專利名稱:簡易無電弧開關(guān)電器的制作方法
本實用新型涉及用以控制交直流電路通斷和轉(zhuǎn)換的有觸點開關(guān)裝置。
現(xiàn)有普遍使用的有觸點開關(guān)主要包括刀開關(guān)、自動開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、繼電器和接觸器等等，它們的觸頭系統(tǒng)中有一副或多副動、靜觸頭。工作時在人力、機械力或電磁力的作用下，動觸頭向著靜觸頭運動合上，電路接通，反之，電路被切斷，承擔(dān)著接通、斷開和轉(zhuǎn)換電路的任務(wù)。但是，在觸頭開斷的瞬間負(fù)荷電流產(chǎn)生的火花或強烈的電弧，很容易燒壞觸頭，發(fā)生事故。雖然，現(xiàn)有產(chǎn)品已經(jīng)采取了用銀質(zhì)觸點和多種多樣滅弧的補救設(shè)施，可是斷電電弧對于觸頭壽命的危害仍然相當(dāng)嚴(yán)重，對于負(fù)載大電流重任務(wù)開關(guān)裝置的損害更為厲害，故障頻繁壽命縮短。
為了解決這個問題，現(xiàn)在已經(jīng)有了真空接觸器和可控硅無觸點開關(guān)，但因價格昂貴、維修復(fù)雜、過載能力差等缺點限制，推廣困難，至今市面上很少見。
本實用新型的目的是提供一類簡單實用的有觸點無電弧開關(guān)裝置。
基本實現(xiàn)方案是在現(xiàn)有的各種有觸點開關(guān)的觸頭上分別并聯(lián)一由二極管和電容器等組成的，或是由可控硅元件等組成的旁流電路環(huán)節(jié)。在觸頭開斷瞬間原來會產(chǎn)生電弧的電流經(jīng)此環(huán)節(jié)旁路，并在該環(huán)節(jié)元件內(nèi)迅速阻斷，正是“與其揚湯止沸，不如釜底抽薪”，這樣從根本上避免了觸頭電弧及其危害的發(fā)生。
下面以所示的實施例為例詳述本實用新型的電路結(jié)構(gòu)和工作原理
圖1是實施例電容旁路式簡易無電弧直流接觸器的電路原理圖(一條主電路)。圖中二極管D與電容器C串聯(lián)組成旁路環(huán)節(jié)與接觸器主觸頭CZ1并聯(lián)，R為放電電阻經(jīng)本接觸器的一個輔觸頭CZ2與電容器C連結(jié)，E接電源正極，L接負(fù)載。工作時負(fù)載電流經(jīng)CZ1通過，在CZ1開斷的瞬間原觸頭電流經(jīng)D、C旁路，也就是經(jīng)D對C充電。該電流的初值約等于原觸頭電流值，隨后按指數(shù)規(guī)律急劇下降，瞬間(以1～2毫秒為宜)減小到零。這樣就達(dá)到了既旁路了原觸頭電流避免了電弧的發(fā)生，又迅速切斷了負(fù)載電流的目的。下次本接觸器吸合后，電容器C經(jīng)R和CZ2放電，為再次CZ1斷開作好旁流準(zhǔn)備。
由二極管和電容器串聯(lián)構(gòu)成的電路，對于正向電流于開始時充電導(dǎo)電，于充足電后阻斷的特性是該電路最根本的原理。C電容量大小的最佳值可由公式CV＝It(t取1～2毫秒)估算，也可以通過實驗選擇決定。
圖2是實施例電容旁路式簡易無電弧交流接觸器的電路原理圖(一條主電路)，圖中由二極管D1～4組成的橋式整流電路，其交流側(cè)與接觸器主觸頭CJ1并聯(lián)，直流側(cè)與電解電容器C連結(jié)，X、L分別與交流電源和負(fù)載相接。CJ1斷開時，不論負(fù)載電流的方向如何，都經(jīng)過橋整流被電容器C旁路并阻斷，其余情況和圖1實施例相同。
圖3是實施例可控硅旁路式簡易無電弧交流接觸器的電路原理圖(一條主電路)，圖中雙向可控硅T的主電路與接觸器的主觸頭CJ1并聯(lián)，其控制極經(jīng)過本接觸器的一個輔觸頭CJ2等與陽極連結(jié)。可以運用機械設(shè)計與制造手段(例如適當(dāng)增減各觸頭的分開距離)使CJ2比CJ1的接通時刻提前，斷開時落后(約0.1～1毫秒)，也可以使二者同步。本接觸器吸合運行時全部負(fù)載電流長時間地流經(jīng)主觸頭CJ1，而只是在CJ1開斷的極短的瞬間內(nèi)負(fù)載電流經(jīng)可控硅T旁路，隨即于交流電過零時關(guān)斷。由于在本接觸器每次通斷過程中，可控硅T的導(dǎo)通時間極短(小于交流電半波)，所以實際使用時允許負(fù)荷其額定電流5倍以上的過載電流。
為了簡化電路節(jié)省元件，本實用新型控制單相交、直流電路可以只控制一根電源線，控制三相交流電路可以只控制二根電源線，其余的一根可以用一副先合后分的觸頭控制。運用本實用新型的基本原理，可以作出簡易無電弧式刀開關(guān)，簡易無電弧式自動開關(guān)、簡易無電弧式轉(zhuǎn)換開關(guān)、簡易無電弧式接觸器等一類有觸點無電弧開關(guān)電器。本實用新型特別適于控制大功率重任務(wù)起動、轉(zhuǎn)換頻繁的電機電路，和需要防火防爆的電氣設(shè)備。與現(xiàn)有的有觸點開關(guān)和可控硅無觸點開關(guān)比較，本實用新型有以下優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單、過載能力強、維修容易、價格低廉。
在一些需要時而改變電路聯(lián)接方法的有轉(zhuǎn)換開關(guān)的電路中，應(yīng)用本實用新型(例如在需要時而改變電機轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速的電路中)或其它負(fù)荷開關(guān)，可以采取預(yù)轉(zhuǎn)換開關(guān)電路。在該電路中轉(zhuǎn)換開關(guān)的轉(zhuǎn)換通斷動作類似隔離開關(guān)的情形，是在無電流的情況下進(jìn)行的，斷電任務(wù)或斷電和接通的全部任務(wù)，都由一個(或多個)與轉(zhuǎn)換開關(guān)串聯(lián)的負(fù)荷開關(guān)完成。其中，負(fù)荷開關(guān)的動作時刻應(yīng)按照上述要求與轉(zhuǎn)換開關(guān)作機械上的聯(lián)動、或作吸合線圈電路通斷的聯(lián)動。
圖4是實施例控制雙速電機用的預(yù)轉(zhuǎn)換無電弧開關(guān)裝置方框示意圖。圖中KA是簡易無電弧式交流接觸器，1HK是手動倒順開關(guān)(三位)，2HK是手動雙速轉(zhuǎn)換開關(guān)(兩位)，DSD是雙速電動機。控制KA吸合線圈電路通斷的觸點KS1、KS2分別是1HK和2HK的輔觸頭，可以運用機械方面的手段(例如改變凸輪凹的位置)使它們在斷開時比主觸頭提前斷開，在接通時比主觸頭落后接通，使之適應(yīng)下述工作過程的要求。雙速電機DSD起動前，本開關(guān)裝置KA、1HK及KS1斷開，2HK接好低速電路，KS2接合。起動時，手動操作1HK其主觸頭先接通，之后KS1接通，于是KA吸合電機低速起動運行。停車時，手動操作1HK其KS1提前分?jǐn)?，KA切斷了負(fù)載電流之后1HK的主觸頭才分?jǐn)?，電機于KA斷電后停轉(zhuǎn)。同理，在手動操作1HK改變電機轉(zhuǎn)向和在手動操作2HK改變電機轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換(斷開這路——接通那路)過程中的斷開和接通動作，都由KA提前斷開和落后接通相配合。所以接通和斷開負(fù)荷電流的任務(wù)全部由KA完成，其余1HK、2HK等眾多觸頭都是在沒有負(fù)荷電流情況下動作的，所以對它們的性能要求可以大為降低。
預(yù)轉(zhuǎn)換開關(guān)電路裝置的特點主要是可以節(jié)省負(fù)荷開關(guān)的數(shù)量，因為負(fù)荷開關(guān)結(jié)構(gòu)復(fù)雜價格較高，所以預(yù)轉(zhuǎn)換開關(guān)電路裝置體積小、成本低、維修也較容易。
權(quán)利要求
1.用以控制交直流電路通斷及轉(zhuǎn)換的刀開關(guān)、自動開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、繼電器、接觸器等一切有觸點的電路開關(guān)裝置，這類裝置各有一副或多副可以接通和斷開的觸頭，其特征是所述的同一開關(guān)裝置中的觸頭系統(tǒng)中有一副或多副觸頭分別與旁流電路環(huán)節(jié)并聯(lián)，該旁流電路環(huán)節(jié)或由二極管與電容器等組成，或由可控硅電路組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的開關(guān)裝置，其特征是a、每個旁路環(huán)節(jié)由二極管橋式整流電路與電解電容器等組成，該橋式整流電路的交流側(cè)與開關(guān)裝置的主觸頭并聯(lián)，直流側(cè)與電解電容器連結(jié)，b、所述的旁路環(huán)節(jié)電解電容器經(jīng)輔助觸頭與其放電電阻相連結(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的開關(guān)裝置，其特征是a、開關(guān)裝置的一副或多副觸頭分別與雙向可控硅主電路并聯(lián)，b、該雙向可控硅的控制極電路經(jīng)一輔助觸頭等與陽極相連結(jié)。
4.如權(quán)利要求
3所述的開關(guān)裝置，其特征是所述的旁路可控硅的額定電流值，可以小于主電路實際負(fù)載電流值的五分之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2或3所述的開關(guān)裝置，其特征是同一開關(guān)裝置中的某些觸頭，在機械設(shè)計與制造上要求比另一些觸頭，或開斷時刻稍為落后，或接通時刻稍為提前。
6.需要時而改變電路連結(jié)方法的有轉(zhuǎn)換開關(guān)的電路，其特征是所述的轉(zhuǎn)換開關(guān)還與負(fù)荷開關(guān)相串聯(lián)，在轉(zhuǎn)換開關(guān)斷開時刻前負(fù)荷開關(guān)提前斷開，或在轉(zhuǎn)換開關(guān)接通時刻后，負(fù)荷開關(guān)落后接通。
專利摘要
本實用新型提供了一類有觸點無電弧開關(guān)裝置，特別適用于起動頻繁的重任務(wù)負(fù)載電路。它是在現(xiàn)有的刀開關(guān)、接觸器等的觸頭上，并聯(lián)由二極管和電容器或由可控硅等組成的旁流環(huán)節(jié)構(gòu)成的。觸頭開斷時電流由此旁流環(huán)節(jié)旁路并隨即阻斷。本實用新型不僅是斷電無電弧，而且過載能力強。具有價格低廉、維修容易、簡單耐用等特點。還能夠大量節(jié)約觸點白銀。
文檔編號H01H9/30GK87205714SQ87205714
公開日1987年12月26日 申請日期1987年3月22日
發(fā)明者呂崇圭 申請人:呂崇圭導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan