обнаружение условия недостатка напряжения посредством средства 11 детектирования является событием запуска, которое инициирует начало отсчета времени T_open выполнения операции размыкания посредством отсчитывающего средства 20, обеспеченного в электронном средстве 1000.

Средство 11 детектирования также выполнено с возможностью обнаружения события, указывающего на завершение размыкания переключающего устройства 100, операции размыкания, произведенной посредством низковольтного шунтового расцепителя 1; такое обнаружение является событием, которое инициирует завершение отсчета времени T_open выполнения операции размыкания.

Например, средство 11 детектирования из Фиг.5 выполнено с возможностью обнаружения электрического сигнала 501, подходящего для передачи сигнала завершения операции размыкания переключающего устройства 100, произведенной посредством условия недостатка напряжения, такого, как сигнал 501, сгенерированный посредством замыкания контакта 302, функционально соединенного с одним или более подвижными контактами 102 переключающего устройства 100 таким образом, чтобы выполнять замыкание, если такой один или более подвижных контактов 102 достигают разъединенного положения относительно соответствующих неподвижных контактов 103.

Низковольтный шунтовой расцепитель 100, иллюстрированный на Фиг.5, дополнительно содержит: средство 21 сравнения для сравнения отсчитанного времени T_open выполнения операции размыкания с временным диапазоном T_range; и средство 510 генерирования сообщения о неисправности, функционально связанное со средством 21 сравнения, и выполненное с возможностью генерирования сигнала и/или индикации неисправности, если отсчитанное время T_open выполнения операции размыкания превышает временной диапазон T_range.

Соленоидный привод 1 согласно настоящему раскрытию выполнен с возможностью обеспечения непрерывного электропитания на отсчитывающее средство 20, по меньшей мере, на период времени, требуемый для завершения операции отсчета, причем такая операция отсчета может содержать сохранение отсчитанного времени выполнения операции (T_open для размыкающего привода 1 и T_close для замыкающего привода 1) в подходящем средстве накопления данных, обеспеченном в соленоидном приводе 1. При обеспечении средства 21 сравнения, соленоидный привод 1 также выполнен с возможностью обеспечения непрерывного электропитания также и на такое средство 21 сравнения, по меньшей мере, на период времени, требуемый для завершения операции сравнения.

Например, низковольтный шунтовой расцепитель 1 согласно варианту осуществления из Фиг.5 содержит, по меньшей мере, резервный конденсатор 511, подходящий для хранения энергии, переданной посредством V_supply, прикладываемой к низковольтному шунтовому расцепителю 1, и соединенный, по меньшей мере, с отсчитывающим средством 20 и средством 21 сравнения таким образом, чтобы выпускать в них сохраненную энергию, начиная с возникновения условия недостатка напряжения и заканчивая операцией отсчета и операцией сравнения. Также должно быть сформулировано, что резервный конденсатор 511 (или, альтернативно, другое подходящее средство накопления энергии) также соединен с: средством 11 детекрирования таким образом, чтобы предоставлять на него питание, требуемое для обнаружения сигнала 501, указывающего на завершение операции размыкания переключающего устройства 100, даже во время условия недостатка напряжения; и средство 510 генерирования сообщения о неисправности таким образом, чтобы предоставлять на него питание, требуемого для генерирования подачи сигнала о неисправности, даже во время условия недостатка напряжения.

В соответствии с первым иллюстративным решением, соленоидный привод 1 согласно варианту осуществления из Фиг.2 может содержать резервный конденсатор, соединенный со схемой 12 подачи питания таким образом, чтобы заряжаться во время применения входного напряжения V_in непосредственно к соленоидному приводу 1 посредством источника 200 электропитания. Предпочтительно, резервный конденсатор может являться сглаживающим конденсатором, используемым в схеме 12 подачи питания для выпрямления напряжения AC, принятого из линии 200 питания, во входное напряжение DC.

Со ссылкой на Фиг.3, при размыкании вспомогательного контакта 203, останавливается подведение входного напряжения V_in к схеме 2 подачи питания соленоидного привода 1, и резервный конденсатор выпускает сохраненную энергию для ее подачи в отсчитывающее средство 20 (и средство 21 сравнения, при его наличии) для завершения операции отсчета (и операции сравнения).

В соответствии со вторым иллюстративным решением, отсчитывающее средство 20 (и средство 21 сравнения, при его наличии) соленоидного привода 1 согласно варианту осуществления из Фиг.2, функционально соединено с схемой 12 подачи питания приводного средства 10. Схема 12 подачи питания, в свою очередь, выполнена с возможностью функционального соединения с соответствующим источником 200 электропитания таким образом, чтобы принимать из него питание, которое требуется непрерывно подавать, по меньшей мере, с минимальным входным напряжением V_{in_min}, на отсчитывающее средство 20 (и средство 21 сравнения, при его наличии); причем минимальное входное напряжение V_{in_min} подходит для подачи на отсчитывающее средство 20 питания, требуемого для завершения операции отсчета (и для подачи на средство 21 сравнения питания, требуемого для завершения операции сравнения).

Со ссылкой на Фиг.2-3, соленоидный привод 1, предпочтительно, выполнен с возможностью функционального соединения с реле 150 контроля цепи отключения, установленное в переключающем устройстве 100. Реле 150 контроля цепи отключения выполнено с возможностью выполнения проверки целостности соленоидного электромагнита 2, например, целостности электромагнитного соленоида 4 в соленоидном приводе 1, иллюстрированном на Фиг.2, и связанного с ним приводного средства 10, (программой дистанционного контроля и обратной связи с соленоидом). Например, реле 150 контроля цепи отключения может являться реле управления типа, хорошо известно на уровне техники, и, следовательно, дополнительно не описываемое в настоящем документе.

Согласно иллюстративному варианту осуществления из Фиг.2, схема 12 подачи питания соленоидного привода 1 выполнена с возможностью функционального соединения с реле 150 контроля цепи отключения таким образом, чтобы непрерывно принимать, через такое реле 150 контроля цепи отключения, питание, необходимое для подачи минимального входного напряжения V_{in_min} на отсчитывающее средство 20, средство 21 сравнения, а также на средство 11 детектирования и приводное средство 10. Например, схема 102 подачи питания из Фиг.2 предоставляет, через реле 150 контроля цепи отключения, минимальное входное напряжение V_{in_min} на первый блок 31 управления (реализующий функциональные возможности управления, отсчета, обнаружения и сравнения, описанные ранее), контроллер 32 PWM и схему 37 питания. На практике, минимальное входное напряжение V_{in_min} подходит для подачи минимального питания, необходимого для работы соленоидного привода 1 и выполнения его функциональных возможностей. Со ссылкой на Фиг.3, реле 150 контроля цепи отключения размещено вдоль маршрута подачи питания из источника 200 электропитания в схему 12 подачи питания соленоидного привода 1, причем такой маршрут подачи размещен параллельно маршруту подачи питания, содержащему контакт 201 и вспомогательный контакт 203. Таким образом, когда контакт 201 или вспомогательный контакт 203 перерывают соответствующий маршрут подачи мощности, соленоидный привод 1 остается включенным для работы при помощи реле 150 контроля цепи отключения.

Средство 11 детектирования соленоидного привода 1 согласно такому варианту осуществления также выполнено с возможностью обнаружения минимального входного напряжения V_{in_min}, а приводное средство 10 выполнено с возможностью приведения в действие при помощи электричества соленоидного электромагнита 2 для генерирования силы I_cs тока дистанционного контроля соленоида, протекающий через такой соленоидный электромагнит 2, если обнаружено, что входное напряжение V_in находится в диапазоне, находящемся между минимальным входным напряжением V_{in_min} и пороговым значением V_{th_release} освобождения. Сила I_cs тока дистанционного контроля соленоида ниже силы тока, сгенерированного посредством приводного средства 10, для выполнения запуска и поддержания функционирования соленоидного электромагнита 2; например, сила I_cs тока дистанционного контроля ниже силы I_L тока запуска и силы I_H тока удержания, протекающих через электромагнитный соленоид 4 соленоидного привода 1, иллюстрированного на Фиг.2.

Сила I_tc тока, протекающего через реле 150 контроля цепи отключения, зависит от силы I_cs тока дистанционного контроля, протекающего через соленоидный электромагнит 2; причем приводное средство 10 выполнено с возможностью: отслеживания силы I_cs тока или, по меньшей мере, параметра, связанного с такой силой I_cs тока; проверки целостности соленоидного электромагнита 2 на основе такой силы I_cs тока дистанционного контроля; по меньшей мере, уменьшения и, предпочтительно, прерывания силы ток I_cs после проверки на предмет отказа в соленоидном электромагните 2.

Реле 150 контроля цепи отключения сконфигурировано для: обнаружения протекающей через него силы I_tc тока; обнаружения уменьшения такой силы тока ниже первого предварительно определенного порогового значения, причем уменьшение силы тока происходит вследствие уменьшения силы I_cs тока дистанционного контроля; и генерирования сигнала 151 неисправности после такого обнаружения.

В иллюстративном варианте осуществления из Фиг.2, входной порт 300 контроллера 31 функционально соединен с выходом 301 контроллера 32 PWM, из которого сигнал 400 PWM отправляется в MOSFET 40; например, фильтр 38 нижних частот используется для преобразования сигнала 400 PWM в напряжение, подходящее для его измерения посредством контроллера 31.

Контроллер 31 измеряет продолжительность включения «D» сигнала 400 PWM, причем такая продолжительность D включения зависит от входного напряжения V_in, силы тока, заданной посредством контроллера 31, и импеданса катушки одиночного соленоидного электромагнита 2 (то есть, электрического импеданса, связанного с электромагнитным соленоидом 4).

Следовательно, измерение продолжительности D включения обеспечивает индикацию целостности одиночного соленоидного электромагнита 2. В частности, контроллер 31 сконфигурирован для сравнения измеренной продолжительности D включения с предварительно определенным диапазоном приемлемых значений, предпочтительно, настраиваемым диапазоном приемлемых значений, и для изменения текущих настроек, отправленных на контроллер 32 PWM 32, для, по меньшей мере, уменьшения и, предпочтительно, прерывания силы I_cs тока, протекающего через одиночный соленоидный электромагнит 2, когда измеренная продолжительность D включения превышает диапазон приемлемых значений.

Следовательно, сила I_tc тока уменьшается так, чтобы активировать подачу сигнала 151 неисправности реле 150 контроля цепи отключения. В частности, сила I_tc тока, протекающая через реле 150 контроля цепи отключения, может вычисляться следующим образом:

I_tc=I_cs* D+I_q,

где I_q является силой тока в рабочей точке, то есть, силой тока, которая требуется соленоидному приводу 1, чтобы оставаться в активном состоянии и выполнять работу.

Следовательно, если сила I_cs тока дистанционного контроля прерывается посредством контроллера 31 вследствие отказа одного соленоидного электромагнита 2, то сила I_tc тока уменьшается до силы I_q тока в рабочей точке, значение которой ниже установленного предварительно определенного порогового значения для активации подачи сигнала 151 о неисправности.

Согласно иллюстративному варианту осуществления из Фиг.2, средство 21 сравнения и приводное средство 10 соленоидного привода 1 функционально связаны друг с другом (в частности, в соленоидном приводе 1 из Фиг.2 они оба реализованы посредством контроллера 31), и приводное средство 10, предпочтительно, выполнено с возможностью, по меньшей мере, уменьшения и, предпочтительно, прерывания силы I_cs тока дистанционного контроля, если средство 11 детектирования обнаруживают, что отсчитанное время выполнения операции (T_open для размыкающего шунтового расцепителя 1 или T_close для замыкающего шунтового расцепителя 1) превышает временной диапазон T_range средства 21 сравнения. Таким образом, сила I_cs тока дистанционного контроля уменьшается посредством приводного средства 10 для того, чтобы сила I_tc тока, протекающая через реле 150 контроля цепи отключения, опускалась ниже первого предварительно определенного порогового значения. Таким образом, такое уменьшение силы I_cs тока дистанционного контроля моделирует обнаружение отказа соленоидного электромагнита 2 и, следовательно, активирует подачу сигнала 151 о неисправности, уже предоставленного в реле 150 контроля цепи отключения.

Альтернативно, блок 150 контроля независимого шунтового расцепителя может быть сконфигурирован для проведения различия между первым условием, в котором отказ происходит в контролируемом соленоидном электромагните 2, и вторым условием, в котором отсчитанное время выполнения операции (T_open или T_close) превышает временной диапазон T_range. Таким образом, блок 150 контроля независимого шунтового расцепителя может быть выполнен с возможностью генерирования двух различных подачи сигнала, одно из которых указывает на первое условие, а другое на второе условие. Например, приводное средство 10 может быть выполнено с возможностью уменьшения силы I_cs тока дистанционного контроля для того, чтобы сила I_tc тока, протекающая через реле 150 контроля цепи отключения, опускалась ниже второго предварительно определенного порогового значения, отличного от первого порогового значения, если средство 11 детектирования обнаруживает, что отсчитанное время выполнения операции (T_open или T_close) превышает временной диапазон T_range средства 11 детектирования.

В частности, если такое второе пороговое значение установлено выше первого порогового значения, то блок 150 контроля независимого шунтового расцепителя выполнен с возможностью обнаружения момента, когда сила I_tc тока, которая опустилась ниже второго порогового значения, также опускается ниже первого порогового значения; если сила I_tc тока также опускается ниже первого порогового значения, то реле 150 контроля цепи отключения выполнено с возможностью генерирования подачи сигнала 151 о неисправности, указывающего на отказ контролируемого соленоидного электромагнита 2. Если сила I_tc тока не опускается ниже также и первого порогового значения, то реле 150 контроля цепи отключения выполнено с возможностью генерирования подачи сигнала о неисправности, отличного от вышеупомянутой подачи сигнала 151 о неисправности, который предназначен для подачи сигнала превышения временного диапазона T_range.

Если второе пороговое значение установлено ниже первого порогового значения, то блок 150 контроля независимого шунтового расцепителя выполнен с возможностью обнаружения момента, когда сила I_tc тока, который опустилась ниже первого порогового значения, также опускается ниже второго порогового значения; если сила I_tc тока опускается ниже также и второго порогового значения, то реле 150 контроля цепи отключения выполнено с возможностью генерирования подачи сигнала о неисправности, указывающего на превышение временного диапазона T_range. Если сила I_tc тока не опускается ниже также и второго порогового значения, то реле 150 контроля цепи отключения выполнено с возможностью генерирования подачи сигнала 151 о неисправности, указывающего на отказ контролируемого соленоидного электромагнита 2.

Теперь будет описана функционирование соленоидного привода 1 согласно иллюстративному варианту осуществления из Фиг.2, в частности, посредством выполнения ссылки на такой соленоидный привод 1, установленный и используемый в переключающем устройстве 100 в качестве размыкающего шунтового привода (такого, как, например, размыкающий привод 1a, иллюстрированный на Фиг.1).

Предполагается, что подвижная часть 3 одиночного соленоидного электромагнита 2 находится во втянутом положении. Со ссылкой на Фиг.3, дополнительно предполагается, что переключающее устройство 100 находится в его замкнутом положении, контакт 201 размыкается, и вспомогательный контакт 203 замыкается; следовательно, цепь 12 подачи питания соленоидного привода 1 соединена с источником 200 электропитания исключительно через маршрут подачи питания, реализованный при помощи реле 150 контроля цепи отключения.

В частности, реле 150 контроля цепи отключения прикладывает к схеме 12 подачи питания минимальное входное напряжение V_{in_min}, требуемое для сохранения активности и выполнения работы посредством контроллера 31, контроллера PWM 32 и цепи 37 питания (см. Фиг.4).

Следовательно, если входное напряжение V_in не ниже недостатка напряжения V_{in_min}, то контроллер 31 может выполнить программу дистанционного контроля и обратной связи с соленоидом, в которой непосредственно контроллер 31 производит, при помощи контроллера PWM 32 и схемы 36 питания, протекание силы I_cs тока дистанционного контроля в одиночном соленоидном электромагните 2.

Во время протекания силы I_cs тока дистанционного контроля, сила I_tc тока протекает через реле 50 контроля цепи отключения и задается посредством суммы силы I_q тока в рабочей точке и текущего периода, зависящего от силы I_cs тока дистанционного контроля. Если во время выполнения программы дистанционного контроля и обратной связи с соленоидом, контроллер 31 выполняет проверку на отказ одиночного соленоидного электромагнита 2 при помощи измеренной продолжительности D включения, то сила I_cs тока прерывается посредством контроллера 31 непосредственно, и сила I_tc тока становится равной силе I_q тока в рабочей точке для того, чтобы активировать подачу сигнала 151 о неисправности, предоставленного в реле 150 контроля цепи отключения.

Если требуется размыкание переключающего устройства 100, то команда и/или сигнал 202 размыкания, соответствующий такому запросу, отправляется в и приводит в действие контакт 201, который, соответственно, перемещается из разомкнутого в замкнутое состояние для того, чтобы реализовать маршрута подачи питания, параллельный маршруту, реализованному при помощи реле 150 контроля цепи отключения. При замыкании контакта 201, входное напряжение V_in поднимается от минимального входного напряжения V_{in_min} выше порогового значения V_{th_launch} запуска средства 11 детектирования (см. Фиг.4).

После обнаружения порогового значения V_{th_launch} запуска средством 11 детектирования, контроллер 31 производит, при помощи контроллера 32 PWM и схемы 37 питания, генерирование силы I_L тока запуска, для перемещения подвижной части 3 одиночного соленоидного электромагнита 2 из втянутого положения в положение запуска. После предварительно определенного времени запуска, сила I_L тока запуска уменьшается и удерживается на уровне силы I_H тока удержания, подходящего для удержания подвижной части 3 в положении запуска. Обнаружение порогового значения V_{th_launch} запуска также является событием, которое вызывает начало отсчета времени Topen выполнения операции размыкания посредством отсчитывающего средства 20, реализованного в контроллере 31 (см. Фиг.4).

Перемещение части 3 одиночного соленоидного электромагнита 2 из втянутого положения в положение запуска вызывает срабатывание переключающего устройства 100 из замкнутого положения в разомкнутое положение; в конце такой операции размыкания, то есть то, когда подвижные контакты 102 непосредственно переключающего устройства 100 достигают разъединенного положения относительно соответствующих неподвижных контактов 103, вспомогательный контакт 203 размыкает и прерывает связанный с ним маршрут подачи питания.

Следовательно, при размыкании вспомогательного контакта 203, входное напряжение Vm быстро опускается ниже порогового значения V_{th_release} освобождения средства 11 детектирования до момента возвращения недостатка напряжения V_{in_min}, установленного посредством соединения между схемой 12 подачи питания и реле 150 контроля цепи отключения (см. Фиг. 4).

После обнаружения порогового значения V_{th_release} освобождения средством 11 детектирования, контроллер 31 производит, при помощи контроллера PWM 32 и схемы 37 питания, уменьшение силы I_H тока удержания до силы I_cs тока дистанционного контроля таким образом, чтобы обеспечить возможность возвращения подвижной части 3 из положения запуска во втянутое положение, и для того, чтобы перезапустить выполнение программы дистанционного контроля и обратной связи с соленоидом. Обнаружение порогового значения V_{th_release} освобождения также является событием, которое вызывает конец отсчета времени T_open выполнения операции размыкания посредством отсчитывающего средства 20 (см. Фиг. 4).

После завершения отсчета, отсчитанное времени T_open выполнения операции размыкания сравнивается с предварительно определенным временным диапазоном T_range средства 21 сравнения; если отсчитанное время T_open выполнения операции превышает такой временной диапазон T_range, то контроллер 31 производит, при помощи контроллера PWM 32 и схемы 37 питания, прерывание силы I_cs тока дистанционного контроля и последующее уменьшение силы I_tc тока реле 150 контроля цепи отключения ниже соответствующего порогового значения для того, чтобы активировать подачу сигнала 151 о неисправности непосредственно из реле 150 контроля цепи отключения.

Вышеупомянутое раскрытие применяется, с необходимыми изменениями, к соленоидному приводу 1 согласно варианту осуществления из Фиг.2, который устанавливается и используется в переключающем устройстве 100 в качестве замыкающего шунтового расцепителя 1 (такого, как, например, замыкающий привод 1b, иллюстрированный на Фиг.1).

В частности, перемещение подвижной части 3 такого замыкающего шунтового расцепителя 1 из втянутого положения в положение запуска вызывает срабатывание переключающего устройства 100 из разомкнутого положения в замкнутое положение.

Со ссылкой на в Фиг.3, если требуется замыкание переключающего устройства 100, то команда и/или сигнал 202 на замыкание, соответствующий такому запросу, отправляется в и приводит в действие контакт 201, который, соответственно, перемещается из разомкнутого в замкнутое состояние для того, чтобы реализовывать маршрут подачи питания, параллельный маршруту, реализованному при помощи реле 150 контроля цепи отключения. При замыкании контакта 201, входное напряжение V_in поднимается с минимального входного напряжения V_{in_min} выше порогового значения запуска средства 11 детектирования.

Обнаружение порогового значения V_{th_launch} запуска является событием, которое вызывает начало отсчета времени T_close выполнения операции замыкания посредством отсчитывающего средства 20. Кроме того, вспомогательный контакт 103 соединен с одним или более подвижными контактами 102 переключающего устройства 100 таким образом, чтобы выполнять размыкание, когда такие подвижные контакты 103 достигают соединенного положения относительно соответствующих неподвижных контактов 103. Следовательно, при размыкании вспомогательного контакта 203, входное напряжение V_in быстро опускается ниже порогового значения V_{th_release} освобождения средства 11 детектирования, до момента возвращения к минимальному напряжению V_{in_min}.

Обнаружение такого падения входного напряжения V_in ниже порогового значения V_{th_release} освобождения является событием, которое вызывает завершение отсчета времени T_close выполнения операции замыкания.

Принимая во внимание низковольтный шунтовой расцепитель 1 согласно иллюстративному варианту осуществления из Фиг.5, подаваемое напряжение V_supply, прикладываемое посредством источника 500 электропитания к низковольтному шунтовому расцепителю 1, опускается ниже соответствующего порогового значения недостатка напряжения, если возникает состояние недостатка напряжения.

Падение подаваемого напряжения V_supply ниже порогового значения недостатка напряжения, обнаруживаемого средством 11 детектирования и приводного средства 10, останавливает возбуждение соответствующего соленоидного электромагнита 2 после этого обнаружения. Следовательно, подвижная часть 3 соленоидного электромагнита 2 способна перемещаться из втянутого положения в положение запуска, чтобы вызывать срабатывание переключающего устройства 100 из замкнутого положения в разомкнутое положение Обнаружение падения подаваемого напряжения V_supply ниже порогового значения недостатка напряжения также является событием, которое вызывает начало отсчета времени T_open выполнения операции размыкания посредством отсчитывающего средства 20, встроенного в низковольтный шунтовой расцепитель 1.

После падения подаваемого напряжения V_supply вследствие возникновения недостатка напряжения, резервный конденсатор 511 предоставляет на средство 11 детектирования, отсчитывающее средство 20, средство 21 сравнения и средство 510 генерирования сообщения о неисправности питание, необходимое для их работы.

По завершении операции размыкания переключающего устройства 100, произведенной посредством низковольтного шунтового расцепителя 1, генерируется сигнал 501, например, посредством замыкания соответствующего контакта 502, который обнаруживается средством 11 детектирования. Такое обнаружение является событием, которое вызывает остановку отсчета времени T_open выполнения операции размыкания. Если средство 21 сравнения обнаруживает, что отсчитанное время T_open превышает временной диапазон T_range, то средство 510 генерирования сообщения о неисправности генерирует подачу сигнала 151 о неисправности.

На практике был обнаружен способ достижения поставленной задачи соленоидным приводом 1 и переключающим устройством 100 согласно настоящему раскрытию, предлагающий некоторые усовершенствования известных решений.

В частности, диагностические функциональные испытания времени размыкания реализованы в переключающем устройстве 100 посредством соленоидных приводов 1, что обеспечивает простое и экономичное решение, не требующее присоединения другого дополнительного или внешнего оборудования к переключающему устройству 100. Следовательно, решение, обеспеченное посредством настоящего раскрытия, устраняет дополнительную и сложную прокладку проводов и кабелей, дополнительные затраты и загромождения переключающего устройства 100.

Кроме того, реле 150 контроля цепи отключения может быть предпочтительно соединено с соответствующим соленоидным приводом 1 таким образом, чтобы после размыкания вспомогательного контакта 103, на соленоидный привод 1 подавалось питание для выполнения работы; в частности, через реле 150 контроля цепи отключения на отсчитывающее средство 20 (и средство 21 сравнения при его наличии) подается питание, необходимое для завершения операции отсчета (и операции сравнения). В частности, соленоидный привод 1 может быть сконфигурирован для активации подачи сигнала 151 о неисправности, уже предоставленного в реле 150 контроля цепи отключения для подачи сигналов о неисправностях в соответствующем электромагнитном соленоиде 2 для того, чтобы также подавать сигналы о нежелательных состояниях при чрезмерно долгом времени выполнения операции замыкания или размыкания переключающего устройства 100.

Такие результаты достигаются благодаря решению, которое, в принципе, делает переключающее устройство 100 и соленоидный привод 1 согласно настоящему раскрытию простым в использовании применительно к распределительному устройству. Следовательно, настоящее раскрытие также охватывает распределительное устройство, содержащее, по меньшей мере, переключающее устройство 100 и/или, по меньшей мере, соленоидный привод 1 согласно настоящему раскрытию.

Кроме того, все части/компоненты могут быть заменены на другие эквивалентными с технической точки зрения элементами; на практике, тип материалов и размеры могут быть любыми в соответствии с потребностями и современным уровнем техники.

Например, альтернативно иллюстративному варианту осуществления из Фиг.2, контроллер 31 может быть выполнен с возможностью немедленного генерирования подачи сигнала о неисправности после обнаружения отсчитанного времени T_open или T_close выполнения операции, превышающего предварительно определенный временной диапазон T_range.

Альтернативно или дополнительно, в отношении иллюстративных вариантов осуществления, раскрытых ранее, отсчитанное время T_open или T_close выполнения операции может быть использовано для предоставления информации касательно эксплуатационного ресурса переключающего устройства 100, информации, которая хранится и/или отображается при помощи подходящего средства хранения и/или отображения.

Кроме того, следует понимать, что функциональные блоки соленоидного привода 1 согласно настоящему раскрытию, то есть, приводное средство 10, отсчитывающее средство 20, средство 11 детектирования и средство 21 сравнения, могут быть все реализованы в одном электронном блоке при помощи выполнения подходящих команд, или, альтернативно, один или более таких функциональных блоков могут быть реализованы посредством специализированного электронного средства и/или блоков соответствующим образом соединенных друг с другом. Например, отсчитывающее средство 20 может быть реализовано посредством цифрового счетчика 20, инициируемого посредством средства 11 детектирования, которое, в свою очередь может быть реализовано, например, посредством электронной схемы, содержащей компаратор.

Несмотря на то, что было указано, что контроллер 31 является, например, микропроцессором, такой контроллер 31 также может являться микрокомпьютером, миникомпьютером, цифровым сигнальным процессором (DSP), оптическим компьютером, компьютером с полным набором команд, специализированной интегральной микросхемой, компьютером с сокращенным набором команд, аналоговым компьютером, цифровым компьютером, твердотельным компьютером, одноплатным компьютером или комбинацией любого из тезисов.

Кроме того, команды, данные, сигналы и параметры могут быть доставлены на контроллер 31 при помощи электронных карт хранения данных, ручного выбора и управления, электромагнитного излучения, шин передачи данных, и, в целом, при помощи любого подходящего способа электронной или электрической передачи.

Изобретение касается соленоидного привода для переключающего устройства, которое может срабатывать во время его перехода из разомкнутого положения в замкнутое положение таким образом, чтобы обеспечивать возможность протекания через него электрического тока, и во время его перехода из замкнутого положения в разомкнутое положение таким образом, чтобы прерывать такое протекание электрического тока. Соленоидный привод содержит соленоидный электромагнит, выполненный с возможностью перемещения между исходным положением и положением срабатывания для приведения в действие переключающего устройства, а также содержит электронное средство, выполненное с возможностью отсчета времени работы, которое указывает длительность срабатывания переключающего устройства. Технический результат - обеспечение диагностических функциональных испытаний времени размыкания без использования дополнительного внешнего оборудования. 4 н. и 16 з.п. ф-лы. 5 ил.

1. Соленоидный привод (1) для соответствующего переключающего устройства (100) для электрического тока, которое может срабатывать во время его функционирования из разомкнутого положения в замкнутое положение таким образом, чтобы обеспечивать возможность протекания через него электрического тока, и из замкнутого положения в разомкнутое положение таким образом, чтобы прерывать такое протекание тока, причем соленоидный привод (1) содержит соленоидный электромагнит (2), выполненный с возможностью перемещения между исходным положением и положением срабатывания, причем перемещение из исходного положения в положение срабатывания используется для приведения в действие переключающего устройства (100), причем вышеупомянутый соленоидный привод (1) отличается тем, что он содержит электронное средство (1000), выполненное с возможностью отсчета времени работы (T_open, T_close), которое указывает длительность срабатывания переключающего устройства (100).

2. Соленоидный привод (1) по п. 1, отличающийся тем, что электронное средство (1000) содержит:
средство (11) детектирования, выполненное с возможностью обнаружения первого события, и приводное средство (10), функционально связанное со средством (11) детектирования и функционально соединенное с соленоидным электромагнитом (2), причем приводное средство (10) выполнено с возможностью приведения в действие при помощи электричества соленоидного электромагнита (2), чтобы вызвать перемещение такого соленоидного электромагнита (2) из исходного положения в положение срабатывания после обнаружения первого события средством (11) детектирования, причем средство (11) детектирования также выполнено с возможностью обнаружения второго события, которое указывает на завершение срабатывания переключающего устройства (100);
отсчитывающее средство (20), функционально связанное со средством (11) детектирования, и выполненное с возможностью начала отсчета времени (T_open, T_close) работы, когда средством (11) детектирования обнаружено первое событие, и остановки такого отсчета, когда средством (11) детектирования обнаружено второе событие.

3. Соленоидный привод (1) по п. 2, отличающийся тем, что приводное средство (10) содержит схему (12) подачи питания, выполненную с возможностью функционального соединения и приема входного напряжения (V_in), по меньшей мере, от источника (200) электропитания, причем средство (11) детектирования выполнено с возможностью воспринимать напряжение, указывающее входное напряжение (V_in) и обнаруживать первое пороговое значение (_{Vth_launch}) и второе пороговое значение (V_{th_release}) такого входного напряжения (V_in), причем обнаружение первого порогового значения (V_{th_launch}) и обнаружение второго порогового значения (V_{th_release}) соответствует первому событию и второму событию, соответственно.

4. Соленоидный привод (1) по п. 3, отличающийся тем, что средство (11) детектирования выполнено с возможностью приема, по меньшей мере, настраиваемого параметра, причем, по меньшей мере, настраиваемый параметр содержит первое пороговое значение (V_{th_launch}) и второе пороговое значение (V_{th_release}).

5. Соленоидный привод (1) по п. 2, отличающийся тем, что приводное средство (10) функционально соединено, по меньшей мере, с источником (500) электропитания таким образом, чтобы принимать от него мощность, необходимую для удержания соленоидного электромагнита (2) в исходном положении, и тем, что средство (11) детектирования выполнено с возможностью обнаружения падения напряжения (V_supply), связанного, по меньшей мере, с источником электропитания (500), ниже предварительно определенного порогового значения недостатка напряжения, причем обнаружение такого падения напряжения соответствует первому событию.

6. Соленоидный привод (1) по п. 2, отличающийся тем, что приводное средство (10) выполнено с возможностью применения настраиваемого времени задержки между обнаружением первого события и последующим приведением в действие при помощи электричества соленоидного электромагнита (2).

7. Соленоидный привод (1) по п. 2, отличающийся тем, что он содержит средство (21) сравнения, функционально связанное с вышеупомянутым отсчитывающим средством (20) и выполненное с возможностью сравнения отсчитанного времени (T_open, T_close) работы с предварительно определенным временным диапазоном (T_range).

8. Соленоидный привод (1) по п. 7, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью вызывать генерирование сигнала (151, 510) о неисправности, когда отсчитанное время (T_open, T_close) работы превышает вышеупомянутый временной диапазон (T_range).

9. Соленоидный привод (1) по п. 7, отличающийся тем, что
средство (21) сравнения выполнено с возможностью приема, по меньшей мере, настраиваемого параметра, причем, по меньшей мере, настраиваемый параметр содержит временной диапазон (T_range).

10. Соленоидный привод (1) по п. 2, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью обеспечения непрерывной подачи питания на отсчитывающее средство (20), по меньшей мере, на время, необходимое для завершения операции отсчета.

11. Соленоидный привод (1) по п. 10, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью обеспечения непрерывной подачи питания на средство (21) сравнения, по меньшей мере, на время, необходимое для завершения операции сравнения.

12. Соленоидный привод (1) по п. 11, отличающийся тем, что отсчитывающее средство (20) и средство (21) сравнения подходят для их функционального соединения со средством (511) хранения энергии таким образом, чтобы получать от него мощность, необходимую, по меньшей мере, для завершения операции отсчета и операции сравнения, соответственно.

13. Соленоидный привод (1) по п. 3, отличающийся тем, что отсчитывающее средство (20) функционально соединено со схемой (12) подачи питания, причем схема (12) подачи питания выполнена с возможностью функционального соединения с, по меньшей мере, источником (200) электропитания таким образом, чтобы непрерывно получать от него, по меньшей мере, минимальное входное напряжение (V_{in_min}), подходящее для запитывания отсчитывающего средства (20).

14. Соленоидный привод (1) по п. 13, отличающийся тем, что средство (21) сравнения функционально соединено со схемой (12) подачи питания, причем минимальное входное напряжение (V_{in_min}) подходит для непрерывного запитывания также и средства (21) сравнения.

15. Соленоидный привод (1) по п. 13, отличающийся тем, что схема (12) подачи питания выполнена с возможностью функционального соединения с реле (150) контроля схемы отключения таким образом, чтобы принимать из нее, по меньшей мере, минимальное входное напряжение (V_{in_min}), причем средство (11) детектирования выполнено с возможностью обнаружения минимального входного напряжения (V_{in_min}), а приводное средство (10) выполнено с возможностью приведения в действие при помощи электричества соленоидного электромагнита (2) для генерирования силы (I_cs) тока контроля катушки, протекающего через соленоидный электромагнит (2), когда средством (11) детектирования обнаружено, что входное напряжение (V_in) находится в диапазоне, находящемся между минимальным напряжением (V_{in_min}) и пороговым значением (V_{th_release}) освобождения.

16. Соленоидный привод (1) по п. 15, отличающийся тем, что средство (21) сравнения функционально связано с приводным средством (10), и приводное средство (10), выполнено с возможностью, по меньшей мере, уменьшения силы (I_cs) тока контроля катушки, когда средство (21) сравнения обнаруживает, что отсчитанное время (T_open, T_close) работы превышает предварительно определенный временной диапазон (T_range).

17. Переключающее устройство (100), отличающееся тем, что оно содержит, по меньшей мере, соленоидный привод (1) по любому из пп. 1-16.

18. Переключающее устройство (100) по п. 17, отличающееся тем, что оно содержит вышеупомянутое реле (150) контроля схемы отключения, соединенное со схемой (12) подачи питания соленоидного привода (1), причем реле (150) контроля схемы отключения сконфигурировано для обнаружения уменьшения протекающего через него тока (I_tc) ниже предварительно определенного порогового значения и для генерирования сигнала (151) о неисправности после такого обнаружения.

19. Распределительное устройство, содержащее, по меньшей мере, соленоидный привод (1) по любому из пп. 1-16.

20. Распределительное устройство, содержащее, по меньшей мере, переключающее устройство (100) по п. 17.