专利名称:简易无电弧开关电器的制作方法
本实用新型涉及用以控制交直流电路通断和转换的有触点开关装置。
现有普遍使用的有触点开关主要包括刀开关、自动开关、转换开关、继电器和接触器等等，它们的触头系统中有一副或多副动、静触头。工作时在人力、机械力或电磁力的作用下，动触头向着静触头运动合上，电路接通，反之，电路被切断，承担着接通、断开和转换电路的任务。但是，在触头开断的瞬间负荷电流产生的火花或强烈的电弧，很容易烧坏触头，发生事故。虽然，现有产品已经采取了用银质触点和多种多样灭弧的补救设施，可是断电电弧对于触头寿命的危害仍然相当严重，对于负载大电流重任务开关装置的损害更为厉害，故障频繁寿命缩短。
为了解决这个问题，现在已经有了真空接触器和可控硅无触点开关，但因价格昂贵、维修复杂、过载能力差等缺点限制，推广困难，至今市面上很少见。
本实用新型的目的是提供一类简单实用的有触点无电弧开关装置。
基本实现方案是在现有的各种有触点开关的触头上分别并联一由二极管和电容器等组成的，或是由可控硅元件等组成的旁流电路环节。在触头开断瞬间原来会产生电弧的电流经此环节旁路，并在该环节元件内迅速阻断，正是“与其扬汤止沸，不如釜底抽薪”，这样从根本上避免了触头电弧及其危害的发生。
下面以所示的实施例为例详述本实用新型的电路结构和工作原理
图1是实施例电容旁路式简易无电弧直流接触器的电路原理图(一条主电路)。图中二极管D与电容器C串联组成旁路环节与接触器主触头CZ1并联，R为放电电阻经本接触器的一个辅触头CZ2与电容器C连结，E接电源正极，L接负载。工作时负载电流经CZ1通过，在CZ1开断的瞬间原触头电流经D、C旁路，也就是经D对C充电。该电流的初值约等于原触头电流值，随后按指数规律急剧下降，瞬间(以1～2毫秒为宜)减小到零。这样就达到了既旁路了原触头电流避免了电弧的发生，又迅速切断了负载电流的目的。下次本接触器吸合后，电容器C经R和CZ2放电，为再次CZ1断开作好旁流准备。
由二极管和电容器串联构成的电路，对于正向电流于开始时充电导电，于充足电后阻断的特性是该电路最根本的原理。C电容量大小的最佳值可由公式CV＝It(t取1～2毫秒)估算，也可以通过实验选择决定。
图2是实施例电容旁路式简易无电弧交流接触器的电路原理图(一条主电路)，图中由二极管D1～4组成的桥式整流电路，其交流侧与接触器主触头CJ1并联，直流侧与电解电容器C连结，X、L分别与交流电源和负载相接。CJ1断开时，不论负载电流的方向如何，都经过桥整流被电容器C旁路并阻断，其余情况和图1实施例相同。
图3是实施例可控硅旁路式简易无电弧交流接触器的电路原理图(一条主电路)，图中双向可控硅T的主电路与接触器的主触头CJ1并联，其控制极经过本接触器的一个辅触头CJ2等与阳极连结。可以运用机械设计与制造手段(例如适当增减各触头的分开距离)使CJ2比CJ1的接通时刻提前，断开时落后(约0.1～1毫秒)，也可以使二者同步。本接触器吸合运行时全部负载电流长时间地流经主触头CJ1，而只是在CJ1开断的极短的瞬间内负载电流经可控硅T旁路，随即于交流电过零时关断。由于在本接触器每次通断过程中，可控硅T的导通时间极短(小于交流电半波)，所以实际使用时允许负荷其额定电流5倍以上的过载电流。
为了简化电路节省元件，本实用新型控制单相交、直流电路可以只控制一根电源线，控制三相交流电路可以只控制二根电源线，其余的一根可以用一副先合后分的触头控制。运用本实用新型的基本原理，可以作出简易无电弧式刀开关，简易无电弧式自动开关、简易无电弧式转换开关、简易无电弧式接触器等一类有触点无电弧开关电器。本实用新型特别适于控制大功率重任务起动、转换频繁的电机电路，和需要防火防爆的电气设备。与现有的有触点开关和可控硅无触点开关比较，本实用新型有以下优点结构简单、过载能力强、维修容易、价格低廉。
在一些需要时而改变电路联接方法的有转换开关的电路中，应用本实用新型(例如在需要时而改变电机转向和转速的电路中)或其它负荷开关，可以采取预转换开关电路。在该电路中转换开关的转换通断动作类似隔离开关的情形，是在无电流的情况下进行的，断电任务或断电和接通的全部任务，都由一个(或多个)与转换开关串联的负荷开关完成。其中，负荷开关的动作时刻应按照上述要求与转换开关作机械上的联动、或作吸合线圈电路通断的联动。
图4是实施例控制双速电机用的预转换无电弧开关装置方框示意图。图中KA是简易无电弧式交流接触器，1HK是手动倒顺开关(三位)，2HK是手动双速转换开关(两位)，DSD是双速电动机。控制KA吸合线圈电路通断的触点KS1、KS2分别是1HK和2HK的辅触头，可以运用机械方面的手段(例如改变凸轮凹的位置)使它们在断开时比主触头提前断开，在接通时比主触头落后接通，使之适应下述工作过程的要求。双速电机DSD起动前，本开关装置KA、1HK及KS1断开，2HK接好低速电路，KS2接合。起动时，手动操作1HK其主触头先接通，之后KS1接通，于是KA吸合电机低速起动运行。停车时，手动操作1HK其KS1提前分断，KA切断了负载电流之后1HK的主触头才分断，电机于KA断电后停转。同理，在手动操作1HK改变电机转向和在手动操作2HK改变电机转速的转换(断开这路——接通那路)过程中的断开和接通动作，都由KA提前断开和落后接通相配合。所以接通和断开负荷电流的任务全部由KA完成，其余1HK、2HK等众多触头都是在没有负荷电流情况下动作的，所以对它们的性能要求可以大为降低。
预转换开关电路装置的特点主要是可以节省负荷开关的数量，因为负荷开关结构复杂价格较高，所以预转换开关电路装置体积小、成本低、维修也较容易。
权利要求
1.用以控制交直流电路通断及转换的刀开关、自动开关、转换开关、继电器、接触器等一切有触点的电路开关装置，这类装置各有一副或多副可以接通和断开的触头，其特征是所述的同一开关装置中的触头系统中有一副或多副触头分别与旁流电路环节并联，该旁流电路环节或由二极管与电容器等组成，或由可控硅电路组成。
2.根据权利要求
1所述的开关装置，其特征是a、每个旁路环节由二极管桥式整流电路与电解电容器等组成，该桥式整流电路的交流侧与开关装置的主触头并联，直流侧与电解电容器连结，b、所述的旁路环节电解电容器经辅助触头与其放电电阻相连结。
3.根据权利要求
1所述的开关装置，其特征是a、开关装置的一副或多副触头分别与双向可控硅主电路并联，b、该双向可控硅的控制极电路经一辅助触头等与阳极相连结。
4.如权利要求
3所述的开关装置，其特征是所述的旁路可控硅的额定电流值，可以小于主电路实际负载电流值的五分之一。
5.根据权利要求
2或3所述的开关装置，其特征是同一开关装置中的某些触头，在机械设计与制造上要求比另一些触头，或开断时刻稍为落后，或接通时刻稍为提前。
6.需要时而改变电路连结方法的有转换开关的电路，其特征是所述的转换开关还与负荷开关相串联，在转换开关断开时刻前负荷开关提前断开，或在转换开关接通时刻后，负荷开关落后接通。
专利摘要
本实用新型提供了一类有触点无电弧开关装置，特别适用于起动频繁的重任务负载电路。它是在现有的刀开关、接触器等的触头上，并联由二极管和电容器或由可控硅等组成的旁流环节构成的。触头开断时电流由此旁流环节旁路并随即阻断。本实用新型不仅是断电无电弧，而且过载能力强。具有价格低廉、维修容易、简单耐用等特点。还能够大量节约触点白银。
文档编号H01H9/30GK87205714SQ87205714
公开日1987年12月26日 申请日期1987年3月22日
发明者吕崇圭 申请人:吕崇圭导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan