专利名称：触点分断低损耗电路及其在开关中的应用的制作方法
技术领域：
本发明主要适用于开关电器。
背景技术：
机械开关依靠触点通断电流，对触点的基本要求是接触电阻要小。触点在运行过程中存在电磨损和机械磨损，电磨损是影响触点寿命的主要因素，由于在通断过程中触点间存在电弧放电作用，导致触点材料发生力学性能和化学性能的变化而引起电磨损，电磨损是引起触点材料损耗的主要因素，当损耗达到一定程度时，触点接触质量严重下降，接触电阻变大，触点丧失功能而失效。发明内容本发明的任务是提供一种能延长触点电寿命的低损耗电路并将其应用于交直流开关电器。所述低损耗电路，由主机械开关(以下简称主开关)和分断支路并联而成；分断支路由电流敏感器件、~■极管电路和辅开关串联而成；低损耗电路串联在供电线路中使用，在交流线路中，二极管电路由两个二极管反向并联后形成，在直流线路中，可以使用交流内电 路，也可以由一个二极管构成，该二极管的连接极性应允许通过线路直流电流，分断支路中的二极管电路用来抵消主开关闭合时接触电阻上的压降，保证主开关闭合时无电流流过分断支路；线路接通时，主开关处于闭合状态，由于分断支路中存在二极管电路，分断支路没有电流通过，由主开关承载全部线路电流，辅开关状态任意，规定辅开关处于断开状态；当需要分断线路时，首先闭合辅开关，再断开主开关，在主开关断开过程中，由于其触点接触电阻变大，开关两端电压大于二极管电路压降，分断支路接入线路，电流敏感器件中有电流流过。电流敏感器件在低损耗电路中具体负责线路电流的断开或降流任务，应具有非线性变阻器特性，初始电阻要小，当流过其中的电流远大于其动作电流时，阻值突变，呈高阻或熔断，电流敏感器件还应具有合适的动作速度，使得主开关可靠断开之前承受的、由线路电流流过分断支路产生的、分断支路和负载分压后形成的电压明显小于供电系统额定工作电压，则主开关在分断支路的分流、分压环境中，自身降流、降压分断；电流敏感器件动作电流要远小于线路的额定工作电流，线路正常工作电流对电流敏感器件而言，就是一种过电流，电流敏感器件在流过线路正常工作电流时应可靠动作，其等效电阻呈高阻或熔断，使得该线路上的负载电流降流或变为零。时序上，辅开关在电流敏感器件动作完成后才可断开，故辅开关仅需断开远小于线路额定工作电流的、由电流敏感器件降流后的剩余电流。低损耗电路内部分断支路的分流、分压、降流作用，使低损耗电路在有载断开时，相对于线路工作电压、工作电流，主开关具有降压、降流分断特性；辅开关具有降流分断特性，使得低损耗电路具有降低内部开关触点分断损耗的功能。如果按照分断的逆动作接通该低损耗电路，则在首先闭合辅开关后，通过分断支路，线路接通，此时，辅开关不具有降流特性，同时该电流会使分断电路中的电流敏感器件误动作，在主开关闭合时又会产生二次接通现象，故低损耗电路不具备降低内部开关触点接通损耗的功能，在开关电器中应用时，要采采取技术措施，防止接通过程中发生电流敏感器件误动作。电流敏感器件可以采用现有的过电流保护器件实现。如果电流敏感器件的初始电阻足够小并且具有起效延迟效应，延迟时间大于主开关的分断动作时间，保证主开关可靠断开之前，并联于主开关的分断电路的端压值小于主开关的起弧电压阀值，则主开关将全部线路电流转移到分断支路后、在电压小于起弧电压阀值的条件下无弧断开。如果分断支路中没有二极管电路，在辅开关闭合后，电流敏感器件就有电流流过，而辅开关闭合后、主开关开始分断时刻之间的时间差，随着操作人员的不同而不同，不便于设计时序保证电流敏感器件延迟时间大于主开关的分断动作时间，实现无弧断开，在分断支路中设置二极管电路，消除了操作人员的人为因素，保证了分断支路通流开始时刻与主开关分断开始时刻同步，方便时序设计，保证了无弧断开的条件。电流敏感器件的动作电流远小于线路的额定工作电流，正常线路工作电流对电流敏感器件而言是一种严重过电流，在该严重过电流作用下电流敏感器件可靠动作，经过一段动作时间后，其等效电阻变得足够大或熔断，使得线路剩余电流小于机械辅开关起弧电流阀值，时序上，机械辅开关在电流敏感器件动作完成后在小于起弧电流阀值下无弧断开。 由于接通电弧具有时间短、开关闭合后自然熄灭特征，采用无弧断开低损耗电路的开关电器内不需要设置灭弧装置。电流敏感器件采用普通熔断器过电流保护器件，其动作后需要人工更换；采用过流保护PTC热敏电阻、自恢复熔断器等自恢复过电流保护器件，其动作后经过恢复时间后自动恢复功能，不需要人工更换，故采用低损耗电路的开关电器宜配置自恢复过电流保护器件作为电流敏感器件。电磨损是引起触点材料损耗的主要因素，电磨损是由于在通断过程中触点间存在电弧放电作用，导致触点材料发生力学性能和化学性能的变化而引起的，由于接通电弧具有时间短、开关闭合后自然熄灭特征，接通电弧对触点材料的损伤程度远小于分断电弧，由于低损耗电路具有降低内部开关触点分断损耗的功能，所以低损耗电路能明显降低触点材料损耗，延长了触点电寿命，采用无弧断开低损耗电路的开关电器内不需要设置灭弧装置。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明。图I是低损耗电路工作原理及其在开关电器中的应用图。
具体实施方式
图I给出了低损耗电路工作原理图。低损耗电路，由主机械开关Kl和分断支路并联而成，分断支路由两个二极管D1、D2反向并联后再和电流敏感器件FU、辅机械开关K2串联形成，分断支路内部的电流敏感器件采用了自恢复熔断器。该低损耗电路，适合在在交、直流线路中使用。低损耗电路串联在供电线路中使用，线路接通时，主开关Kl处于闭合状态，由于分断支路中存在二极管电路，分断支路没有电流通过，由主开关承载全部线路电流，辅开关状态任意，规定辅开关K2处于断开状态；线路断开时，主开关K1、辅开关K2均处于断开状态。断开线路操作次序为先闭合辅开关K2，再断开主开关K1，最后断开辅开关K2。先闭合辅开关K2，由于分断支路中存在二极管电路，分断支路没有电流通过，由主开关承载全部线路电流。主开关Kl断开过程中，由于其触点接触电阻变大，触点两端电压大于二极管电路压降，分断支路接入线路，线路电流向分断支路转移，自恢复熔断器FU初始电阻足够小，选择合适的熔断速度，使熔断延迟时间大于主开关Kl的分断动作时间，保证主开关Kl可靠断开之前，主开关Kl的端压值小于其起弧电压阀值，则主开关Kl将全部线路电流转移到分断支路后、在电压小于起弧电压阀值的条件下无弧断开。自恢复熔断器FU的动作电流远小于线路的额定工作电流，线路正常工作电流对自恢复熔断器FU而言是一种严重过电流，在该严重过电流作用下熔断器FU可靠动作，经过一段动作延迟时间后，自恢复熔断器FU呈高阻，使得线路剩余电流小于辅开关K2起弧电流阀值，时序上，辅开关K2在自恢复熔断器FU动作完成后在小于起弧电流阀值下无弧断开。如果按照分断的逆动作接通该低损耗电路，则在首先闭合辅开关K2后，通过分断电路，线路接通，线路中会有电流，此时，辅开关K2不具有降流特性，同时该电流会使分断电路中的自恢复熔断器FU误动作，在主开关Kl闭合时又会产生二次接通现象。既是自恢复熔断器FU发生了不希望的误动作，该低损耗电路仍然能够接通，只是辅开关K2、主开关Kl不具备降低触点接通损耗的功能。低损耗电路在开关电器中应用时，为了不浪费自恢复熔断器FU寿命期有效动作 次数，要采取技术措施，防止接通过程中自恢复熔断器FU发生误动作。这里规定低损耗电路作为开关电器应用时，接通次序为维持辅开关K2断开状态不变，闭合主开关Kl。在这样的操作次序下，接通线路时，先闭主开关K1，短接分断支路，线路通过闭合的开关K1、负载L接通，交流电源AC向负载L供电，接通过程中自恢复熔断器FU不会发生误动作，低损耗电路断开操作次序仍然为先闭合辅开关K2，再断开主开关K1，最后断开辅开关K2。只要执行维持辅开关K2断开状态不变，闭合主开关Kl的接通次序，保持断开次序不变，低损耗电路就可以消除接通过程中的电流敏感器件误动作问题，可以作为开关使用。总之，通过短路、断路等技术措施，使电流敏感器件在接通、通电运行过程中失效，消除电流敏感器件误动作问题，低损耗电路即可作为开关使用。
权利要求
1.一种低损耗电路，其特征在于 所述低损耗电路，由主机械开关(以下简称主开关)和分断支路并联而成；分断支路由电流敏感器件、二极管电路和辅开关串联而成；低损耗电路串联在供电线路中使用，在交流线路中，二极管电路由两个二极管反向并联后形成，在直流线路中，可以使用交流内电路，也可以由一个二极管构成，该二极管的连接极性应允许通过线路直流电流，分断支路中的二极管电路用来抵消主开关闭合时接触电阻上的压降，保证主开关闭合时无电流流过分断支路；线路接通时，主开关处于闭合状态，由于分断支路中存在二极管电路，分断支路没有电流通过，由主开关承载全部线路电流，辅开关状态任意，规定辅开关处于断开状态；当需要分断线路时，首先闭合辅开关，再断开主开关，在主开关断开过程中，由于其触点接触电阻变大，开关两端电压大于二极管电路压降，分断支路接入线路，电流敏感器件中有电流流过；电流敏感器件在低损耗电路中具体负责线路电流的断开或降流任务，应具有非线性变阻器特性，初始电阻要小，当流过其中的电流远大于其动作电流时，阻值突变，呈高阻或熔断，电流敏感器件还应具有合适的动作速度，使得主开关可靠断开之前承受的、由线路电流流过分断支路产生的、分断支路和负载分压后形成的电压明显小于供电系统额定工作电压，则在分断支路的分流、分压环境中，主开关自身降流、降压分断；电流敏感器件动作电流要远小于线路的额定工作电流，线路正常工作电流对电流敏感器件而言，就是一种过电流，电流敏感器件在流过线路正常工作电流时应可靠动作，其等效电阻呈高阻或熔断，使得该线路上的负载电流降流或变为零；时序上，辅开关在电流敏感器件动作完成后才可断开，辅开关仅需断开远小于线路额定工作电流的、由电流敏感器件降流后的剩余电流。
2.根据权利要求I所述的低损耗电路，其特征在于 分断支路中设置二极管电路，消除了操作人员的人为因素，保证了分断支路通流开始时刻与主开关分断开始时刻同步。
3.根据权利要求2所述的低损耗电路，其特征在于 电流敏感器件可以采用现有的过电流保护器件实现。
4.根据权利要求3所述的低损耗电路，其特征在于 分断支路中电流敏感器件的初始电阻足够小并且具有起效延迟效应，延迟时间大于主开关的分断动作时间，保证主开关可靠断开之前，并联于主开关两端的分断支路端压值小于主开关的起弧电压阀值，使主开关将全部线路电流转移到分断支路后、在电压小于起弧电压阀值的条件下无弧断开；电流敏感器件的动作电流远小于线路的额定工作电流，正常线路工作电流对电流敏感器件而言是一种严重过电流，在该严重过电流作用下电流敏感器件可靠动作，经过一段动作时间后，其等效电阻变得足够大或熔断，使得线路剩余电流小于机械辅开关起弧电流阀值，时序上，机械辅开关在电流敏感器件动作完成后在小于起弧电流阀值下无弧断开。
5.根据权利要求2所述的开关电器，其特征在于 应采取技术措施，防止接通线路时发生电流敏感器件误动作。
6.根据权利要求4、5所述的开关电器，其特征在于 采用无弧断开低损耗电路的开关电器内不需要设置灭弧装置。
全文摘要
本发明涉及一种触点分断低损耗电路，由主机械开关和分断支路并联而成；分断支路由电流敏感器件、二极管电路和辅开关串联而成，该二极管电路保证主开关闭合时无电流流过分断支路，电流敏感器件在低损耗电路中具体负责线路电流的断开或降流任务。主机械开关在分断支路的分流、分压环境中，自身降流、降压首先分断，然后辅机械开关在电流敏感器件动作完成后再降流分断。通过短路、断路等技术措施，使电流敏感器件在接通、通电运行过程中失效，消除电流敏感器件误动作问题，该低损耗电路即可作为交、直流开关使用。
文档编号H01H9/54GK102768915SQ20121021421
公开日2012年11月7日 申请日期2012年6月27日 优先权日2012年6月27日
发明者张太平, 张筱君, 张腾 申请人:张太平