專利名稱:交流互補開關的制作方法
本發(fā)明提出了一種新的交流互補開關。
交流互補開關是一種小體積、大功率的電流切換裝置，是一種比較理想的低壓開關。它的基本原理是雙向可控硅同機械觸點相并聯(lián)，使雙向可控硅早于機械觸點導通、遲于機械觸點截止，造成機械觸點在閉合和斷開時，其兩端的電壓接近于零伏。這樣，觸點開閉過程均不產(chǎn)生電弧。所以互補開關比相同切換功率的機電開關或固體開關體積小、壽命長、不打火、不須散熱。
西德專利申請DE3341947-A和中國實用新型申請86205676是可以作為已有互補開關的典型代表。它們都是利用輔助觸點來控制雙向可控硅的通斷，利用主觸點和輔助觸點閉合和斷開的時間差，來實現(xiàn)雙向可控硅的提前導通和滯后截止。因此，它們的結構比較簡單、動作可靠，并且生產(chǎn)容易、成本低廉。中國實用新型申請86205676號還給出了兩種觸點組的結構形式和可控硅與觸點的接線方案。其中的一種為橫列式觸點組，雙向可控硅的第一主端子〔7〕與靜觸點電連接、第二主端子〔8〕與動觸點相連接、門極〔9〕與輔助觸點相連接，利用動觸點和輔助觸點到靜觸點之間的間隙差，來實現(xiàn)所需的導通時序。另一種是縱列式觸點組，靜觸點、動觸點和輔助觸點依次縱向排列，雙向可控硅第一主端子接在位于中間的動觸點上，第二主端子與靜觸點連接、門極與輔助觸點連接。這種結構利用輔助觸點和動觸點閉合斷開次序?qū)崿F(xiàn)時序控制。
這兩種結構和接線方案對可控硅采用的都是同相控制，即在需要它導通時，利用常開的輔助觸點將門極同第一主端子相接觸。這樣的設計首先導致互補開關的閉合和關斷時間必須大于雙向可控硅的導通和截止時間，否則將可能出現(xiàn)電弧，尤其在切換大電流時更為嚴重。一般是犧牲開關的閉合和切斷時間來換取滿意的消弧效果，而這在開關(尤其是繼電開關)設計中是不希望的。其次是造成對雙向可控硅的使用不盡合理和保護不足。這主要表現(xiàn)在截止狀態(tài)下門極懸空，容易受到干擾而誤觸發(fā);在觸發(fā)的瞬間，門極回路中沒有限流和限壓措施，而雙向可控硅要求采用高內(nèi)阻電源觸發(fā)，否則容易降低管子的換向能力;雙向可控硅兩主端子之間沒有接入保護回路，在合閘瞬間承受跳變電壓，使之容易自然導通甚至損壞。為彌補這些不足，必須采用低靈敏的雙向可控硅。同時管子的耐壓值須留有較大余量。
本發(fā)明的任務就是提出一種能夠克服上述缺陷的互補開關，它具有更加合理的觸點結構和接線方案。
本發(fā)明采用反相控制實現(xiàn)了上述任務?；窘鉀Q方案是在具有傳動定位機構、觸點組和并聯(lián)雙向可控硅所構成的交流互補開關中，使每一組所說的觸點組包含一對常開(動合)觸點和一對常閉(動斷)觸點，并且使這兩對觸點在同一轉(zhuǎn)動定位(執(zhí)行)機構的控制下同步動作;所說的雙向可控硅并聯(lián)在其中的一對觸點上，在其第一主端子和門極之間接入一個電阻一電容(RC)串聯(lián)回路，在其門極到第二主端子之間接入另外那一對觸點。
這樣的交流互補開關的工作過程是合閘接電后，電壓突然加在雙向可控硅和與之并聯(lián)的常開觸點間隙上;由于此時門極被閉合的輔助觸點封鎖，并且RC串聯(lián)回路被接在兩個主端子之間，可控硅不能導通，跳變電壓被RC串聯(lián)回路吸收，保證可控硅不會自然導通或損壞。當觸動傳動定位(執(zhí)行)機構時，輔助觸點開始斷開的過程，主觸點開始閉合的過程;在輔助觸點斷開的那一瞬間，門極開始有電流流過，雙向可控硅開始導通;經(jīng)過一段時間后，雙向可控硅完全導通，主觸點也在此時完成閉合過程，達到設計的觸點壓力，開關閉合過程完成。開關斷開的過程從主觸點壓力開始減小時開始，觸點壓降逐步升高。當達到雙向可控硅導通壓降值時，由于輔助觸點尚未閉合，門極有電流流過，雙向可控硅處于導通狀態(tài)，主觸點斷開時間隙電壓只有可控硅的導通壓降。因此不會產(chǎn)生明顯的電弧;當主觸點完全斷開時，輔助觸點完成閉合過程。門極又被封鎖，當外加電壓過零時雙向可控硅截止，主觸點間隙的電壓上升到外加電壓，開關完成斷開過程。
下面結合附圖更詳細地說明本發(fā)明交流互補開關的構成。
圖1是本發(fā)明互補開關的原理圖。圖中僅給出了一組觸點和與之相連的元件，實際上可以是多組。
如圖1所示，本發(fā)明交流互補開關具有一個傳動定位(執(zhí)行)機構(圖中未表示)、一組以上的觸點組〔4和5〕和并聯(lián)的雙向可控硅〔1〕。所說的傳動定位(執(zhí)行)機構可以是各種具有快動特點的手動、電磁或者其他動力的執(zhí)行機構。本發(fā)明區(qū)別于已有互補開關的是每一組所說的觸點組均包括一對常開(動合)觸點〔5〕和一對常閉(動斷)觸點〔4〕、這兩對觸點是反相聯(lián)動的，即在同一傳動定位(執(zhí)行)機構的控制下同步動作，動作的結果是常開觸點閉合、常閉觸點斷開。所說的雙向可控硅〔1〕并聯(lián)在其中的一對觸點上，當然可以并聯(lián)在常開觸點〔5〕上，也可以并聯(lián)在常閉觸點〔4〕上。前者用于構成動合開關，后者用于構成動斷開關。在雙向可控硅〔1〕的第一主端子〔7〕和門極〔9〕之間，接入一個電阻容(RC)串聯(lián)回路〔2和3〕。另外那一對觸點〔4或者5〕接在雙向可控硅〔1〕的第二主端子〔8〕和門極〔9〕之間。
圖2是用轉(zhuǎn)換式觸點組取代反相聯(lián)動的兩對觸點〔4和5〕的方案，這是構成本發(fā)明交流互補開關的一種比較理想的觸點結構形式和接線方案。
轉(zhuǎn)換式觸點組有兩個相對設置的靜觸點〔10和11〕和一個動觸點〔12〕。動觸點〔12〕也稱轉(zhuǎn)換觸點，它夾在兩個靜觸點〔10和11〕之間，并且在同一時刻只能同其中的一個靜觸點相接觸，這樣分別構成一對常開〔動合〕觸點，例如圖2中的觸點〔10與12〕和一對常閉(動合)觸點，例如圖2中的觸點〔11與12〕。本發(fā)明通過接線上的安排，巧妙地利用轉(zhuǎn)換式觸點組代替了兩對反相聯(lián)動觸點。這其中的關鍵是雙向可控硅〔1〕的第二主端子〔8〕必須是同動觸點〔12〕相連接，否則就無法實現(xiàn)本發(fā)明的任務。雙向可控硅第一主端子〔7〕和門極〔9〕，則可根據(jù)需要或者同靜觸點〔10〕相連，或者同靜觸點〔11〕相連，以便構成動合或者動斷的開關。第一主端子〔7〕同常開觸點〔10〕相連，構成動合開關;反之則構成動斷開關。顯而易見，這樣的觸點組結構，在開關制造完成后比較容易實現(xiàn)動合和動斷開關的變換。只要對調(diào)節(jié)第一主端子〔〕和門極〔9〕的連線位置就行了。對用戶來說將是很方便的。
本發(fā)明交流互補開關中電阻電容(RC)的取值原則，與一般可控硅應用中RC吸收回路的取值原則基本相同，只要再考慮到滿足所用雙向可控硅的觸發(fā)電流條件便可以了。這對于一般技術人員來說是容易做到的。
本發(fā)明互補開關的觸點結構，改變了已有互補開關中主觸點與輔助觸點同態(tài)的設計，把主觸點和輔助觸點設計成相互反相的，即一對觸點閉合的過程同步于另一對觸點的斷開過程。這樣設計使得開關動作時間同雙向可控硅導通和關斷時間相重合，因此，既使將開關動作時間縮短到等于可控硅導通和關斷時間，也能夠達到最佳的消弧效果。這對于提高開關速度是有用的。
本發(fā)明在雙向可控硅第一主端子和門極之間引入的RC回路，與輔助觸點相配合，巧妙地解決了雙向可控硅截止和導通狀態(tài)的保護問題，有助于降低對雙向可控硅的耐壓要求，和對它的盡限應用。這樣可以降低成本，提高可靠性，減少管子損壞的可能性。已有的互補開關末采取這些措施(其觸點結構所限，也不便采取)，可控硅往往在合閘的瞬間就已經(jīng)損壞。這不僅造成互補開關的失效，還可能給用電器造成危害。
另外，已有互補開關的消弧效果和動作時間與主輔觸點間隙都有關，這造成生產(chǎn)中調(diào)整間隙的困難，使用中也必須小心維護，否則，那種易變形的觸點結構可能導致效果下降。本發(fā)明的觸點結構則完全避免了這些問題，因為它的觸點組中只有一個間隙，并且兩個靜觸點都要求采用剛性的設計，所以間隙不易變化，使用效果容易保持。
本發(fā)明共有三幅附圖。其中的圖1和圖2已在前面作了必要的說明，圖中的實線表示開關的常態(tài)，雙點劃線為開關反轉(zhuǎn)后的狀態(tài);但是也可以反過來看，雙點劃表示常態(tài)，實線為反轉(zhuǎn)后的狀態(tài)。
圖3是本發(fā)明的一個最佳實施例。它是一個直立式繼電開關，有一個拍合式電磁執(zhí)行機構〔13〕，三組轉(zhuǎn)換式觸點組〔14〕，各觸點的接組柱〔15〕均由基座〔16〕中引出，在各個接線柱之間放置雙向可控硅〔1〕和屬于它的電阻〔2〕電容〔3〕。在本實施例中，雙向可控硅為15安培500伏的塑封雙向可控硅，電阻為100歐姆/ 1/8 瓦小電阻，電容為0.047微法/400伏的綸電容。這個繼電互補開關可用于切換380伏30安培以下的電路。
本實施例中的雙向可控硅是以元件的形式被封固在繼電開關的基座中，它的好處是適合于將現(xiàn)有繼電開關改制成互補開關。如果進行工業(yè)化生產(chǎn)，應當按照中國實用新型申請86205676號的描述，將可控硅芯片直接封裝在各自應當連接的接線柱上。
權利要求
1.交流互補開關，具有傳動定位機構、一組以上的觸點組和雙向可控硅[1]，本發(fā)明的特征在于每一組所說的觸點組均包括一對常開(動合)觸點[5]和一對常閉(動斷)觸點[4]，它們在同一傳動定位機構控制下反相同步動作；所說的雙向可控硅[1]并聯(lián)在其中的任意一對觸點[4或者5]上，在它的門極[9]和第一主端子[7]之間接有一個阻容(RC)串聯(lián)回路[2和3]，另外的那一對觸點[5或者4]接在雙向可控硅[1]的第二主端子[8]和門極[9]之間。
2.如權利要求
1所述的交流互補開關，其特征是反相聯(lián)動的兩對觸點〔4和5〕用一組轉(zhuǎn)換式觸點代替，雙向可控硅〔1〕的第二主端子〔8〕同夾在中間的動觸點〔12〕相連接，第一主端子〔7〕和門極〔9〕分別同其中的一個靜觸點〔10或者11〕相連接。
3.如權利要求
2所述的交流互補開關，其特征是第一主端子〔7〕同靜觸點〔10〕相連，門極〔9〕同靜觸點〔11〕相連，構成動合式互補開關。
4.如權利要求
2所述的交流互補開關，其特征是第一主端子〔7〕同靜觸點〔11〕相連，門極〔9〕同靜觸點〔10〕相連，構成動斷式互補開關。
專利摘要
本發(fā)明提出了一種新的互補開關。在與主觸點并聯(lián)的雙向可控硅的第一主端子和門極之間接入一個RC串聯(lián)回路，控制觸點接在門極和第二主端子之間，并且主觸點同控制觸點反相同步動作，使開關動作時間變短。即接入的RC回路在可控硅截止時被控制觸點接在第一和第二主端子之間，構成阻容吸收回路，并且將門極電位封鎖，起保護可控硅的作用。當需要導通可控硅時，控制觸點斷開，RC回路只接在第一主端子和門極之間，保證可控硅可靠導通。
文檔編號H03K17/72GK86107250SQ86107250
公開日1988年5月25日 申請日期1986年10月23日
發(fā)明者徐國祥 申請人:紅山機電研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan