專利名稱：觸頭結(jié)構(gòu)和交流無弧接觸器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電開關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及電開關(guān)的觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)和交流無弧接觸器。
已有的繼電器、接觸器及各種機(jī)械觸點(diǎn)開關(guān)在動(dòng)觸頭與靜觸頭接觸或斷開的瞬間，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的弧光和幾千度的高溫，對(duì)觸頭產(chǎn)生燒損。為了避免弧光，目前都采取被動(dòng)的滅弧技術(shù)來斷弧，如使用電動(dòng)力滅弧、柵片滅弧、隔離滅弧、真空室滅弧等。近年來興起的無觸點(diǎn)開關(guān)、繼電器等都是采用電力電子器件(可控硅)做主回路的關(guān)斷、截止操作，這樣造成了無功損耗的增加，以單相220V無觸點(diǎn)開關(guān)為例，如果主回路通過100A電流，那么光可控硅陰陽(yáng)極之間的結(jié)壓降就達(dá)到1.5～2.0V，它的耗散功率將達(dá)到150～200W。若采取風(fēng)冷，則需200mm×200mm×50mm的鋁散熱器2片，其體積超過單相開關(guān)的30倍。若是三相無觸點(diǎn)開關(guān)，其熱損耗會(huì)更大。值得注意的是，無觸點(diǎn)開關(guān)沒有明顯的物理斷口，還需要同容量的機(jī)械開關(guān)或接觸器配合使用，否則對(duì)日常維護(hù)和故障檢修會(huì)造成不安全因素。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種不產(chǎn)生電弧的觸頭結(jié)構(gòu)和交流無弧接觸器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，提出如下技術(shù)方案。
一種交流無弧接觸器的觸頭結(jié)構(gòu)，其特征是它包括主觸點(diǎn)和消弧輔助觸點(diǎn)，主觸點(diǎn)的動(dòng)觸頭與消弧輔助觸點(diǎn)的動(dòng)觸頭同軸聯(lián)動(dòng)，在觸頭分?jǐn)酄顟B(tài)下，主觸點(diǎn)的動(dòng)、靜觸頭之間距離大于消弧輔助觸點(diǎn)的的動(dòng)、靜觸頭的距離，消弧輔助觸點(diǎn)與雙向可控硅串聯(lián)后與主觸點(diǎn)并聯(lián)。
一種交流無弧接觸器，它包括主觸點(diǎn)和控制外電路的輔助觸點(diǎn)，其特征是還有一個(gè)消弧輔助觸點(diǎn)，它與雙向可控硅串聯(lián)后與主觸點(diǎn)并聯(lián)，主觸點(diǎn)的動(dòng)觸頭與消弧輔助觸點(diǎn)的動(dòng)觸頭同軸聯(lián)動(dòng)，主觸點(diǎn)的動(dòng)、靜觸頭開距大于消弧輔助觸點(diǎn)的動(dòng)、靜觸頭開距，它還包括一個(gè)控制雙向可控硅的邏輯控制電路。
本發(fā)明利用可控硅具有瞬間承受額定電流10倍以上的浪涌電流和過零關(guān)斷的特性，其承受時(shí)間為正弦交流電(50Hz)的半周(10ms)，而雙向可控硅就可承受20ms的過流。由于增加一個(gè)接觸面較小的輔助觸點(diǎn)作為主觸點(diǎn)開合的過渡結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到消弧目的。
本發(fā)明的觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)可廣泛用于各種開關(guān)、接觸器、斷路器等。
采用本發(fā)明觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的開關(guān)和交流無弧接觸器可根除其閉合和分?jǐn)鄷r(shí)產(chǎn)生的電弧的問題。同時(shí)，也解決了無觸點(diǎn)開關(guān)的熱損耗大，需要散熱裝置及沒有物理斷口等問題。


圖1為實(shí)施例1觸頭結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為交流無弧接觸器電原理圖，圖3為交流無弧接觸器的邏輯控制電路圖，圖4為交流無弧接觸器分?jǐn)鄷r(shí)序圖，圖5為交流無弧接觸器起動(dòng)閉合時(shí)序圖。
實(shí)施例1如圖1所示，一種交流無弧接觸器的觸頭結(jié)構(gòu)，它包括線圈2、電磁1、動(dòng)銜鐵3，作用于動(dòng)銜鐵3的分?jǐn)鄰?fù)位簧19和接線柱18。動(dòng)銜鐵3上安裝軸4，軸4的頂端有固定帽11，中部有兩個(gè)卡簧6和9。兩端安有動(dòng)觸頭17的主觸點(diǎn)C1-1的動(dòng)觸橋16通過彈簧15安裝在兩個(gè)卡簧6和9之間，消弧輔助觸點(diǎn)C1-2的兩個(gè)動(dòng)觸頭7和7-1分別安裝在動(dòng)觸橋8和8-1上，動(dòng)觸橋8和8-1固定在絕緣子10上后通過彈簧13安裝在固定帽11和卡簧9之間，動(dòng)觸橋8和8-1之間串聯(lián)雙向可控硅BCR1。主觸點(diǎn)C1-1和消弧輔助觸點(diǎn)C1-2的動(dòng)觸頭分別與其靜觸頭上下對(duì)應(yīng)，當(dāng)電磁鐵吸合后主觸點(diǎn)C1-1的動(dòng)觸橋16將靜觸頭5閉合，消弧輔助觸點(diǎn)C1-2的動(dòng)觸橋8和8-1串聯(lián)雙向可控硅BCR1后將靜觸頭14閉合。當(dāng)動(dòng)銜鐵3的吸合速度為1mm/ms，分?jǐn)嗨俣葹?.5mm/ms時(shí)，主觸點(diǎn)C1-1的動(dòng)、靜觸頭開距(分?jǐn)酄顟B(tài)下它們之間的距離)為10mm，消弧輔助觸頭C1-2的動(dòng)靜觸頭開距為2mm。主觸點(diǎn)C1-1和消弧輔助觸點(diǎn)C1-2的動(dòng)觸頭分別通過信號(hào)線IN1和IN2與邏輯控制電路相連，邏輯控制電路中光電控制可控硅BCR2串聯(lián)在雙向可控硅BCR1的控制極。
上述觸頭結(jié)構(gòu)的主觸點(diǎn)和消弧輔助觸點(diǎn)的閉合或分?jǐn)嘈盘?hào)送入邏輯控制電路，由邏輯控制電路發(fā)出光電觸發(fā)信號(hào)，使雙向可控硅BCR1觸發(fā)并導(dǎo)通。
下面參照?qǐng)D2～圖5敘述交流無弧接觸器的結(jié)構(gòu)及工作原理。
一種交流無弧接觸器，它包括主觸點(diǎn)和控制外電路的輔助觸點(diǎn)，其特征是它采用本發(fā)明的觸頭結(jié)構(gòu)和控制雙向可控硅的邏輯控制電路。
其工作原理是圖3中1N1接在主觸點(diǎn)C1-1的動(dòng)觸頭的觸橋16上，做為該觸點(diǎn)閉合采樣信號(hào)兼該邏輯電路的工作電源。
當(dāng)接觸器起動(dòng)時(shí)，由圖5可以看出，輔助觸點(diǎn)C1-2首先閉合(由于它的動(dòng)、靜觸頭距離小于主觸點(diǎn))。這個(gè)觸點(diǎn)閉合信號(hào)通過邏輯控制電路中的C2、CR2、R1、IC、R3、Q1將一個(gè)單脈沖觸發(fā)信號(hào)送給光電觸發(fā)可控硅BCR2，去驅(qū)動(dòng)一個(gè)較大功率的可控硅BCR1，使它導(dǎo)通，這時(shí)，電流通過BCR1和輔助觸點(diǎn)C1-2(見圖2)，緊接著主觸點(diǎn)C1-1閉合(閉合時(shí)它的兩端電壓只有1.5～2V)。當(dāng)主觸點(diǎn)C1-1閉合后電流將改變路徑，通過C1-10可控硅BCR1進(jìn)入欲導(dǎo)通狀態(tài)，BCR1的主回路關(guān)斷，觸發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)由IN1采樣端通過C1、CR1、R9、PC、R8和Q2提供。同時(shí)，又給以后的無弧分?jǐn)嘧鰷?zhǔn)備。
總之，在接觸器欲吸合時(shí)，由該相的輔助觸點(diǎn)C1-2首先閉合，此刻可控硅未導(dǎo)通，無電流通過，故C1-2不產(chǎn)生電弧。當(dāng)可控硅BCR1被觸發(fā)導(dǎo)通后(在交流電正半周或負(fù)半周內(nèi))，該相的主觸點(diǎn)C1-1在兩端僅有1.5～2V的壓降下閉合，所以主觸點(diǎn)C1-1也不產(chǎn)生電弧。這樣就實(shí)現(xiàn)了無弧起動(dòng)。
當(dāng)接觸器分?jǐn)嗨查g(時(shí)間無窮短)，由圖4可以看出，可控硅BCR1正處于欲導(dǎo)通狀態(tài)(由前文可知，當(dāng)主觸點(diǎn)C1-1閉合后，可控硅BCR1的控制級(jí)始終加已觸發(fā)信號(hào)，見圖3)，主觸點(diǎn)C1-1首先分?jǐn)?因?yàn)橹饔|點(diǎn)的動(dòng)靜觸頭開距大)，同時(shí)，可控硅BCR1(控制極的觸發(fā)信號(hào)已消失)通過輔助觸點(diǎn)C1-2流過，使主觸點(diǎn)C1-1實(shí)現(xiàn)無弧分?jǐn)?，之后可控硅BCR1過零(此刻輔助觸點(diǎn)C1- 2尚未分?jǐn)?關(guān)斷，此時(shí)輔助觸點(diǎn)C1-2中已無電流通過，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)輔助觸點(diǎn)C1- 2分?jǐn)唷?br> 總之，在接觸器欲釋放時(shí)，由該相的主觸點(diǎn)C1-1首先分?jǐn)啵娏饔奢o助觸點(diǎn)C1-2和雙向可控硅BCR1流過，因此，在此時(shí)實(shí)現(xiàn)了主觸點(diǎn)的無弧分?jǐn)?，接著雙向可控硅BCR1自然過零關(guān)斷，又使輔助觸點(diǎn)C1-2這個(gè)支路無電流后進(jìn)入無弧分?jǐn)?，該交流接觸器實(shí)現(xiàn)了無弧釋放。
該觸頭的結(jié)構(gòu)和交流無弧接觸器具有如下優(yōu)點(diǎn)一是無弧，延長(zhǎng)觸頭使用壽命。二是與無觸點(diǎn)接觸器相比，節(jié)能效果明顯。由于雙向可控硅只在分?jǐn)嗷蜷]合的瞬間工作，故基本上沒有無功損耗，又由于工作時(shí)間較短，發(fā)熱極少，可以不用散熱器。
權(quán)利要求
1.一種交流無弧接觸器的觸頭結(jié)構(gòu)，其特征是它包括主觸點(diǎn)和消弧輔助觸點(diǎn)，主觸點(diǎn)的動(dòng)觸頭與消弧輔助觸點(diǎn)的動(dòng)觸頭同軸聯(lián)動(dòng)，在觸頭分?jǐn)酄顟B(tài)下，主觸點(diǎn)的動(dòng)、靜觸頭之間距離大于消弧輔助觸點(diǎn)的的動(dòng)、靜觸頭的距離，消弧輔助觸點(diǎn)與雙向可控硅串聯(lián)后與主觸點(diǎn)并聯(lián)。
2.一種交流無弧接觸器，它包括主觸點(diǎn)和控制外電路的輔助觸點(diǎn)，其特征是還有一個(gè)消弧輔助觸點(diǎn)，它與雙向可控硅串聯(lián)后與主觸點(diǎn)并聯(lián)，主觸點(diǎn)的動(dòng)觸頭與消弧輔助觸點(diǎn)的動(dòng)觸頭同軸聯(lián)動(dòng)，主觸點(diǎn)的動(dòng)、靜觸頭開距大于消弧輔助觸點(diǎn)的動(dòng)、靜觸頭開距，它還包括一個(gè)控制雙向可控硅的邏輯控制電路。
全文摘要
一種觸頭結(jié)構(gòu)和交流無弧接觸器，它包括主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)，其特征是主觸點(diǎn)與輔助觸點(diǎn)的動(dòng)觸頭同軸聯(lián)動(dòng)，在觸頭分?jǐn)酄顟B(tài)下，主觸點(diǎn)的動(dòng)、靜觸頭之間距離大于輔助觸點(diǎn)。輔助觸點(diǎn)與雙向可控硅串聯(lián)后與主觸點(diǎn)并聯(lián)。交流無弧接觸器還有邏輯控制電路，用以控制雙向可控硅的工作狀態(tài)。本發(fā)明利用可控硅具有承受額定電流10倍以上浪涌電流和過零關(guān)斷的特性，采取與可控硅相串聯(lián)的輔助觸點(diǎn)做為為主觸點(diǎn)開合的過渡結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)無弧閉合或分?jǐn)唷?br> 文檔編號(hào)H01H9/38GK1317810SQ01114049
公開日2001年10月17日 申請(qǐng)日期2001年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月8日
發(fā)明者劉英來 申請(qǐng)人:劉英來