專利名稱：一種直流降壓型開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于控制合路型直流供電系統(tǒng)合路點(diǎn)之前供電支路通斷的直流開關(guān)。
背景技術(shù)：
分?jǐn)嘀绷麟娐窌r(shí)產(chǎn)生的直流電弧不易熄滅，為保證可靠滅弧，機(jī)械式直流開關(guān)內(nèi)設(shè)置了復(fù)雜的滅弧裝置；而機(jī)電混合式直流開關(guān)雖然實(shí)現(xiàn)了無弧通斷，但是負(fù)責(zé)通斷直流電流的半導(dǎo)體開關(guān)器件需要裝配體積龐大的散熱器。為保證可靠熄滅直流電弧，現(xiàn)有直流開關(guān)在普通機(jī)械開關(guān)基礎(chǔ)上附加了很多裝置或電路，提高了直流開關(guān)成本。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的任務(wù)是提供一種低成本的直流開關(guān)。本發(fā)明中為敘述方便，首先定義以下名詞所謂供電支路，是指合路型直流供電系統(tǒng)合路點(diǎn)之前一條供電線路。
所謂操作支路，是指需要改變運(yùn)行狀態(tài)的供電支路，除非特別說明，本發(fā)明中直流降壓型開關(guān)在操作支路背景下敘述。所謂穩(wěn)定支路，是指正在正常供電并且能滿足系統(tǒng)可靠供電要求的供電支路或支路集，本發(fā)明中穩(wěn)定支路中的直流降壓型開關(guān)內(nèi)部各個(gè)機(jī)械開關(guān)保持閉合狀態(tài)不變。一種直流降壓型開關(guān)，適合在合路型直流供電系統(tǒng)中使用，合路型直流供電系統(tǒng)有兩條及兩條以上的多條直流供電支路，各直流供電支路分別經(jīng)過隔離二極管后，在合路點(diǎn)處合并為一路，合路型直流供電系統(tǒng)是一種容錯(cuò)系統(tǒng)，在各支路正常工作的初始條件下，發(fā)生在任意時(shí)候、任意供電支路的單支路斷開故障都不會影響整個(gè)供電系統(tǒng)的供電可靠性；直流降壓型開關(guān)安裝在合路點(diǎn)之前的供電支路，用來控制該供電支路上負(fù)載電流的通斷，直流降壓型開關(guān)由降壓電路和直流開關(guān)兩部分串聯(lián)而成；直流開關(guān)具體負(fù)責(zé)操作支路的通斷，降壓電路服務(wù)于直流開關(guān)，用來改善直流開關(guān)的工作環(huán)境，降壓電路不需要時(shí)應(yīng)失效，有需要時(shí)應(yīng)產(chǎn)生壓降，在供電系統(tǒng)中其他穩(wěn)定支路配合下，該壓降能使合路點(diǎn)之前連接該操作支路的隔離二極管反偏，使操作支路電流為零，直流開關(guān)可以無流通斷，所以要求直流降壓型開關(guān)在斷開操作支路時(shí)按先降壓、后分?jǐn)嘀绷鏖_關(guān)的次序進(jìn)行，在接通操作支路時(shí)按先降壓、后閉合直流開關(guān)的次序進(jìn)行。所述降壓電路，由二極管串聯(lián)電路和一個(gè)機(jī)械開關(guān)(以下簡稱降壓開關(guān))并聯(lián)而成；當(dāng)降壓開關(guān)閉合時(shí)，短接二極管串聯(lián)電路，降壓電路無降壓效果；當(dāng)降壓開關(guān)無弧分?jǐn)鄷r(shí)，允許電流從二極管串聯(lián)電路流過，該降壓電路產(chǎn)生降壓效果，在供電系統(tǒng)中其他穩(wěn)定支路配合下，該壓降能使合路點(diǎn)之前連接該操作支路的隔離二極管反偏，降壓電路實(shí)際降壓值由串聯(lián)二極管的個(gè)數(shù)決定。所述直流開關(guān)，由并聯(lián)有分?jǐn)嚯娐返闹鳈C(jī)械開關(guān)(以下簡稱主開關(guān))和輔助機(jī)械開關(guān)(以下簡稱輔開關(guān))串聯(lián)而成，分?jǐn)嚯娐酚啥O管和電流敏感器件串聯(lián)形成，該二極管的連接極性應(yīng)允許通過線路直流電流，用來抵消主開關(guān)閉合時(shí)接觸電阻上的壓降，保證主開關(guān)閉合時(shí)無電流流過分?jǐn)嚯娐罚痪€路接通時(shí)，主、輔開關(guān)均處于閉合狀態(tài)，短接并聯(lián)的分?jǐn)嚯娐罚謹(jǐn)嚯娐肥?，由主開關(guān)承載全部線路電流，故分?jǐn)嚯娐窙]有保護(hù)功能，不負(fù)責(zé)分?jǐn)嗑€路中的過電流，平時(shí)不工作，僅在有需要時(shí)接入線路、分?jǐn)嗑€路額定工作電流以下正常工作電流，普通電路盡量避免產(chǎn)生過電流，在本發(fā)明中主動引入過電流，用低容量電流敏感器件具體負(fù)責(zé)線路電流的斷開或降流任務(wù)，其應(yīng)具有非線性變阻器特性，初始電阻要小，當(dāng)流過其中的電流遠(yuǎn)大于動作電流時(shí)，阻值突變，呈高阻或熔斷；時(shí)序上，直流開關(guān)在分?jǐn)嗑€路時(shí)首先斷開主開關(guān)，要求電流敏感器件的初始電阻足夠小并且具有起效延遲效應(yīng)，延遲時(shí)間大于主開關(guān)的分?jǐn)鄤幼鲿r(shí)間，保證主開關(guān)可靠斷開之前，并聯(lián)于主開關(guān)兩端的分?jǐn)嚯娐返亩藟褐敌∮谥鏖_關(guān)的起弧電壓閥值，使主開關(guān)在將全部線路電流轉(zhuǎn)移到分?jǐn)嚯娐返倪^程中、在電壓小于起弧電壓閥值的條件下無弧斷開；主開關(guān)無弧斷開后，全部線路電流流過電流敏感器件，要求其動作電流遠(yuǎn)小于線路的額定工作電流，正常線路工作電流對電流敏感器件而言是一種嚴(yán)重過電流，在該嚴(yán)重過電流作用下電流敏感器件可靠動作，經(jīng)過一段動作時(shí)間后，其等效電阻變得足夠大或熔斷，使得線路剩余電流小于輔開關(guān)起弧電流閥值，最后輔開關(guān)在電流敏感器件動作完成后在小于起弧電流閥值下無弧斷開。電流敏感器件可以采用現(xiàn)有的過電流保護(hù)器件實(shí)現(xiàn)。直流降壓型開關(guān)在閉合狀態(tài)時(shí)，降壓開關(guān)及主、輔開關(guān)均處于閉合狀態(tài)；直流降壓 型開關(guān)在分?jǐn)酄顟B(tài)時(shí)，降壓開關(guān)及主、輔開關(guān)均處于分?jǐn)酄顟B(tài)；時(shí)序上，直流開關(guān)閉合時(shí)，首先閉合輔開關(guān)，然后閉合主開關(guān)；直流開關(guān)分?jǐn)鄷r(shí)，首先分?jǐn)嘀鏖_關(guān)，輔開關(guān)在電流敏感器件動作完成后才可斷開；直流降壓型開關(guān)斷開操作支路次序是先分?jǐn)嘟祲洪_關(guān)，再分?jǐn)嘀鏖_關(guān)，最后分?jǐn)噍o開關(guān)；接通操作支路次序是先將降壓開關(guān)保持在分?jǐn)酄顟B(tài)，閉合輔開關(guān)，再閉合主開關(guān)，最后閉合降壓開關(guān)。多路供電系統(tǒng)中典型的是雙路供電系統(tǒng)，本發(fā)明中為敘述方便，以下針對雙路合路型直流供電系統(tǒng)敘述，但降壓型直流開關(guān)完全適用于任意的多路合路型直流供電系統(tǒng)，故本發(fā)明完全適用于任意的多路合路型直流供電系統(tǒng)。雙路合路型直流供電系統(tǒng)有三個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)和四個(gè)過度過程，三個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)分別為雙支路供電狀態(tài)、單支路供電狀態(tài)、無支路供電的停電狀態(tài)；四個(gè)過度過程分別為由停電狀態(tài)向單支路供電狀態(tài)轉(zhuǎn)換的啟動過程、由單支路供電狀態(tài)向雙支路供電狀態(tài)轉(zhuǎn)換的運(yùn)行過程、由雙支路供電狀態(tài)向單支路供電狀態(tài)轉(zhuǎn)換的檢修過程、由單支路供電狀態(tài)向停電狀態(tài)轉(zhuǎn)換的停電過程。雙路合路型直流供電系統(tǒng)的運(yùn)行過程由于存在穩(wěn)定支路并且操作支路中的降壓開關(guān)保持分?jǐn)酄顟B(tài)，在有效地降壓電路和其他穩(wěn)定支路共同作用下，使合路點(diǎn)之前連接該操作支路的隔離二極管反偏，該操作支路電流值降為零，首先閉合輔開關(guān)，再閉合主開關(guān)，最后閉合降壓開關(guān)。雙路合路型直流供電系統(tǒng)的檢修過程由于存在穩(wěn)定支路，首先將操作支路中的降壓開關(guān)處于分?jǐn)酄顟B(tài)，在有效地降壓電路和其他穩(wěn)定支路共同作用下，使合路點(diǎn)之前連接該操作支路的隔離二極管反偏，該操作支路電流值降為零，首先分?jǐn)嘀鏖_關(guān)，再分?jǐn)噍o開關(guān)。雙路合路型直流供電系統(tǒng)停電過程直流降壓型開關(guān)斷開最后一條供電支路時(shí)，操作程序仍然是先降壓、后分?jǐn)嘀绷鏖_關(guān)，操作之前降壓開關(guān)及主、輔開關(guān)均處于閉合狀態(tài)。斷開操作時(shí)首先分?jǐn)嘟祲洪_關(guān)，降壓電路起效，但此時(shí)沒有穩(wěn)定支路，合路點(diǎn)之前的隔離二極管不會形成反偏，該操作支路仍然有負(fù)載電流流過，再斷開主開關(guān)，負(fù)載電流向分?jǐn)嚯娐忿D(zhuǎn)移，分?jǐn)嚯娐分械碾娏髅舾衅骷某跏茧娮枳銐蛐〔⑶揖哂醒舆t起效效應(yīng)，延遲時(shí)間大于主開關(guān)的分?jǐn)鄤幼鲿r(shí)間，保證主開關(guān)可靠斷開之前，并聯(lián)于主開關(guān)的分?jǐn)嚯娐返亩藟褐敌∮谥鏖_關(guān)的起弧電壓閥值，使主開關(guān)將全部線路電流轉(zhuǎn)移到分?jǐn)嚯娐?、在電壓小于起弧電壓閥值的條件下無弧斷開。電流敏感器件的動作電流遠(yuǎn)小于操作支路的額定工作電流，正常操作支路工作電流對電流敏感器件而言是一種嚴(yán)重過電流，在該嚴(yán)重過電流作用下電流敏感器件可靠動作，經(jīng)過一段動作時(shí)間后，對過流保護(hù)PTC熱敏電阻、自恢復(fù)熔斷器等類型的電流敏感器件，其等效電阻變得足夠大，使得操作支路上的剩余負(fù)載電流值小于輔開關(guān)起弧電流閥值；對普通熔斷器型電流敏感器件，熔體熔斷，操作支路電流變?yōu)榱?，時(shí)序上，輔開關(guān)在電流敏感器件動作完成后才可在小于起弧電流閥值或零電流下無弧斷開，從而使該操作支路完全斷開。雙路合路型直流供電系統(tǒng)啟動過程直流降壓型開關(guān)在接通全系統(tǒng)中第一條供電支路時(shí)，操作程序仍然是先降壓、后接通直流開關(guān)，保持降壓開關(guān)處于分?jǐn)酄顟B(tài)不變，然后閉合輔開關(guān)，由于此時(shí)隔離二極管沒有反偏電壓，電路通過降壓電路中的二極管串聯(lián)電路、閉合的輔開關(guān)、主開關(guān)并聯(lián)的分?jǐn)嚯娐方油ǎ€路中會有電流，該電流可能會引起輔開關(guān)的接通燃弧，同時(shí)該電流會使分?jǐn)嚯娐分械碾娏髅舾衅骷`動作，對熔斷器式電流敏感器件誤動作導(dǎo)致其熔斷，喪失分?jǐn)嗄芰?，對自恢?fù)式電流敏感器件誤動作導(dǎo)致其電阻變大，提高了主開關(guān)的工作電壓，在主開關(guān)閉合時(shí)又會產(chǎn)生二次接通現(xiàn)象 。直流降壓型開關(guān)在接通全系統(tǒng)中第一條供電支路時(shí)，存在電流敏感器件誤動作，對主、輔開關(guān)的接通能力要求高于分?jǐn)嗄芰Φ仍O(shè)計(jì)缺陷，但是，供電支路仍然能夠可靠接通。由于在接通電路時(shí)產(chǎn)生的接通電弧具有時(shí)間短、開關(guān)閉合后自然熄滅特征，開關(guān)的接通能力容易滿足，這里的主要問題是電流敏感器件誤動作，可以通過增加一個(gè)機(jī)械開關(guān)或更改操作邏輯來消除電流敏感器件誤動作問題，代價(jià)是提高了成本和復(fù)雜度。在本發(fā)明應(yīng)用情景下，合路型直流供電系統(tǒng)主要應(yīng)用方式是不間斷供電系統(tǒng)，不間斷供電系統(tǒng)的本質(zhì)是持續(xù)保持供電能力，不會有頻繁的啟動、停電操作，并且不間斷供電系統(tǒng)應(yīng)用行業(yè)具有空載啟動的行業(yè)習(xí)慣，不會發(fā)生電流敏感器件誤動作，即使帶載啟動，對自恢復(fù)型的電流敏感器件，電流敏感器件復(fù)原后仍然保有分?jǐn)嗄芰Γ瑢θ蹟嗥魇诫娏髅舾衅骷?，僅需在降壓型直流開關(guān)中設(shè)置一個(gè)檢查位置，待供電系統(tǒng)全部支路接通后，逐個(gè)支路檢查降壓型直流開關(guān)中熔斷器式電流敏感器件的狀態(tài)，對熔斷的電流敏感器件停電更換，恢復(fù)分?jǐn)嗄芰?，關(guān)于這一點(diǎn)，本發(fā)明在具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖有進(jìn)一步的說明。從成本考慮，在不影響使用可靠性的前提下，本發(fā)明容許接通過程存在電流敏感器件誤動作設(shè)計(jì)缺陷。普通電路盡量避免產(chǎn)生過電流，在本發(fā)明中主動引入過電流，用低容量過電流保護(hù)器件分?jǐn)嗑€路正常電流，使得直流降壓型開關(guān)內(nèi)部各種機(jī)械開關(guān)或者在無流狀態(tài)下分?jǐn)?，或者在小于起弧閥值下分?jǐn)?，?shí)現(xiàn)了無弧分?jǐn)啵÷粤藱C(jī)械式直流開關(guān)內(nèi)部復(fù)雜的滅弧裝置或混合式直流開關(guān)內(nèi)部半導(dǎo)體開關(guān)器件及其體積龐大的散熱器，在具有相同電壽命的情況下，減小了觸點(diǎn)電磨損程度，降低了觸點(diǎn)材料中貴金屬材料的需要量，提高了供電系統(tǒng)可維性，從而達(dá)到并且超越了降低直流開關(guān)成本的設(shè)計(jì)目的。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。圖I是直流降壓型開關(guān)工作原理圖。圖2是雙極直流降壓型開關(guān)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
圖I給出了直流降壓型開關(guān)工作原理圖。在負(fù)極接地單電源雙路合路型直流不間斷供電系統(tǒng)中，直流電源E通過支路1、2為同一負(fù)載L供電，支路1、2分別經(jīng)過隔離二極管Dl、D2后形成合路點(diǎn)M。支路I的直流降壓型開關(guān)設(shè)置在隔離二極管Dl之前正極，支路2的直流降壓型開關(guān)設(shè)置在隔離二極管D2之前正極。降壓電路由二極管串聯(lián)電路和降壓開關(guān)Kl并聯(lián)而成，直流開關(guān)由并聯(lián)有分?jǐn)嚯娐返闹鏖_關(guān)K3和輔開關(guān)K2串聯(lián)而成，分?jǐn)嚯娐穬?nèi)部的電流敏感器件采用了熔斷速度合適的熔斷器FU。本發(fā)明中，將支路2設(shè)定為操作支路，支路I中降壓型直流開關(guān)處于閉合(ON)狀態(tài)時(shí)構(gòu)成穩(wěn)定支路。直流降壓型開關(guān)在閉合狀態(tài)時(shí)，降壓開關(guān)及主、輔開關(guān)均處于閉合狀態(tài)；直流降壓型開關(guān)在分?jǐn)酄顟B(tài)時(shí)，降壓開關(guān)及主、輔開關(guān)均處于分?jǐn)酄顟B(tài)；直流降壓型開關(guān)斷開操作支路次序是先分?jǐn)嘟祲洪_關(guān)K1，再分?jǐn)嘀鏖_關(guān)K3，最后分?jǐn)噍o開關(guān)K2 ;接通操作支路次序是先將降壓開關(guān)K3保持在分?jǐn)酄顟B(tài)，閉合輔開關(guān)K2，再閉合主開關(guān)K3，最后閉合降壓開關(guān)Kl0當(dāng)支路I是穩(wěn)定支路時(shí)，分?jǐn)郖1，二極管串聯(lián)電路接入產(chǎn)生壓降，在穩(wěn)定支路I配合下，該壓降能使合路點(diǎn)之前連接支路2的隔離二極管D2反偏，支路2的負(fù)載電流下降為 零。這里重點(diǎn)介紹帶載啟動過程在支路I、支路2均處于斷開狀態(tài)初始條件下帶載接通支路2。直流降壓型開關(guān)在帶載接通全系統(tǒng)中第一條供電支路時(shí)，操作程序仍然是先降壓、后接通直流開關(guān)，保持降壓開關(guān)K1、主開關(guān)K3分?jǐn)酄顟B(tài)不變，首先閉合輔開關(guān)K2，由于此時(shí)隔離二極管D2沒有反偏電壓，電路通過降壓開關(guān)Kl并聯(lián)的二極管串聯(lián)電路、閉合的輔開關(guān)K2、主開關(guān)K3并聯(lián)的分?jǐn)嚯娐方油?，線路中會有電流，該電流使熔斷器FU熔斷，但是按操作流程依次閉合主開關(guān)K3、降壓開關(guān)Kl后，支路2仍然可以正常接通。支路2接通后，即可接通支路I。此時(shí)，支路2構(gòu)成支路I的穩(wěn)定支路，支路I中直 流開關(guān)內(nèi)部各種開關(guān)在無流狀態(tài)接通，電流敏感器件不會動作。在支路I、支路2均接通后，可以逐個(gè)支路檢查降壓型直流開關(guān)中電流敏感器件的狀態(tài)，對于熔斷器式電流敏感器件，更換熔斷的熔斷器，恢復(fù)分?jǐn)嗄芰?。需要在直流降壓型開關(guān)輔開關(guān)K2閉合、主開關(guān)K3分?jǐn)鄷r(shí)序之間設(shè)置一個(gè)檢查點(diǎn)。本發(fā)明中采用一個(gè)組合型機(jī)械開關(guān)實(shí)現(xiàn)直流降壓型開關(guān)內(nèi)各種機(jī)械開關(guān)，對于不間斷供電系統(tǒng)應(yīng)用情景，這是一種費(fèi)效比最佳的實(shí)現(xiàn)方式，僅需在定位盤相應(yīng)位置開一個(gè)凹槽即可實(shí)現(xiàn)檢查功能。逐個(gè)支路檢查時(shí)，將檢查支路中降壓型直流開關(guān)從閉合(ON)位置，運(yùn)動到檢查(TEST)位置，此位置處，輔開關(guān)K2閉合，降壓開關(guān)K1、主開關(guān)K3分?jǐn)?，在供電系統(tǒng)內(nèi)其他穩(wěn)定支路作用下，該檢查支路負(fù)載電流為零。如果電流敏感器件正常，電路通過降壓開關(guān)Kl并聯(lián)的二極管串聯(lián)電路、閉合的輔開關(guān)K2、主開關(guān)K3并聯(lián)的分?jǐn)嚯娐贰⒂呻娮鑂l和發(fā)光二極管D3構(gòu)成的電源指示電路接通，發(fā)光二極管D3發(fā)光，此信號電流遠(yuǎn)小于電流敏感器件動作電流，電流敏感器件不會動作；如果電流敏感器件故障，電源指示電路不通，發(fā)光二極管D3不會發(fā)光，此時(shí)將直流降壓型開關(guān)從檢查(TEST)位置進(jìn)一步運(yùn)動到分?jǐn)?OFF)位置，斷開電源更換電流敏感器件，再經(jīng)過無流閉合恢復(fù)供電。對于帶載啟動過程，也可以在直流降壓型開關(guān)結(jié)構(gòu)上充分考慮可維性，容許用戶方面、安全的更換電流敏感器件，在啟動之前，除掉分?jǐn)嚯娐穬?nèi)的電流敏感器件，待供電系統(tǒng)內(nèi)所有供電支路接通后，在通過上述電流敏感器件檢查、更換方式，重新將電流敏感器件設(shè)置到支路直流降壓型開關(guān)內(nèi)。
采用其他技術(shù)措施，消除了接通過程電流敏感器件誤動作問題，實(shí)際應(yīng)用時(shí)仍然需要檢查電流敏感器件狀態(tài)，另外這里采用的熔斷器，容量遠(yuǎn)小于供電支路額定電流，價(jià)格低廉，故本發(fā)明是一種經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)。由于對熔斷器式電流敏感器件動作后需要人工更換，對自恢復(fù)式電流敏感器件動作后需要恢復(fù)時(shí)間，故直流降壓型開關(guān)主要作為不頻繁操作的配電開關(guān)使用。在要求雙極通斷操作的應(yīng)用場合，直流降壓型開關(guān)應(yīng)在另一極上設(shè)置一個(gè)與輔助機(jī)械開關(guān)同步、同狀態(tài)的機(jī)械開關(guān)。例如圖2雙極直流降壓型開關(guān)結(jié)構(gòu)圖中，單極直流降壓型開關(guān)主電路設(shè)置在正極，要求雙極通斷操作時(shí)，在負(fù)極設(shè)置了與輔助機(jī)械開關(guān)K2同步、同狀態(tài)的機(jī)械開關(guān)K21。在雙路合路型直流供電系統(tǒng)日常維護(hù)工作中，需要檢驗(yàn)各支路工作狀態(tài)，并且這種檢驗(yàn)工作不能影響系統(tǒng)供電可靠性，需要在降壓型直流開關(guān)中設(shè)置一個(gè)檢查位置，此位置處，主、輔開關(guān)閉合，降壓開關(guān)分?jǐn)?，利用直流降壓型開關(guān)可方便、安全的檢驗(yàn)支路工作狀 態(tài)。在支路處于接通狀態(tài)，即降壓開關(guān)及主、輔開關(guān)均處于閉合狀態(tài)的初始條件下，斷開降壓開關(guān)，保持主、輔開關(guān)均處于閉合狀態(tài)不變，該支路通過降壓開關(guān)并聯(lián)的二極管電路、閉合的主、輔開關(guān)處于降壓接通狀態(tài)，此時(shí)，如果該支路負(fù)載電流為零，說明第二條供電支路狀態(tài)正常，本支路為冗余支路；如果該支路負(fù)載電流不為零，說明第二條供電支路狀態(tài)不正常，本支路是必要支路，不是冗余支路。如果沒有降壓電路，通過直接分?jǐn)嘀绷鏖_關(guān)檢驗(yàn)支路狀態(tài)，則當(dāng)?shù)诙l供電支路狀態(tài)不正常時(shí)，會導(dǎo)致負(fù)載掉電，故直流降壓型開關(guān)的這種降壓接通狀態(tài)保證了檢驗(yàn)維護(hù)工作時(shí)的供電可靠性。可以通過掐流表檢驗(yàn)支路電流，這里本發(fā)明給出了更有效的方法，即在降壓電路中的二極管電路內(nèi)串聯(lián)電流指示電路。電流指示電路由電流取樣電阻R2、電流顯示電路、電壓掐位電路，三者并聯(lián)而成，電壓掐位電路由二極管D5、D6串聯(lián)而成，電流顯示電路由限流電阻R3和發(fā)光二極管D8串聯(lián)而成，發(fā)光二極管D8既可以作為本地顯示，也可以作用光耦器件的輸入器件，向遠(yuǎn)端監(jiān)控中心報(bào)警。在進(jìn)行支路狀態(tài)檢驗(yàn)時(shí)，斷開降壓開關(guān)K1，保持主開關(guān)K3、輔開關(guān)K2均處于閉合狀態(tài)不變，如果第二條供電支路狀態(tài)正常，合路點(diǎn)之前連接該支路的隔離二極管反偏，本支路無負(fù)載電流流過，通過直流電源E、降壓電路內(nèi)二極管電路、閉合的輔開關(guān)K2、閉合的主開關(guān)K3、R1和D3構(gòu)成的電源指示電路構(gòu)成信號電流回路，該信號電流同時(shí)流過電流指示電路，由于信號電流為毫安級別電流，在電流取樣電阻R2上形成的電壓小于二極管D5、D6、發(fā)光二極管D8的開啟電壓，發(fā)光二極管D8不發(fā)光。如果第二條供電支路狀態(tài)不正常，檢驗(yàn)支路的隔離二極管沒有反偏電壓，負(fù)載電流流過降壓電路內(nèi)的二極管電路，該電流同時(shí)流過電流指示電路，當(dāng)負(fù)載電流超過最小反映電流時(shí)，在電流取樣電阻R2上形成的電壓大于發(fā)光二極管D8的開啟電壓，發(fā)光二極管D8發(fā)光，隨著負(fù)載電流增大，電流取樣電阻R2上形成的電壓增加，流過發(fā)光二極管D8的電流同步增加，如果不限制，有燒毀發(fā)光二極管D8的危險(xiǎn)，由二極管D5、D6串聯(lián)而成的電壓掐位電路限制發(fā)光二極管D8的電流。同電流敏感器件檢查一樣，對于采用一個(gè)組合型機(jī)械開關(guān)實(shí)現(xiàn)直流降壓型開關(guān)內(nèi)各種機(jī)械開關(guān)的實(shí)現(xiàn)方式，僅需在定位盤對應(yīng)斷開降壓開關(guān)及主、輔開關(guān)均處于閉合位置處(LTEST位置)開一個(gè)凹槽即可實(shí)現(xiàn)支路狀態(tài)檢查功能。
權(quán)利要求
1.一種直流降壓型開關(guān)，適合在合路型直流供電系統(tǒng)中使用，合路型直流供電系統(tǒng)有兩條及兩條以上的多條直流供電支路，各直流供電支路分別經(jīng)過隔離二極管后，在合路點(diǎn)處合并為一路，合路型直流供電系統(tǒng)是一種容錯(cuò)系統(tǒng)，在各支路正常工作的初始條件下，發(fā)生在任意時(shí)候、任意供電支路的單支路斷開故障都不會影響整個(gè)供電系統(tǒng)的供電可靠性，其特征在于 直流降壓型開關(guān)安裝在合路點(diǎn)之前的供電支路，用來控制該供電支路上負(fù)載電流的通斷，直流降壓型開關(guān)由降壓電路和直流開關(guān)兩部分串聯(lián)而成；直流開關(guān)具體負(fù)責(zé)操作支路的通斷，降壓電路服務(wù)于直流開關(guān)，用來改善直流開關(guān)的工作環(huán)境，降壓電路不需要時(shí)應(yīng)失效，有需要時(shí)應(yīng)產(chǎn)生壓降，在供電系統(tǒng)中其他穩(wěn)定支路配合下，該壓降能使合路點(diǎn)之前連接該操作支路的隔離二極管反偏，使操作支路電流為零，直流開關(guān)可以無流通斷，要求直流降壓型開關(guān)在斷開操作支路時(shí)按先降壓、后分?jǐn)嘀绷鏖_關(guān)的次序進(jìn)行，在接通操作支路時(shí)按先降壓、后閉合直流開關(guān)的次序進(jìn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流降壓型開關(guān)，其特征在于 所述降壓電路由二極管串聯(lián)電路和一個(gè)機(jī)械開關(guān)(以下簡稱降壓開關(guān))并聯(lián)而成，當(dāng)降壓開關(guān)閉合時(shí)，短接二極管串聯(lián)電路，降壓電路無降壓效果；當(dāng)降壓開關(guān)無弧分?jǐn)鄷r(shí)，允許電流從二極管串聯(lián)電路流過，該降壓電路產(chǎn)生降壓效果，在供電系統(tǒng)中其他穩(wěn)定支路配合下，該壓降能使合路點(diǎn)之前連接該操作支路的隔離二極管反偏，降壓電路實(shí)際降壓值由串聯(lián)二極管的個(gè)數(shù)決定；所述直流開關(guān)，由并聯(lián)有分?jǐn)嚯娐返闹鳈C(jī)械開關(guān)(以下簡稱主開關(guān))和輔助機(jī)械開關(guān)(以下簡稱輔開關(guān))串聯(lián)而成，分?jǐn)嚯娐酚啥O管和電流敏感器件串聯(lián)形成，該二極管的連接極性應(yīng)允許通過線路直流電流，用來抵消主開關(guān)閉合時(shí)接觸電阻上的壓降，保證主開關(guān)閉合時(shí)無電流流過分?jǐn)嚯娐罚痪€路接通時(shí)，主、輔開關(guān)均處于閉合狀態(tài)，短接并聯(lián)的分?jǐn)嚯娐罚謹(jǐn)嚯娐肥В芍鏖_關(guān)承載全部線路電流，故分?jǐn)嚯娐窙]有保護(hù)功能，不負(fù)責(zé)分?jǐn)嗑€路中的過電流，平時(shí)不工作，僅在有需要時(shí)接入線路、分?jǐn)嗑€路額定工作電流以下正常工作電流，普通電路盡量避免產(chǎn)生過電流，在本發(fā)明中主動引入過電流，用低容量電流敏感器件具體負(fù)責(zé)線路電流的斷開或降流任務(wù)，其應(yīng)具有非線性變阻器特性，初始電阻要小，當(dāng)流過其中的電流遠(yuǎn)大于動作電流時(shí)，阻值突變，呈高阻或熔斷；時(shí)序上，直流開關(guān)在分?jǐn)嗑€路時(shí)首先斷開主開關(guān)，要求電流敏感器件的初始電阻足夠小并且具有延遲起效效應(yīng)，延遲時(shí)間大于主開關(guān)的分?jǐn)鄤幼鲿r(shí)間，保證主開關(guān)可靠斷開之前，并聯(lián)于主開關(guān)兩端的分?jǐn)嚯娐返亩藟褐敌∮谥鏖_關(guān)的起弧電壓閥值，使主開關(guān)在將全部線路電流轉(zhuǎn)移到分?jǐn)嚯娐返倪^程中、在電壓小于起弧電壓閥值的條件下無弧斷開；主開關(guān)無弧斷開后，全部線路電流流過電流敏感器件，要求其動作電流遠(yuǎn)小于線路的額定工作電流，正常線路工作電流對電流敏感器件而言是一種嚴(yán)重過電流，在該嚴(yán)重過電流作用下電流敏感器件可靠動作，經(jīng)過一段動作時(shí)間后，其等效電阻變得足夠大或熔斷，使得線路剩余電流小于輔開關(guān)起弧電流閥值，最后輔開關(guān)在電流敏感器件動作完成后在小于起弧電流閥值下無弧斷開。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流降壓型開關(guān)，其特征在于 電流敏感器件可以采用現(xiàn)有的過電流保護(hù)器件實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流降壓型開關(guān)，其特征在于 直流降壓型開關(guān)結(jié)構(gòu)上容許用戶方面、安全的更換電流敏感器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直流降壓型開關(guān)，其特征在于 直流降壓型開關(guān)具有電流敏感器件狀態(tài)檢查功能，需要在降壓型直流開關(guān)中設(shè)置一個(gè)檢查位置，此位置處，輔開關(guān)閉合，降壓開關(guān)、主開關(guān)分?jǐn)?，將支路中降壓型直流開關(guān)從閉合位置，運(yùn)動到檢查位置，在供電系統(tǒng)內(nèi)其他穩(wěn)定支路作用下，該檢查支路負(fù)載電流為零；如果電流敏感器件正常，電路通過降壓開關(guān)并聯(lián)的二極管串聯(lián)電路、閉合的輔開關(guān)、主開關(guān)并聯(lián)的分?jǐn)嚯娐贰⒂呻娮鑂l和發(fā)光二極管D3構(gòu)成的電源指示電路接通，發(fā)光二極管D3發(fā)光，此信號電流遠(yuǎn)小于電流敏感器件動作電流，電流敏感器件不會動作；如果電流敏感器件故障，電源指示電路不通，發(fā)光二極管D3不會發(fā)光，此時(shí)將直流降壓型開關(guān)從檢查位置進(jìn)一步運(yùn)動到分?jǐn)辔恢?，斷開電源更換電流敏感器件，再經(jīng)過無流閉合恢復(fù)供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流降壓型開關(guān)，其特征在于 采用一個(gè)組合型機(jī)械開關(guān)實(shí)現(xiàn)直流降壓型開關(guān)內(nèi)各種機(jī)械開關(guān)，直流降壓型開關(guān)在閉合狀態(tài)時(shí)，降壓開關(guān)及主、輔開關(guān)均處于閉合狀態(tài)；在分?jǐn)酄顟B(tài)時(shí)，降壓開關(guān)及主、輔開關(guān)均處于分?jǐn)酄顟B(tài)；時(shí)序上，直流開關(guān)閉合時(shí)，首先閉合輔開關(guān)，然后閉合主開關(guān)；直流開關(guān)分?jǐn)鄷r(shí)，首先分?jǐn)嘀鏖_關(guān)，輔開關(guān)在電流敏感器件動作完成后才可斷開；直流降壓型開關(guān)斷開操作支路次序是先分?jǐn)嘟祲洪_關(guān)，再分?jǐn)嘀鏖_關(guān)，最后分?jǐn)噍o開關(guān)；接通操作支路次序是先將降壓開關(guān)保持在分?jǐn)酄顟B(tài)，閉合輔開關(guān)，再閉合主開關(guān)，最后閉合降壓開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流降壓型開關(guān)，其特征在于 直流降壓型開關(guān)具有支路狀態(tài)檢驗(yàn)功能，需要在降壓型直流開關(guān)中設(shè)置一個(gè)檢查位置，此位置處，主、輔開關(guān)閉合，降壓開關(guān)分?jǐn)?；在支路處于接通狀態(tài)，即降壓開關(guān)及主、輔開關(guān)均處于閉合狀態(tài)的初始條件下，斷開降壓開關(guān)，保持主、輔開關(guān)均處于閉合狀態(tài)不變，該支路通過降壓開關(guān)并聯(lián)的二極管電路、閉合的主、輔開關(guān)處于降壓接通狀態(tài)，此時(shí)，如果該支路負(fù)載電流為零，說明本支路為冗余支路；如果該支路負(fù)載電流不為零，說明本支路是必要支路，不是冗余支路；在降壓電路中的二極管電路內(nèi)串聯(lián)電流指示電路，電流指示電路由電流取樣電阻、電流顯示電路、電壓掐位電路，三者并聯(lián)而成，電壓掐位電路由二極管串聯(lián)而成，電流顯示電路由限流電阻和發(fā)光二極管串聯(lián)而成，發(fā)光二極管既可以作為本地顯示，也可以作用光耦器件的輸入器件，向遠(yuǎn)端監(jiān)控中心報(bào)警。
8.根據(jù)權(quán)利要求5、6、7所述的直流降壓型開關(guān)，其特征在于 對于采用一個(gè)組合型機(jī)械開關(guān)實(shí)現(xiàn)直流降壓型開關(guān)內(nèi)各種機(jī)械開關(guān)的實(shí)現(xiàn)方式，僅需在定位盤輔開關(guān)閉合、主開關(guān)分?jǐn)鄷r(shí)序之間開一個(gè)凹槽即可實(shí)現(xiàn)電流敏感器件檢查功能，僅需在定位盤對應(yīng)斷開降壓開關(guān)及主開關(guān)閉合位置之間開一個(gè)凹槽即可實(shí)現(xiàn)支路狀態(tài)檢查功能。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流降壓型開關(guān)，其特征在于 對于要求雙極通斷操作的直流降壓型開關(guān)，在另一極上設(shè)置一個(gè)與輔助機(jī)械開關(guān)同步、同狀態(tài)的機(jī)械開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直流降壓型開關(guān)，由降壓電路和直流開關(guān)兩部分串聯(lián)而成。直流開關(guān)具體負(fù)責(zé)操作支路的通斷，降壓電路服務(wù)于直流開關(guān)，用來改善直流開關(guān)的工作環(huán)境，普通電路盡量避免產(chǎn)生過電流，在本發(fā)明中主動引入過電流，用低容量過電流保護(hù)器件分?jǐn)嗑€路正常電流，使其內(nèi)部各種機(jī)械開關(guān)或者在無流狀態(tài)、或者在小于起弧閥值下實(shí)現(xiàn)了無弧分?jǐn)?，省略了傳統(tǒng)機(jī)械式直流開關(guān)內(nèi)部復(fù)雜的滅弧裝置或混合式直流開關(guān)內(nèi)部半導(dǎo)體開關(guān)器件和體積龐大的散熱器，在具有相同電壽命的情況下，減小了觸點(diǎn)電磨損程度，降低了觸點(diǎn)材料中貴金屬材料的需要量。本發(fā)明主要適用于合路型直流不間斷供電系統(tǒng)中，作為合路點(diǎn)之前供電支路不頻繁動作的配電開關(guān)使用。
文檔編號H02M3/16GK102801319SQ201210325939
公開日2012年11月28日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
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