专利名称：基于可变电容的无弧分断电路及其方法
技术领域：
本发明涉及一种电气控制技术领域的无弧分断电路及其方法，尤其涉及一种 基于可变电容的无弧分断电路及其方法。
技术背景开关电器的工作是开通或分断工作电路，在分断电路时产生的电弧及其熄灭 是开关电器工作时面临的主要问题，容量愈大则灭弧愈困难，因此熄灭电弧是开 关电器技术问题的中心和关键所在。现有的开关电器着眼于"灭弧"，也就是在 开关电器分断电路产生电弧时，设法予以熄灭。现行的开关电器为了消除电弧，尤其是在高压大电流领域，广泛采用真空或 SF6灭弧装置，此类开关都存在结构庞杂、维修困难的缺点；另一方面，断路器 等开关电器的分断能力受到灭弧能力的制约，往往使开关脱扣失败，造成严重的 经济损失。经对现有技术的文献检索发现，专利(US7053739-B2)公开了一种新型无弧 分断电路及其方法。该设计采用并联电阻组来转移电弧能量，达到从根本上抑制 电弧的目的，从而实现无弧分断的效果，但该方法本身结构比较复杂，且灭弧效 果也有局限性。发明内容本发明针对现有技术所存在的不足，提供一种基于可变电容的无弧分断电路 及其方法，使其可以消除分断电路时在主触点及辅助触点上产生的电弧，并能安 全、有效抑制故障状态开关分断时产生的电弧，从根本上抑制电弧的产生，避免 开关主触点的烧损，减少维护工作。本发明是一种可用于替代断路器、负荷开关、 接触器使用的电气开关的无弧分断电路及其方法。本发明是通过如下技术方案来实现的本发明所涉及的一种基于可变电容的无弧分断电路，包括开关电器的主触 点、辅助触点、可变电容和限流电阻，其中辅助触点、可变电容和限流电阻串联在一起构成辅助通道，辅助通道并联于开关电器的主触点的两端。 所述辅助通道数目大于等于1。所述的可变电容用来转移电弧能量，使主触点在最小起弧电压下断开。所述的辅助触点的动作滞后于主触点。所述的限流电阻的阻值大于等于零。本发明既可用于分断直流电路也可用于分断交流电路。本发明所涉及的一种基于可变电容的无弧分断方法，具体为采用上述的电 路，开关电器的主触点先断开，使原来被短路的辅助电路接通，此时，可变电容 处于高容量状态，电容器足以抑制电压在最小起弧电压下，避免主触点断开时起 弧，随后可变电容值不断变小，主触点两端接触电压不断上升，在电压达到最小 起弧电压之前，主触点完全断开，实现无弧分断，其后直到某一时刻辅助触点断 开，电路完全切断。本发明的有益效果由于采用开关电器的无弧分断装置， 一方面开关不再需 要复杂的灭弧装置，消除各种误动、拒动事故；另一方面，可以显著减少触点烧 损，避免开关的截流与合开事故，因此可以延长开关主触点系统的电气寿命和大 修周期、保证电器安全；同时，还可以避免操作过电压或者工频过电压对电力系 统的危害。没有结构庞杂、不易维护的灭弧装置，有利于减小开关的体积、降低 运行成本、提高电器的可靠性。
图1本发明的电路2本发明分断220v直流电路的一个实施例 图3本发明分断220v直流电路的电压波形 图4本发明分断380v交流电路的一个实施例 图5本发明分断380v交流电路的电压波形具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案 为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护 范围不限于下述的实施例。如图1所示。本实施例中，辅助触点2、可变电容3和限流电阻4串联在一 起，共同构成辅助通道，然后再与主触点1并联起来，构成完整的灭弧组件，即所述的基于可变电容的无弧分断电路。 所述辅助通道数目大于等于1。所述的可变电容3用来转移电弧能量，使主触点1在最小起弧电压下断开。 所述的辅助触点2的动作滞后于主触点。 所述的限流电阻4的阻值大于等于零。图2和图3给出了本发明分断直流电路的一个实施例。图2所示的完整电路 由直流电源6、负载5和图1所示的灭弧组件构成。其中，直流电源6的电压为 220V，负载5为一个IOQ的电阻，可变电容3最高容量15F，限流电阻0.05Q。 图3给出了分断波形。其中，V^为触点材料的最小起弧电压，tl表示主触点1 断开时间，t2表示辅助触点2断开时间。由图3可知，在主触点1断开后的tl-tS 这段时间内， 主触点1两端接触电压处于最小起弧电压1 下，避免了主触点起弧，从而实现了无弧分断。图4和图5给出了本发明的另一个实施例。图4所示的完整电路由直流电源 7、负载5和图1所示的灭弧组件构成。其中，交流电源7的峰值电压为380V， 频率为60HZ，负载5为一个5Q的电阻，可变电容3最高容量为20F,限流电阻 4为0.05Q。图5给出了分断波形。由图5可知，在主触点l断开后的t1- t2 这段时间内，主触点1两端接触电压处于最小起弧电压、 下，避免了主触点1 起弧，从而成功实现了无弧分断。
权利要求
1.一种基于可变电容的无弧分断电路，包括开关电器的主触点、辅助触点、可变电容、限流电阻，其特征在于辅助触点、可变电容和限流电阻串联在一起形成辅助通道，辅助通道与主触点并联。
2. 根据权利要求1所述的基于可变电容的无弧分断电路，其特征是所述 辅助通道数目大于等于l。
3. 根据权利要求l所述的基于可变电容的无弧分断电路，其特征是所述 的限流电阻的阻值大于等于零。
4. 根据权利要求1所述的基于可变电容的无弧分断电路，其特征是所述 辅助触点的动作滞后于主触点。
5. 根据权利要求1所述的基于可变电容的无弧分断电路，其特征是所述 可变电容转移电弧能量使主触点在最小起弧电压下断开。
6. 根据权利要求1所述的基于可变电容的无弧分断电路，其特征是适用 于分断直流电路和分断交流电路。
7. —种基于可变电容的无弧分断方法，其特征在于将开关电器的辅助触 点、可变电容和限流电阻串联在一起形成辅助通道，辅助通道再与主触点并联， 开关电器的主触点先断开，使原來被短路的辅助电路接通，此时可变电容处于高 容量状态，电容器足以抑制电压在最小起弧电压下，避免主触点断开时起弧，随 后可变电容值不断变小，主触点两端接触电压不断上升，在电压达到最小起弧电 压之前，主触点完全断开，实现无弧分断，其后直到某一时刻辅助触点断开，电 路完全切断。
全文摘要
本发明提供一种基于可变电容的无弧分断电路及其方法，包括开关电器的主触点、辅助触点、可变电容、限流电阻，辅助触点、可变电容和限流电阻串联在一起形成辅助通道，辅助通道与主触点并联。开关电器的主触点先断开，使原来被短路的辅助电路接通，此时可变电容处于高容量状态，电容器足以抑制电压在最小起弧电压下，避免主触点断开时起弧，随后可变电容值不断变小，主触点两端接触电压不断上升，在电压达到最小起弧电压之前，主触点完全断开，实现无弧分断，其后直到某一时刻辅助触点断开，电路完全切断。本发明具有结构简单，同时适用于直流电路和交流电路的优点。
文档编号H01H33/14GK101256907SQ20081003483
公开日2008年9月3日 申请日期2008年3月20日 优先权日2008年3月20日
发明者丁桂甫, 周建胜 申请人:上海交通大学