评估电磁接触器的温度的方法及实现该方法的接触器

摘要

本发明涉及一种评估接触器的温度的方法，该接触器包含设计成作用在施加于致动线圈的电压的控制部件（20）上的处理单元（2）。测量部件（24）测量流入所述至少一个致动线圈（3）中的电流（I）。所述方法在于：发送在于将电压施加于致动线圈（3）的端子（L1、L2）使流入线圈中的电流（I）能够被修改成第一参考值（I1）的闭合命令；发送在于固定致动线圈（3）的端子（L1、L2）上的称为开断电压的电压的开断命令；测量流入所述致动线圈（3）中的电流（I）；在电流（I）的信号上进行特定值的获取；以及分析特定值以评估致动线圈（3）的工作温度。

说明书

技术领域

本发明涉及评估接触器的温度的方法，该接触器包含设计成作用在致动 线圈的电压的控制部件上的处理单元。测量部件测量流入致动线圈中的电流。

本发明还涉及实现所述方法的接触器。该接触器包含具有磁轭和铁磁动 芯的电磁致动器、致动线圈的控制部件。测量部件测量流入致动线圈中的电 流。

背景技术

电接触器是对温度敏感的产品。具体地，在电力触点的闭合阶段，太高 的温度可以引起故障。的确，当将控制电压施加于接触器时，接触器的运动 部分的动态行为取决于线圈的电阻。但是，这种电阻取决于温度。因此，当 温度太高时，存在如下风险：电力触点难以闭合，导致反弹，这可能一直持 续到这些触点的焊接，然后使接触器无法打开。而且，在保持阶段，在工作 过程中可能出现接触器过热现象（例如，由不正确紧固引起的连接端的发热、 或当接触器流过太大电力的电流时电力连接条的发热、或装配在上面的仪表 板的发热、或彼此挨得太近地或太频繁地进行打开/闭合操作，等）。但是， 产品的过分发热可以导致可以塑料支承件部分熔化，塑料支承件能够防止运 动部分运动和在最坏的情况下阻止电力触点打开。

由于这个原因，今天的某些电接触器集成了与处理部件相联系的温度检 测器。监视接触器的温度的过程被越来越经常地要求在接触器的处理部件中 实现，尤其是为了在使用所述接触器的过程中安排适当维护时间。温度检测 器的使用存在着测量一般不是真正与接触器线圈的温度相对应的局部温度的 缺点。但是，在冲击阶段中或在保持阶段中不工作的风险与线圈的温度值密 切相关。而且，这些评估局部温度的方法基于特定传感器的使用的实现一般 引起额外成本，这种额外成本对于产品的工业用途来说是高昂的。

发明内容

因此，本发明的目的是改正现有技术的缺点，以便提出无需任何附加传 感器地根据线圈的温度的确定评估接触器的温度的方法。

按照本发明的方法在于：

-发送在于将电压施加于致动线圈的端子使流入线圈中的电流能够被修 改成第一参考值的闭合命令；

-发送在于固定致动线圈的端子上的称为开断电压的电压的开断命令；

-测量流入所述致动线圈中的电流；

-在电流的信号上进行特定值的获取；

-分析特定值以评估致动线圈的工作温度。

按照本发明的发展的第一模式，流入致动线圈中的电流的信号上的特定 值的获取阶段在于确定电流的第二参考值，该第二参考值是在减小时间之后 达到的。

按照一个具体实施例，该方法在于确定等于所设置减小时间之后流入致 动线圈中的电流的数值的第二参考值，该第二参考值小于第一参考值。

按照另一个具体实施例，该方法在于确定流入致动线圈中的电流达到一 个电流值的减小时间，该第二参考值是固定的并小于第一参考值。

按照这个第一实施例，该方法在于从第一和第二参考值中以及从减小时 间中确定致动线圈的电阻的数值，致动线圈的所述电阻用如下方程形式表达：

(I2+U_coil/(R_coil+R_eps))/(I1+U_coil/(R_coil+R_eps))＝exp(-DT×R_coil/L_coil)

其中：

-U_coil等于线圈的电压；

-R_eps等于存在于电路之中的附加电阻之和；

-L_coil是线圈的电感；

-DT=t2-t1，对应于电流减小时经过两个参考值I1和I2的时刻之间的时 间。

有利地，该方法在于相对于致动线圈的电阻评估接触器的温度，致动线 圈的温度用如下方程形式表示：

$T_{\mathrm{coil}}=T_{\mathrm{init}}+\frac{R_{\mathrm{coil}}/R_{\mathrm{init}}-1}{\alpha }$

其中：

-α是电阻的导热系数（大约0.004）；

-R_init等于称为初始温度T_init的温度上的线圈的电阻；

-T_init等于一般等于环境温度的称为初始温度的温度。

按照本发明的发展的第二模式，流入致动线圈中的电流的信号上的特定 值的获取阶段在于画出所述线圈中的电流在第一参考值与第二参考值之间减 小的曲线。

有利地，该分析和评估阶段在于将所述减小曲线与接触器的特定操作的 参考曲线相比较，然后使接触器的温度电阻的评估取决于所述减小曲线相对 于所述参考曲线的位置。

按照一个可替代实施例，使在于发送固定致动线圈的端子上的称为开断 电压的电压的开断命令的步骤在电流的稳定阶段之后。

有利地，使电流稳定在第一参考值上。

优选地，通过续流二极管固定开断电压，该致动线圈在整个减小时间内 处在“续流”模式下。

按照本发明的实现如上所述评估温度的方法的接触器包含具有如下的处 理单元：

-在电流的信号上进行特定值的获取的部件；

-分析特定值以评估致动线圈的工作温度的部件。

优选地，该接触器包含与所述至少一个致动线圈和测量部件并联的至少 一个续流二极管。

附图说明

本发明的其他优点和特征可以从只是为了非限制性示范的目的给出和表 示在附图中的本发明特定实施例的如下描述中更清楚地看出，在附图中：

图1和图2代表适合实现按照本发明不同实施例的评估方法的控制和调 节电路的功能布线图；

图3代表在不同工作状态下在执行评估接触器的温度的方法的过程中测 量的电流变化的曲线图；

图4代表开断电流和分别与接触器工作在最小和最大容忍温度上的电流 变化的理论曲线相对应的参考曲线的曲线图；以及

图5代表按照本发明实施例的接触器致动器的方块图。

具体实施方式

按照本发明评估接触器工作状态下的温度的方法尤其适用于具有电磁致 动器的接触器，该电磁致动器包含由磁轭4和铁磁动芯5（图5）形成的磁路。 动芯的运动由经由线圈电压控制部件20与第一和第二供电端B1、B2连接的 至少一个致动线圈3发令。处理单元2被设计成作用在尤其像MOS（金属氧 化物半导体）或IGBT（绝缘栅双极晶体管）晶体管那样的电压控制部件20 上。

评估接触器工作状态下的温度的方法包含四个相继步骤：

-致动线圈3的准备阶段；

-利用测量部件24对致动线圈3中的电流I的测量阶段；

-流入致动线圈3中的电流I的信号上的特定值的获取阶段；

-为了评估致动线圈3的工作温度对特定值的分析阶段。

准备阶段在于发送将电压U施加于致动线圈3的端子L1、L2使流入线 圈中的电流I变成第一参考值I1的闭合命令的第一级。然后，准备阶段在于 发送在于固定致动线圈3的端子L1、L2上的称为开断电压的电压的开断命 令。在有利方式中，准备阶段可以与稳定阶段合并。电流I事实上可以在足 以使致动器中的磁通本身能够达到稳定的时间内稳定在所述参考值I1上。在 这个中间稳定阶段之后，接着可以发送开断命令。

测量阶段在于测量致动线圈中的电流的减小直到电流达到第二参考值 I2。

按照本发明的第一优选实施例，流入致动线圈3中的电流I的信号上的 特定值的获取阶段在于确定电流的第二参考值I2。第二参考值I2是在减小时 间DT之后达到的。

按照第一优选实施例的第一具体模式，该方法在于固定减小时间DT和 获取第二参考值I2。

按照第一优选实施例的第二具体模式，该方法在于固定第二参考值I2和 获取电流I从第一参考值I1到第二参考值I2所需的减小时间DT。

然后，该分析和评估在于从第一和第二参考值I1、I2中以及从减小时间 DT中确定致动线圈3的电阻R_coil。按照这个第一实施例，接触器的温度的评 估值是致动线圈的所述电阻R_coil的函数。

然后，电流减小的方程如下：

I(t)＝(I1+U_coil/(R_coil+R_eps))xexp(-(Lt1)xR_coil/L_coil)-U_coil/(R_coil+R_eps) 以及

-U_coil等于线圈电压；

-R_eps等于像测量部件24的电阻和/或处在接通状态下的选择开关的电阻 那样，存在于电路之中的附加电阻之和；

-L_coil是线圈的电感；

-t1是电流值是I1的电流减小测量时间。

如果测量时间等于值t2，则可以将第二参考值I2写成如下形式：

I2＝(I1+U_coil/(R_coil+R_eps))xexp(-DTxR_coil/L_coil)-U_coil/(R_coil+R_eps)

以及DT=t2-t1，对应于电流减小时经过两个参考值I1和I2的时刻之间的时间。

也可以将其写成：

(I2+U_coil/(R_coil+R_eps))/(I1+U_coil/(R_coil+R_eps))＝exp(-DTxR_coil/L_coil)

因此，将受已知开断电压U_coil支配的致动线圈3中的电流I的变化直接 与所述线圈的电阻R_coil相联系。其他参数是固定的或已知的。

温度评估阶段通过获知R_coil来进行。致动器线圈3的温度用如下方程形 式表示：

$T_{\mathrm{coil}}=T_{\mathrm{init}}+\frac{R_{\mathrm{coil}}/R_{\mathrm{init}}-1}{\alpha }$

以及

-α是电阻的导热系数（大约0.004K^-1）；

-R_init等于称为初始温度T_init的温度上的线圈的电阻；

-T_init等于一般等于环境温度的称为初始温度的温度。

按照本发明的第二优选实施例，流入致动线圈3中的电流的信号上的特 定值的获取阶段在于画出致动线圈3中的电流I在第一参考值I1与第二参考 值I2之间的减小曲线Si。然后，分析和评估阶段在于将所述减小曲线Si与 接触器的特定操作的参考曲线G1相比较。如图4所表示，操作的参考曲线 G1包含两条理论减小曲线Si_max、Si_min。

第一理论减小曲线Si_max对应于接触器工作在可接受最小温度上。

第二理论减小曲线Si_min对应于接触器工作在可接受最大温度上。

然后，接触器的温度的评估值是所述减小曲线Si相对于参考G1的两条 理论减小曲线的位置的函数。

然后，实现按照本发明的方法的接触器包含流入致动线圈3中的电流I 的测量部件24（图1）。所述部件可以包含放置成与致动线圈3串联的电阻分 流器。最后，将续流二极管D1与由电流I的测量部件24的所述至少一个致 动线圈3形成的组件并联。

控制部件20发送在于固定致动线圈3的端子L1、L2上的称为开断电压 的电压的开断命令。然后通过续流二极管D1固定开断电压。然后使线圈在 测量阶段处在“续流”模式下。

按照一个可替代实施例，可以将齐纳二极管Dz与致动线圈3串联。按照 图2，优选的是与致动线圈3和电流I的测量部件24串联地插入齐纳二极管 Dz。与所述二极管并联的分流部件21被设计成当所述齐纳二极管处在闭合位 置上时分流后者。然后可以通过“齐纳”二极管固定开断电压，“分流”部件 21处在打开位置上。然后，线圈在测量阶段处在“齐纳”模式下。

如图3所表示，按照本发明评估温度的方法可以应用在接触器闭合阶段 的开头，以便能够当温度条件不利时防止后者闭合。而且，按照本发明评估 温度的方法也可以在电磁接触器处在闭合位置上的保持阶段以周期性方式应 用，以便提供有关热状态的定期信息。