专利名称：几种直流开关灭弧电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及几种直流开关灭弧电路。
目前，直流开关的灭弧电路以在开关两端并接灭弧网络的方式最多，例如苏联专利(SU1561117，SU1561116，SU1561115，SU1359810，SU1354269，SU1372400，SU1309104，SU1275570，SU1105951，SU943881，SU955249，SU792347)，还可参考《防爆电器》1989年第2期第2页至第7页“混合式接触器的若干技术问题”一文中部分内容，及《电杂志》1992年第1期第50页有关内容。其中的混合式直流开关具有较理想的灭弧效果，但其中与开关并联的半导体开关器件容易受过电流、过电压的作用损坏，控制电路一般也比较复杂，使可靠性受到影响，在需要完全切断负载与电源联系(双断点开断)的场合，需要两套灭弧电路。直流开关灭弧电路的另一种方式是在负载两端并接灭弧网络，目前这种网络通常由电阻与电容或二极管串联而成，网络简单，但存在不能完全消除开关电弧的缺点，参见除以上所提《电杂志》1992年第1期外，还有《航空电器》第313页(国防工业出版社1981)，及《电接触》第212页至218页(H.霍夫特等编，机械工业出版社，1988).
本发明的目的是提出几种电路结构较简单、灭弧效果好的直流开关灭弧电路。
本发明的目的是这种实现的，在负载两端并接灭弧网络，以及在直流开关电源入端并接电容，使开关在开断过程的初始时刻，其两端的电压限制在燃弧电压以下，达到消除电弧的目的。本发明的主要特征是一电容器在直流开关闭合期间充电，在开关开断时，该电容器放电为负载续流。本发明提出的第一种灭弧电路，通过一个电阻给电容充电，开关开断时，电容通过二极管放电。第二种灭弧电路中，通过电感给电容充电，可以减短电容器的充电时间，又避免开关接通瞬间流过开关电流过大。第三种灭弧电路中，通过电感与二极管的串联电路给电容充电，不仅可以使充电过程快，还可以使充电电压高，用较小容量的电容就可以达到灭弧的要求。
本发明的优点是，灭弧电路结构简单，半导体元件不承受过电流、过电压，工作可靠，具有很好的灭弧效果，在需要双断点开断点开断负载的场合，只需一套灭弧电路。
以下结合附图对发明作进一步详细叙述。
在所有附图中，线端(7)、线端(8)分别为电源的正级与负级进线端，开关(1)控制负载(5，6)与电源间的通断。在以下表述中，用Ton表示开关(1)由闭合至开断的最短时间，I0表示开关(1)开断的负载电流。
附
图1中，由电阻(2)、电容(3)、二极管(4)组成的网络为基本消弧电路。电阻(2)与电容(3)串联后与负载(5，6)并接。二极管(4)与电阻(2)并联，当开关(1)闭合电容器(3)充电时，二极管(4)为反向截止。电容(3)的容量C3与I0成正比，数值上需满足C3(uf)≥I0(A).括号中为量纲，以下同。为使电容(3)在Ton期间充电至接近电源电压，电阻(2)的阻值R2应满足R2(KΩ)≤0.25Ton(ms)/C3(uf)。
附图2中，由电感(12)、电容(13)、二极管(14)构成的网络为基本消弧电路。电感(12)与电容(13)串联后与负载(5，6)并接。二极管(14)与电感(12)并联，其极性接法使得开关(1)闭合电容(13)开始充电时，它为反向截止的。电容(13)的容量C13要求与附图1中电容(3)相同。电感(12)的电感量L12应满足L12(H)≤0.4 T2on(ms)/C13(uf).还可以与电感(12)串入电阻(15)后再与二极管(14)并联，以调节电容(13)的充电过程。
附图3中，由电感(16)、二极管(17)、电容(18)、电感(19)、开关元件(20)构成的网络为基本消弧电路。电感(16)、二极管(17)、电容(18)依次串联后与负载(5，6)并联。当开关(1)闭合后，二极管(17)正向导通，电源经过开关(1)、电感(16)、二极管(17)给电容(18)充电至接近电源电压的两倍。在电感(16)与二极管(17)串联组成的两端网络上并接着由电感(19)与开关元件(20)串联组成的两端网络。开关元件(20)为触点式开关或半导体开关器件，是常开的，在开关(1)开断负载过程的初始时刻或过程中，它受控制闭合接通一次。若电源电压为E，电容(18)的容量C18需满足C18(uf)＞I0(A)/E(V)。电感(16)的电感量L16应满足L16(H)≤0.1T2on(ms)/C18(uf).电感(19)的作用是防止开关元件(20)中出现冲击电流，其电感量L19应满足L19(uH)＜C18(uf)E2(V)/I20(A).还可以与电感(19)串入电阻(21)来调节电容(18)的放电过程。附图3中，为防止电容(18)放电时开关(1)的b端出现过电压，可以在开关(1)的两端并接二极管(22)，它的正极与开关(1)的b端相接。
附图4的灭弧电路是附图3中灭弧电路的一种改进。此时，电容(18)有一端与电源进线端(8)相连接，它的另一端与开关(1)的a端之间接有电容(23)。电容(23)的接入，使电容(18)的充电电压有降低，但可减少电源与开关(1)之间距离对灭弧效果的影响。
当电源与开关(1)相隔有一定距离或连接线比较长时，应在附图1，附图2和附图3中开关(1)的a端与电源进线端(8)之间接入电容(11)，I0(A)越大该电容容量要求越大。若距离很远，还应考虑在电容(11)两端并接非线性压敏电阻来限压。
当负载(5，6)中电感(6)的电感量较大时，应在附图1、附图2、附图3及附图4中负载(5，6)的两端并接二极管(10)或它与电阻(9)串联组成的两端网络以防止电容(3)，(13)或(18)承受过压，当开关(1)闭合时，二极管(10)为反向截止的。
附图5是在开关元件(20)应用晶闸管的例子，晶闸管(20)门极由电流互感器感应出开关(1)关断的信号来触发。
为消除开关(1)在开断过程以及闭合过程中触点弹跳引起的电弧，可以将附图1与附图2或附图3合并使用，此时使附图2或附图3中的电容(13)或(18)在触点闭合过程的每个弹跳闭合期间达到充电要求，其容量取为较小值，仅使其能消除弹跳过程中对应的开关(1)的电流引起的电弧即可。而电容(3)仍在开关(1)开断时消弧起主要作用，取较大容量。附图6是附图1与附图2中基本灭弧电路合用的例子。
本发明的实施例为，直流电源电压150v，负载为电阻15Ω，采用附图1中的基本灭弧电路，电容(3)容量是100uf，电阻(2)为1KΩ.二极管(4)规格为10A/200V.开关(1)用国产552型220V/10A交流继电器，可以有效地开断与消除电弧。
权利要求
1.一种直流开关灭弧电路，由电阻(2)与电容(3)串联后并接在负载(5，6)的两端，其特征是，与电阻(2)并接着二极管(4)，当开关(1)闭合电容(3)充电时，二极管(4)为反向截止。
2.一种直流开关灭弧电路，其特征是，电感(12)与电容(13)串联后并接在负载(5，6)的两端，电感(12)的两端并接着二极管(14)，当开关(1)闭合电容(13)开始充电时，二极管(14)为反向截止。
3.一种直流开关灭弧电路，其特征是，由电感(16)，二极管(17)、电容(18)依次串联后再与负载(5，6)并接，在电感(16)与二极管(17)串联组成的两端网络上，并接着由电感(19)与开关元件(20)串联组成的两端网络，当开关(1)闭合时，二极管(17)为正向导通，开关元件(20)为触点式开关或半导体开关器件，是常开的，但在开关(1)的开断过程中，闭合接通一次。
4.按权项2所说的直流开关灭弧电路，其特征是，电感(12)与电阻(15)串联后再与二极管(14)并接。
5.按权项3所说的直流开关灭弧电路，其特征是，在电感(19)与开关元件(20)组成的二端网络中还串联着电阻(21)。
6.按权项3或权项5所说的直流开关灭弧电路，其特征是，在开关(1)两端并接着二极管(22)，二极管(22)的正极与开关(1)的b端相接。
7.按权项3，或权项5，或权项6所说的直流开关灭弧电路，其特征是，电容(18)的一端与电源进线端(8)相连接，它的另一端与开关(1)的a端之间接有电容器(23)。
8.按权项1，或权项2，或权项3，或权项4，或权项5，或权项6所说的直流开关灭弧电路，其特征是，在开关(1)的a端与电源进线端(8)之间接有电容器(11)。
9.按权项1，或权项2，或权项3，或权项4，或权项5，或权项6，或权项7，或权项8所说的直流开关灭弧电路，其特征是，在负载(5，6)的两端并接着二极管(10)或由电阻(9)与二极管(10)串联组成的二端网络，开关(1)闭合时，二极管(10)为反向截止。
全文摘要
本发明涉及几种直流开关灭弧电路。灭弧网络与负载并联，基本原理是当开关接通时，一电容器充电，而在开关开断时，该电容器放电，使开关两端电压限制在燃弧电压以下，达到消除电弧的目的。本发明的几种直流开关灭弧电路所用元件少，半导体器件不承受过电流、过电压，工作可靠性高，灭弧效果好，在双断点开断负载的场合，只需一套灭弧电路。
文档编号H01H9/30GK1082247SQ9311239
公开日1994年2月16日 申请日期1993年4月8日 优先权日1993年4月8日
发明者陈光冶 申请人:陈光冶