專利名稱：一種無火花安全開關(guān)、插座及安全通斷電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種安全開關(guān)，具體地說，是一種在執(zhí)行開關(guān)操作時無火花、無沖擊型的安全開關(guān)，本發(fā)明還涉及包含這種安全開關(guān)的插座及安全通斷電的方法。
背景技術(shù)：
工業(yè)設(shè)備、家用電器等負荷都呈現(xiàn)一定的感性和容性，負荷與電源的接通過程中， 電路接通時負荷電容瞬間通電，電容從沒有電到充滿電的過程時間越短，感應(yīng)沖擊電流越 強，往往會拉弧產(chǎn)生火花；負荷與電源的開斷過程，電路斷開時感性負載瞬間斷電，電感從 大電流到斷電的過程時間越短，感應(yīng)沖擊電壓越強，也會拉弧產(chǎn)生火花。開關(guān)觸點或插頭與 插座的觸點接觸面不貼靠，接觸不良，在開合和帶電拔插時也會產(chǎn)生火花。這些火花是危險 的，尤其是在易燃易爆場所，需要避免開關(guān)電源引起的火花導(dǎo)致爆炸等危險。現(xiàn)有的密封式安全防爆插座和安全防爆開關(guān)設(shè)備，是通過密封隔絕可燃物與觸點 電弧的接觸而防止爆炸的，這種方式在密封體內(nèi)部電觸點還是存在電弧和火花，存在潛在 危險。例如當(dāng)密封殼體有損壞、有縫隙泄漏時，也會引起危險?，F(xiàn)有技術(shù)存在的主要缺點和不足有1、無法完全杜絕負荷接入電源或退出電源時產(chǎn)生電弧、火花引起燃燒或爆炸事 故；2、開關(guān)觸頭和插頭插座被電弧燒灼損壞，降低開關(guān)電器的工作可靠性和使用壽 命；3、投入電容性負荷設(shè)備會產(chǎn)生過電流沖擊；4、切除電感性負荷設(shè)備會產(chǎn)生過電壓沖擊；5、負荷接入電源或退出電源時容易發(fā)生觸電危險事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種通斷電時不會產(chǎn)生火花的安全開關(guān)、插座及 安全通斷電方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種安全開關(guān)，包括電性連接的開關(guān)觸發(fā) 電路和開關(guān)晶體管，所述開關(guān)晶體管串接在電源線上，所述開關(guān)觸發(fā)電路用于輸出觸發(fā)信 號給所述開關(guān)晶體管，控制開關(guān)晶體管的斷開與導(dǎo)通，所述電源線兩端分別用于連接電源 和負載。進一步地，還包括一整流電路，所述整流電路的輸入端接電源，輸出端接所述開關(guān) 觸發(fā)電路，用于為所述開關(guān)觸發(fā)電路提供工作電源。進一步地，所述整流電路由依次電性連接的分壓電容電阻、整流二極管、穩(wěn)壓管和 濾波電容組成。進一步地，所述開關(guān)晶體管由一對反并聯(lián)的晶閘管，及晶閘管兩端并聯(lián)的保護二 極管和電阻組成。
進一步地，所述開關(guān)觸發(fā)電路由依次電性連接的限流電阻、紅外反射式光耦、過零 觸發(fā)雙向可控硅光耦組成，由所述過零觸發(fā)雙向可控硅光耦向所述開關(guān)晶體管輸出觸發(fā)信號。進一步地，所述開關(guān)晶體管與負載之間的電源線上還串接有隔離電路。進一步地，所述隔離電路由接地電容、電阻組成，所述電容、電阻并聯(lián)，接于電源火 線與地線之間。本發(fā)明還提供了 一種包含上述安全開關(guān)的插座。本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)安全通斷電的方法，包括將開關(guān)晶體管以斷開狀態(tài)接入電源與負載之間；由一開關(guān)觸發(fā)電路接收一接通電源指令，并在電源電壓過零時輸出觸發(fā)信號給所 述開關(guān)晶體管；所述開關(guān)晶體管接收到所述觸發(fā)信號后導(dǎo)通，使電源與負載之間的通路接通。進一步地，在接通電源與負載之間的通路后，還包括開關(guān)觸發(fā)電路接收一斷開電源指令，終止輸出給所述開關(guān)晶體管的觸發(fā)信號；所述開關(guān)晶體管在電流過零后關(guān)斷，使電源與負載之間的通路斷開。本發(fā)明的安全開關(guān)電路中完全無觸點，不會出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象在插頭插入時插座時 不帶電，負載電容電壓為零，沒有突變，無感應(yīng)電流，不會拉弧產(chǎn)生火花；插頭拔出前在負載 電流過零點自動切斷電源，負載電感電流為零，沒有突變，無感應(yīng)高壓，也不會拉弧產(chǎn)生火 花。


圖1是本發(fā)明的安全開關(guān)應(yīng)用于單相電路的實施例；圖2是本發(fā)明的安全開關(guān)應(yīng)用于單相電路的實施例；圖3是本發(fā)明中整流電路的一實施例的電路圖；圖4是本發(fā)明中開關(guān)觸發(fā)電路的一實施例的電路圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以 更好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。如圖1所示，為本發(fā)明的安全開關(guān)應(yīng)用于單相電路的實施例。該安全開關(guān)包括電 性連接的開關(guān)觸發(fā)電路和開關(guān)晶體管，開關(guān)晶體管串接在電源線上，電源線兩端分別連接 電源和負載。還包括一整流電路，整流電路的輸入端接電源，輸出端接開關(guān)觸發(fā)電路，用于 為所述開關(guān)觸發(fā)電路提供直流工作電源。其中，整流電路可以采用半橋整流電路、全橋整流電路等，如圖3所示，本實施例 中的整流電路由依次電性連接的分壓電容Cl、分壓電阻R1、整流二極管D1、D2、穩(wěn)壓管D3和 濾波電容C2組成。開關(guān)晶體管由一對反并聯(lián)的晶閘管組成，實現(xiàn)電源與負載電路的開斷與 閉合，晶閘管兩端并聯(lián)保護二極管和電阻。反并聯(lián)指兩個晶閘管反向并聯(lián)。晶閘管在有觸 發(fā)信號時導(dǎo)通，電源與負載電路閉合；在無觸發(fā)信號時，晶閘管電流過零后關(guān)斷，電源與負 載電路斷開。此處的晶閘管可以用其他電力電子開關(guān)晶體管器件代替。
如圖4所示，本實施例中開關(guān)觸發(fā)電路由依次電性連接的限流電阻R2、紅外反射式光耦U2和過零觸發(fā)雙向可控硅光耦Ul組成。工作時，開關(guān)觸發(fā)電路通過紅外反射式光 耦U2檢測物理開關(guān)狀態(tài)(開、關(guān))并轉(zhuǎn)換為電氣量，由過零觸發(fā)雙向可控硅光耦Ul輸出觸 發(fā)信號控制晶閘管導(dǎo)通。觸發(fā)電路也可用其他觸發(fā)方式。開關(guān)晶體管與負載之間的電源線上還串接有隔離電路，隔離電路由接地電容和電 阻組成，所述電容、電阻并聯(lián)，接于電源火線與地線之間。隔離電路消除電子開關(guān)器件關(guān)斷 后仍然存在的感應(yīng)電壓和漏電流的影響，保證晶閘管斷開后負載與電源完全斷開。在本實施例中，只在火線上串接有開關(guān)晶體管，在其它實施例中，也可以同時在火 線和零線上串接開關(guān)晶體管，火線和零線上的開關(guān)晶體管受開關(guān)觸發(fā)電路的同步控制。如圖2所示，本發(fā)明的安全開關(guān)應(yīng)用于三相電路時，在三根火線上均串接有開關(guān) 晶體管，各開關(guān)晶體管受開關(guān)觸發(fā)電路的同步控制，整流電路可從任意一根火線與零線上 取電。本發(fā)明的實現(xiàn)安全通斷電的方法，包括以下步驟將開關(guān)晶體管以斷開狀態(tài)接入電源與負載之間；由一開關(guān)觸發(fā)電路接收一接通電源指令，并在電源電壓過零時輸出觸發(fā)信號給所 述開關(guān)晶體管；所述開關(guān)晶體管接收到所述觸發(fā)信號后導(dǎo)通，使電源與負載之間的通路接通。在接通電源與負載之間的通路后，還可包括以下步驟開關(guān)觸發(fā)電路接收一斷開電源指令，終止輸出給所述開關(guān)晶體管的觸發(fā)信號；所述開關(guān)晶體管在電流過零后關(guān)斷，使電源與負載之間的通路斷開。本發(fā)明的安全開關(guān)在操作時較傳統(tǒng)產(chǎn)品更安全、簡單、方便。插頭插入或拔出即完 成操作，且操作均是在斷電狀態(tài)下進行，不會發(fā)生觸電事故。傳統(tǒng)產(chǎn)品在插入或拔出時是帶 電操作，所以避免不了插接和拔出時的起弧、拉弧現(xiàn)象。部分采用電磁繼電器的產(chǎn)品，繼電 器的吸合與斷開時觸點也會產(chǎn)生打火現(xiàn)象。本發(fā)明在插頭拔插的過程中完全不帶電，且電 路開關(guān)部分采用完全無觸點的方法，故不會產(chǎn)生火花現(xiàn)象。用電設(shè)備都有一定的電容與電 感，傳統(tǒng)產(chǎn)品在插拔時造成負載的電容與電感的電壓或電流突變，產(chǎn)出沖擊電壓和電流，影 響設(shè)備的使用壽命，嚴重的造成設(shè)備損壞。本發(fā)明在插頭拔插時都是斷電狀態(tài)，電路開關(guān)過 程電壓電流平穩(wěn)變化，且電流在過零點切斷，負載不會產(chǎn)生沖擊電壓電流。本發(fā)明中開關(guān)觸 發(fā)電路工作電源通過對供電電源進行分壓整流濾波取得，無需外置控制電源。本發(fā)明在使 用中的電接觸性相當(dāng)可靠，不會因接觸不良而引起控制系統(tǒng)失靈、通信系統(tǒng)中斷、計算機錯 碼和文件丟失、傳輸圖象及信號失真、電器斷電等。同時也能有效防止因接觸不良而引起的 接觸部分過熱現(xiàn)象。以上所述實施例僅是為充分說明本發(fā)明而所舉的較佳的實施例，本發(fā)明的保護范 圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本發(fā)明 的保護范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種無火花安全開關(guān)，其特征在于，包括電性連接的開關(guān)觸發(fā)電路和開關(guān)晶體管，所述開關(guān)晶體管串接在電源線上，所述開關(guān)觸發(fā)電路用于輸出觸發(fā)信號給所述開關(guān)晶體管，控制開關(guān)晶體管的斷開與導(dǎo)通，所述電源線兩端分別用于連接電源和負載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全開關(guān)，其特征在于，還包括一整流電路，所述整流電路的 輸入端接電源，輸出端接所述開關(guān)觸發(fā)電路，用于為所述開關(guān)觸發(fā)電路提供工作電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安全開關(guān)，其特征在于，所述整流電路由依次電性連接的分 壓電容電阻、整流二極管、穩(wěn)壓管和濾波電容組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全開關(guān)，其特征在于，所述開關(guān)晶體管由一對反并聯(lián)的晶 閘管，及晶閘管兩端并聯(lián)的保護二極管和電阻組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全開關(guān)，其特征在于，所述開關(guān)觸發(fā)電路由依次電性連接 的限流電阻、紅外反射式光耦、過零觸發(fā)雙向可控硅光耦組成，由所述過零觸發(fā)雙向可控硅 光耦向所述開關(guān)晶體管輸出觸發(fā)信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全開關(guān)，其特征在于，所述開關(guān)晶體管與負載之間的電源 線上還串接有隔離電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的安全開關(guān)，其特征在于，所述隔離電路由接地電容、電阻組 成，所述電容、電阻并聯(lián)，接于電源火線與地線之間。
8.一種包含權(quán)利要求1 7中任意一項所述安全開關(guān)的插座。
9.一種實現(xiàn)安全通斷電的方法，其特征在于，包括將開關(guān)晶體管以斷開狀態(tài)接入電源與負載之間；由一開關(guān)觸發(fā)電路接收一接通電源指令，并在電源電壓過零時輸出觸發(fā)信號給所述開 關(guān)晶體管；所述開關(guān)晶體管接收到所述觸發(fā)信號后導(dǎo)通，使電源與負載之間的通路接通。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)安全通斷電的方法，其特征在于，在接通電源與負載之 間的通路后，還包括開關(guān)觸發(fā)電路接收一斷開電源指令，終止輸出給所述開關(guān)晶體管的觸發(fā)信號；所述開關(guān)晶體管在電流過零后關(guān)斷，使電源與負載之間的通路斷開。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無火花安全開關(guān)及包含該開關(guān)的插座，該開關(guān)包括電性連接的開關(guān)觸發(fā)電路和開關(guān)晶體管，所述開關(guān)晶體管串接在電源線上，所述開關(guān)觸發(fā)電路用于輸出觸發(fā)信號給所述開關(guān)晶體管，控制開關(guān)晶體管的斷開與導(dǎo)通，所述電源線兩端分別用于連接電源和負載。本發(fā)明的安全開關(guān)電路中完全無觸點，不會出現(xiàn)拉弧現(xiàn)象在插頭插入時插座時不帶電，負載電容電壓為零，沒有突變，無電流，不會拉弧產(chǎn)生火花；插頭拔出前在負載電流過零點自動切斷電源，負載電感電流為零，沒有突變，無感應(yīng)高壓，也不會拉弧產(chǎn)生火花。
文檔編號H03K17/22GK101820274SQ20101015113
公開日2010年9月1日 申請日期2010年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月20日
發(fā)明者李新軍, 程傳銀 申請人:武漢星火投資咨詢中心(普通合伙)