專利名稱：無電弧斷電電力開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力開關(guān)。
在電力領(lǐng)域中，開關(guān)關(guān)斷電源時，觸頭間隙中會產(chǎn)生電弧，它不但影響開關(guān)的使用壽命，而且會釀成預想不到的事故。本發(fā)明針對這一問題，利用電容器特性，提出一種無電弧斷電電力開關(guān)。
說明書


如下圖1是本發(fā)明總體構(gòu)思原理圖，圖中1是開關(guān)連接電源和負載的主觸頭，10是電容續(xù)流截斷電路，4是輔助觸頭。
圖2、3分別是本發(fā)明直流開關(guān)和交流開關(guān)結(jié)構(gòu)原理圖，圖中2是電容器，3是整流電橋，6、7是二極管，8是放電電路。
圖4是電容續(xù)流截斷電路連接的另一種方式圖，圖中5也是一個主觸頭。
開關(guān)斷電起弧的主要原因是觸頭氣隙中電場強度大于介質(zhì)的絕緣強度，使介質(zhì)電離，變?yōu)閷щ娢镔|(zhì)，進行放電，形成電弧。電容器有兩個極好的特性1、電容器兩端電壓不會突變；2、電容器達到穩(wěn)態(tài)時具有隔斷直流作用。利用這兩個特性可以很好地解決上述問題。
以下闡明無電弧斷電電力開關(guān)的原理和結(jié)構(gòu)。如圖1所示，這種開關(guān)起限制電弧產(chǎn)生的主要部分是電容續(xù)流截斷電路10，該電路與連接電源和負載的主觸頭1并聯(lián)，斷電時主觸頭1先分離，電容續(xù)流截斷電路再和電路斷開，通電時主觸頭1閉合不遲于電容續(xù)流截斷電路和電路連接時刻，電容續(xù)流截斷電路可分為直流型和交流型，如圖2所示，對于直流開關(guān)，電容續(xù)流截斷電路由電容器2和放電電路8并聯(lián)構(gòu)成，它們再并聯(lián)在開關(guān)連接電源及負載的觸頭1兩端。這種開關(guān)不產(chǎn)生電弧的機理是1當觸頭斷開時，電容器有一個充電過程，其兩端電壓由零逐漸上升，其容量選擇適當，可使觸頭間隙增大過程中，始終大于其兩端電壓可擊穿的距離，因而不會產(chǎn)生電弧。2、電容器和電路斷開時，電容器基本充電飽和，電路中幾乎不存在電流，也不會產(chǎn)生電弧。如圖3所示，對于交流開關(guān)，電容續(xù)流截斷電路由整流電橋3、電容器2及放電電路8構(gòu)成，整流電橋的輸入端并聯(lián)在開關(guān)連接電源及負載的觸頭1兩端，整流電橋輸出端連接電容器2和放電電路8。上述兩種開關(guān)，斷電后都都通過放電電路對電容器進行放電，以消除電容續(xù)流截斷電路和電路連接時產(chǎn)生電容放電電弧。交流開關(guān)增加整流電橋是因為交流電流是雙向的，直接接電容器不會隔斷交流的，采用電橋會使電容器飽和而隔斷電流，達到無弧的目的。其抑制電弧產(chǎn)生機理和直流開關(guān)類似，不再贅述。
如圖1、2、3所示，對于電容續(xù)流截斷電路，它和電路的連接及分離是通過在它和主觸頭1并聯(lián)連接電路中增設(shè)輔助觸頭4來實現(xiàn)，該觸頭分離滯后于主觸頭1的分離，閉合不超前于主觸頭1的閉合。
如圖4所示，對于電容續(xù)流截斷電路，和電路的連接及分離也可通過增設(shè)主觸頭5實現(xiàn)，主觸頭5和主觸頭1在電路中是串聯(lián)關(guān)系，該觸頭分離滯后于主觸頭1的分離，閉合不超前于主觸頭1的閉合。
如圖2所示，對于連接電感性負載的直流開關(guān)，在開關(guān)連接負載一端正負極間連接二極管6，二極管正極和負載端負極連接，負極和負載端正極連接。這樣就抑制了負載感應(yīng)電動勢對電容器的額外充電。
如圖2所示，對于連接的電源電壓波動較大的直流開關(guān)，在電容器支路上串聯(lián)二極管7，二極管方向和電流方向一致。
如圖2、3所示，對于交流或直流開關(guān)中的放電電路由電阻構(gòu)成，電阻和電容器2可以是固定的并聯(lián)連接，也可以通過觸頭在電容續(xù)流截斷電路和電路分離后再并聯(lián)。
以下是開關(guān)中電容選擇實施例，對于直流開關(guān)，由于可增加二極管6消除電感反壓，電容的耐壓值不低于電源電壓值，其容量的選擇應(yīng)使開關(guān)觸頭分離過程中，間隙中電場強度小于介質(zhì)電離的臨界電場強度；對于交流開關(guān)，電容耐壓值應(yīng)考慮負載電感的反壓，應(yīng)高于電源電壓30％～50％，容量和直流開關(guān)選擇相似。
實驗表明這種開關(guān)能徹底抑制電弧的產(chǎn)生，并且附加成本很低，是一種理想的電力開關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種包括觸頭的無電弧斷電電力開關(guān)，其主要特征在于它還包括電容續(xù)流截斷電路(10)，該電路與連接電源和負載的主觸頭(1)并聯(lián)，斷電時主觸頭(1)先分離，電容續(xù)流截斷電路再和電路斷開，通電時主觸頭(1)閉合不遲于電容續(xù)流截斷電路和電路連接時刻；對于直流開關(guān)，電容續(xù)流截斷電路由電容器(2)和放電電路(8)并聯(lián)構(gòu)成，它們再并聯(lián)在開關(guān)連接電源及負載的觸頭(1)兩端；對于交流開關(guān)，電容續(xù)流截斷電路由整流電橋(3)、電容器(2)及放電電路(8)構(gòu)成，整流電橋的輸入端并聯(lián)在開關(guān)連接電源及負載的觸頭(1)兩端，整流電橋輸出端連接電容器(2)和放電電路(8)。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的無電弧斷電電力開關(guān)，對于電容續(xù)流截斷電路，它和電路的連接及分離是通過在它和主觸頭(1)并聯(lián)連接電路中增設(shè)輔助觸頭(4)來實現(xiàn)，該觸頭分離滯后于主觸頭(1)的分離，閉合不超前于主觸頭(1)的閉合。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的無電弧斷電電力開關(guān)，對于電容續(xù)流截斷電路，和電路的連接及分離也可通過增設(shè)主觸頭(5)實現(xiàn)，主觸頭(5)和主觸頭(1)在電路中是串聯(lián)關(guān)系，該觸頭分離滯后于主觸頭(1)的分離，閉合不超前于主觸頭(1)的閉合。
4.根據(jù)權(quán)利1所述的無電弧斷電電力開關(guān)，對于連接電感性負載的直流開關(guān)，在開關(guān)連接負載一端正負極間連接二極管(6)，二極管正極和負載端負極連接，負極和負載端正極連接。
5.根據(jù)權(quán)利1所述的無電弧斷電電力開關(guān)，對于連接的電源電壓波動較大的直流開關(guān)，在電容器支路上串聯(lián)二極管(7)，二極管方向和電流方向一致。
6.根據(jù)權(quán)利1所述的無電弧斷電電力開關(guān)，對于交流或直流開關(guān)中的放電電路由電阻構(gòu)成，電阻和電容器(2)可以是固定的并聯(lián)連接，也可以通過觸頭在電容續(xù)流截斷電路和電路分離后再并聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明采用續(xù)流阻斷原理,提出一種無電弧斷電電力開關(guān),適用于交流和直流電力領(lǐng)域,實驗完全表明本發(fā)明徹底抑制了開關(guān)中電弧的產(chǎn)生,極大延長了電力開關(guān)的使用壽命,杜絕了電弧所產(chǎn)生的事故,同時還可為節(jié)約大量貴重稀有金屬,是一種極其理想的電力開關(guān),有著十分廣闊的使用前景。
文檔編號H01H9/38GK1372283SQ01108809
公開日2002年10月2日 申請日期2001年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月22日
發(fā)明者王振民 申請人:王振民