專利名稱：電器開關(guān)觸頭系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電器控制裝置，尤其是用于接通、關(guān)斷或轉(zhuǎn)換電路的電器開關(guān)觸頭系統(tǒng)。
電器開關(guān)是常用的控制裝置，應(yīng)用廣，形式各異種類繁多，有單極、雙極、三極，有手動(dòng)開關(guān)如刀開關(guān)、鈕子開關(guān)、按鍵開關(guān)、滑動(dòng)開關(guān)、空氣開關(guān)(或稱空氣斷路器)，……，有電動(dòng)式開關(guān)如繼電器、接觸器，……等。不管其形式種類如何，都有共同的任務(wù)，就是接通、關(guān)斷或轉(zhuǎn)換電路，都有共同的核心部件，就是機(jī)械式觸頭系統(tǒng)，都有共同的特點(diǎn)，就是靠觸頭系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)接通、關(guān)斷或轉(zhuǎn)換電路，都有共同缺點(diǎn)，就是在額定工作條件(電壓、電流)下接通、關(guān)斷或轉(zhuǎn)換電路時(shí)觸頭間產(chǎn)生電弧，在高額定電壓(例如交流220V～、380V～、直流440V_)重負(fù)荷條件下接通、關(guān)斷或轉(zhuǎn)換電路時(shí)觸頭間產(chǎn)生的電弧是具有破壞性的，電弧產(chǎn)生高熱使觸頭表面熔化形成“毛刺”，進(jìn)一步加快損壞觸頭使整個(gè)開關(guān)報(bào)廢，電弧嚴(yán)重時(shí)燒毀觸頭甚至產(chǎn)生所謂“熔焊事故”使電路失控，造成電路系統(tǒng)更大的意外損失，現(xiàn)行大容量開關(guān)采用滅弧罩來(lái)抑制電弧，滅弧罩也常常燒壞使開關(guān)報(bào)廢。半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)在接通、關(guān)斷或轉(zhuǎn)換電路時(shí)不產(chǎn)生電弧，被推廣應(yīng)用，但半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)在關(guān)斷狀態(tài)呈高阻抗而不是阻抗無(wú)窮大，特別是半導(dǎo)體器件會(huì)因質(zhì)量問(wèn)題或是電路出現(xiàn)超值峰值電壓等原因擊穿損壞，使用在全天候自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行的重要電路中人們是不放心的，所以目前半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)還不能取代上述的各種機(jī)械觸頭式開關(guān)。
本發(fā)明的目的是提供一種電器開關(guān)觸頭系統(tǒng)，它不但能在額定條件下接通、關(guān)斷或轉(zhuǎn)換電路，且能抑制在接通、關(guān)斷或轉(zhuǎn)換電路時(shí)觸頭間的電弧。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在有動(dòng)觸頭、靜觸頭的電器開關(guān)觸頭系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加過(guò)渡觸頭及半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)兩端分別與靜觸頭、過(guò)渡觸頭電連接。本發(fā)明所述的半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)K由半導(dǎo)體開關(guān)器件和輔助電子電路組成，一只晶體三極管便可成為半導(dǎo)體直流開關(guān)器件，雙向晶閘管可成為半導(dǎo)體交流開關(guān)器件，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出各種各樣的半導(dǎo)體開關(guān)器件應(yīng)用于半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)，從單只半導(dǎo)體開關(guān)器件發(fā)展到集成電路的混合型開關(guān)器件，從早期的半控型器件發(fā)展到現(xiàn)在的全控型器件，有單極型器件、雙極型器件及由雙極型器件和單極型器件混合而成的混合型器件例如各種晶閘管、電力晶體管(GTR)、功率場(chǎng)控晶體管(功率MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、靜電感應(yīng)晶體管(SIT)、靜電感應(yīng)晶閘管(SITH)、MOS晶閘管(MCT)，……等，器件的耐壓能力、過(guò)流能力、通態(tài)壓降、小功率驅(qū)動(dòng)、開關(guān)速度……等不斷改進(jìn)，這就給本發(fā)明提供了可供選用的半導(dǎo)體開關(guān)器件。輔助電子電路的任務(wù)是為不同的半導(dǎo)體開關(guān)器件提供不同形式(交流的、直流的、……)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體開關(guān)器件從截止進(jìn)入導(dǎo)通，由于使用要求不同，采用的半導(dǎo)體開關(guān)器件不同，輔助電子電路的組成千變?nèi)f化，輔助電子電路與半導(dǎo)體開關(guān)器件的組合形式有多種多樣，驅(qū)動(dòng)方式也多種多樣。利用半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)的截止、導(dǎo)通特性輔助觸頭的接通或分?jǐn)?，電路接通過(guò)程是在半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)處于截止呈高阻抗的狀態(tài)下動(dòng)觸頭與過(guò)渡觸頭作過(guò)渡性初步接入，然后驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)兩端處于低的導(dǎo)通壓降低阻抗?fàn)顟B(tài)下動(dòng)觸頭與靜觸頭接通實(shí)現(xiàn)接通電路，不會(huì)產(chǎn)生破壞性電弧，關(guān)斷電路過(guò)程是在半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)處于導(dǎo)通條件之下動(dòng)觸頭與靜觸頭分?jǐn)啵藭r(shí)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)能以極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)使電路電流經(jīng)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)持續(xù)流通，不會(huì)產(chǎn)生破壞性電弧。然后又令半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)截止，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)截止呈高阻抗?fàn)顟B(tài)下動(dòng)觸頭再與過(guò)渡觸頭分?jǐn)鄬?shí)現(xiàn)分?jǐn)嚯娐?，不?huì)產(chǎn)生破壞性電弧。要令半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)截止或要驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，需要產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)去驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)進(jìn)入導(dǎo)通或需要令驅(qū)動(dòng)信號(hào)消失使半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)因失去驅(qū)動(dòng)信號(hào)而截止。還需要時(shí)間控制，控制進(jìn)入導(dǎo)通和截止的時(shí)刻，這些任務(wù)，采用電子電路可有多種方法來(lái)完成，采用機(jī)械觸頭也有多種方法來(lái)完成。
采用電子方式是觸頭系統(tǒng)中半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)的輔助電子電路設(shè)置延時(shí)電路、產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電路及令驅(qū)動(dòng)信號(hào)消失的電路。接通電路過(guò)程是半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)沒有驅(qū)動(dòng)信號(hào)而處于截止呈高阻抗?fàn)顟B(tài)下，動(dòng)觸頭與過(guò)渡觸頭接通，延時(shí)電路延時(shí)一個(gè)合適時(shí)間后電子電路產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)兩端處于低阻抗低導(dǎo)通壓降狀態(tài)，然后動(dòng)觸頭與靜觸頭接通實(shí)現(xiàn)接通電路，不產(chǎn)生破壞性電弧。關(guān)斷電路過(guò)程是在半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)處于導(dǎo)通條件之下動(dòng)觸頭與靜觸頭分?jǐn)?，此時(shí)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)能以極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，使電路電流經(jīng)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)持續(xù)流通，不產(chǎn)生破壞性電弧，然后延時(shí)電路延時(shí)一個(gè)合適時(shí)間后電子電路令驅(qū)動(dòng)信號(hào)消失，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)因失去驅(qū)動(dòng)信號(hào)而截止呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，然后動(dòng)觸頭與過(guò)渡觸頭分?jǐn)鄬?shí)現(xiàn)分?jǐn)嚯娐?，不產(chǎn)生破壞性電弧。
采用機(jī)械方式是觸頭系統(tǒng)中設(shè)置控制觸頭，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)控制端與控制觸頭電連接。接通電路過(guò)程是在半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)沒有驅(qū)動(dòng)信號(hào)處于截止呈高阻抗?fàn)顟B(tài)下動(dòng)觸頭與過(guò)渡觸頭接通，經(jīng)過(guò)一個(gè)延時(shí)時(shí)間，動(dòng)觸頭與控制觸頭接通，將驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳送入半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)控制端驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)兩端處于低阻抗低導(dǎo)通壓降狀態(tài)，然后動(dòng)觸頭與靜觸頭接通實(shí)現(xiàn)接通電路，關(guān)斷電路過(guò)程是在半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)處于導(dǎo)通條件之下動(dòng)觸頭與靜觸頭分?jǐn)啵藭r(shí)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)能以極短時(shí)間進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，使電路電流經(jīng)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)持續(xù)流通，不產(chǎn)生破壞性電弧，又經(jīng)過(guò)一個(gè)延時(shí)時(shí)間動(dòng)觸頭與控制觸頭分?jǐn)嗔羁刂贫说尿?qū)動(dòng)信號(hào)消失，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)截止呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，然后動(dòng)觸頭與過(guò)渡觸頭分?jǐn)鄬?shí)現(xiàn)分?jǐn)嚯娐罚划a(chǎn)生破壞性電弧。
采用機(jī)械方式還有采用其他驅(qū)動(dòng)方式的方法，接通電路過(guò)程是首先動(dòng)觸頭與控制觸頭接通，將控制端的驅(qū)動(dòng)信號(hào)短路，在半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)沒有驅(qū)動(dòng)信號(hào)而截止呈高阻抗?fàn)顟B(tài)下動(dòng)觸頭與過(guò)渡觸頭接通，經(jīng)過(guò)一個(gè)延時(shí)時(shí)間動(dòng)觸頭與控制觸頭分?jǐn)嗍跪?qū)動(dòng)信號(hào)被短路的狀況隨即解除，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)有驅(qū)動(dòng)信號(hào)而進(jìn)入導(dǎo)通，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)兩端處于低阻抗低導(dǎo)通壓降狀態(tài)，然后動(dòng)觸頭與靜觸頭接通實(shí)現(xiàn)接通電路，不產(chǎn)生破壞性電弧。關(guān)斷電路過(guò)程是半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)處于導(dǎo)通條件之下動(dòng)觸頭與靜觸頭分?jǐn)啵藭r(shí)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)能以極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，使電路電流經(jīng)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)持續(xù)流通，不產(chǎn)生破壞性電弧，經(jīng)過(guò)一延時(shí)時(shí)間，動(dòng)觸頭與控制觸頭接通，使驅(qū)動(dòng)信號(hào)被短路，驅(qū)動(dòng)信號(hào)消失令半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)截止呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，然后動(dòng)觸頭與過(guò)渡觸頭分?jǐn)鄬?shí)現(xiàn)分?jǐn)嚯娐?，不產(chǎn)生破壞性電弧。
上述是電路的接通和關(guān)斷，實(shí)際上，電路的關(guān)斷和電路的接通兩者的組合便可構(gòu)成電路的轉(zhuǎn)換，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)機(jī)械式觸頭在接通、關(guān)斷或轉(zhuǎn)換電路時(shí)總會(huì)在觸頭間產(chǎn)生放電火花，本文所述不會(huì)產(chǎn)生破壞性電弧是指已將電弧明顯地抑制在很小的程度，不致于熔化觸頭表面損壞觸頭的程度，本發(fā)明讓觸頭在串聯(lián)高阻狀態(tài)之下作過(guò)渡性接入或分?jǐn)?，在并?lián)低阻抗低壓降狀態(tài)下接通或過(guò)渡性初步分離，觸頭間產(chǎn)生的電火花是很小的，這與現(xiàn)行觸頭系統(tǒng)在重負(fù)荷、高額定電壓(幾佰伏)狀態(tài)下接通、關(guān)斷電路時(shí)觸頭間產(chǎn)生的電弧相比，上述的電弧是被明顯地抑制了。有些場(chǎng)合對(duì)電火花的要求很嚴(yán)，為了進(jìn)一步抑制電火花，還增加吸收觸頭和RC吸收電路，RC吸收電路兩端分別與靜觸頭和吸收觸頭電連接，在關(guān)斷電路過(guò)程第一步動(dòng)觸頭與靜觸頭分?jǐn)鄷r(shí)動(dòng)觸頭仍與吸收觸頭接通，從分?jǐn)嗨查g至半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)進(jìn)入導(dǎo)通的極短時(shí)間利用RC吸收電路進(jìn)一步將可能產(chǎn)生的電火花吸收抑制掉。本發(fā)明電器開關(guān)觸頭系統(tǒng)的半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)的組成有電子電路，觸頭系統(tǒng)配套電動(dòng)裝置后功能會(huì)大大擴(kuò)展，如增加定時(shí)電路后可使本電器開關(guān)觸頭系統(tǒng)能定時(shí)接通或關(guān)斷電路，若增設(shè)電流、電壓傳感器后可使觸頭系統(tǒng)具有過(guò)流跳閘、過(guò)壓跳閘等保護(hù)功能，按需增設(shè)溫度或壓力或光或磁……等傳感器可使本電器開關(guān)觸頭系統(tǒng)成為智能化電器開關(guān)觸頭系統(tǒng)，幫助人們智能地控制(接通、關(guān)斷或轉(zhuǎn)換)電路。由于觸頭間的電弧被抑制了，本發(fā)明觸頭系統(tǒng)的觸頭接觸方式可采用如閘刀開關(guān)那樣的刀插入接觸方式，使觸頭的接觸面積增大，使觸頭的通流能力增大。
由于采用上述方案，本電器開關(guān)觸頭系統(tǒng)在接通、關(guān)斷或轉(zhuǎn)換電路時(shí)觸頭間的電弧被明顯地抑制了，使觸頭系統(tǒng)的工作壽命和可靠性提高了，使電器開關(guān)耐用了，也避免或減少了因觸頭系統(tǒng)燒毀或“熔焊事故”而造成電路系統(tǒng)更大的損失，采用的過(guò)渡性部件也便宜，在同等額定條件(電壓、電流)下可使電器開關(guān)成本降低。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)部分示例電路圖。
圖2是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例電原理圖。
圖3是圖2實(shí)施例半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)原理圖。
圖4是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例電原理圖及構(gòu)造示意圖。
圖5是圖2實(shí)施例構(gòu)造示意圖。
圖6是本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例電原理圖及構(gòu)造圖。
圖中K半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān) M、N半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)兩端 A1動(dòng)觸頭A2靜觸頭 A3過(guò)渡觸頭 A4吸收觸頭 A5控制觸頭 X1、X2觸頭系統(tǒng)引出端 Y1、Y2電源輸入端 U電源 RL負(fù)載 J1、J2、J3繼電器(接觸器)圖1中(a)是由半導(dǎo)體開關(guān)器件(S)及輔助電子電路(E1)組成的半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)(K)，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)兩端是M、N，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)控制端是B0，圖1(b)雙向晶閘管T3作為半導(dǎo)體開關(guān)器件，一只電阻R0也可構(gòu)成輔助電子電路，它可向雙向晶閘管T3提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)使T3進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，T3與R0組成半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)(K)，控制端是B1，若將B1與N端短路則說(shuō)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)的控制端被短路，則驅(qū)動(dòng)信號(hào)被短路或說(shuō)驅(qū)動(dòng)信號(hào)消失，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)因失去驅(qū)動(dòng)信號(hào)而截止。圖1(c)的半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)(K)控制端是B2，若將B2與M端接通，則有驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)(K)進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。圖1(d)是固態(tài)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)，將驅(qū)動(dòng)信號(hào)從B3B4送入即可驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)(K)進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，有些產(chǎn)品將B3B4短接便可驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，電子電路變化萬(wàn)千，驅(qū)動(dòng)方式也多種多樣，圖1雖然只列出幾種形式的半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)便有B1方式、B2方式、B3B4方式等不同的驅(qū)動(dòng)方式。
圖2(a)中，以X1、X2為引出端的電器開關(guān)觸頭系統(tǒng)有動(dòng)觸頭(A1)、靜觸頭(A2)，還有過(guò)渡觸頭(A3)及半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)(K)，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)兩端(M、N)分別與靜觸頭、過(guò)渡觸頭電連接。觸頭的安排符合動(dòng)作順序要求接通順序是第一步動(dòng)觸頭與過(guò)渡觸頭接通，第二步動(dòng)觸頭又與靜觸頭接通，關(guān)斷順序是第一步動(dòng)觸頭與靜觸頭分?jǐn)?，第二步?dòng)觸頭再與過(guò)渡觸頭分?jǐn)唷ｋ娐逢P(guān)斷狀態(tài)時(shí)各觸頭處于分?jǐn)酄顟B(tài)，電路接通過(guò)程是沿箭頭方向第一步動(dòng)觸頭與過(guò)渡觸頭接通，是過(guò)渡性初步接入，是在半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)與過(guò)渡觸頭形成串聯(lián)高阻狀態(tài)下進(jìn)行的不會(huì)產(chǎn)生破壞性電弧，經(jīng)過(guò)一個(gè)延時(shí)時(shí)間后觸頭系統(tǒng)的半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)中的輔助電子電路產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)導(dǎo)通呈低阻抗及約1伏左右的低壓降狀態(tài)，電路進(jìn)入過(guò)渡性開通U-Y1-RL-X1-M-K-N-A3-A1-X2-Y2-U，不產(chǎn)生電弧，此時(shí)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)與靜觸頭、動(dòng)觸頭(過(guò)渡觸頭)形成并聯(lián)低阻抗低壓降狀態(tài)，第二步動(dòng)觸頭又與靜觸頭接通實(shí)現(xiàn)接通電路(如圖中虛線A0)U-Y1-RL-X1-A2-A1-X2-Y2-U，不會(huì)產(chǎn)生破壞性電弧，關(guān)斷電路過(guò)程反箭頭方向第一步動(dòng)觸頭與靜觸頭分?jǐn)?，此時(shí)電子電路有驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)在開通條件下能在極短的時(shí)間進(jìn)入導(dǎo)通使電路電流經(jīng)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)持續(xù)流通，不會(huì)產(chǎn)生破壞性電弧，又經(jīng)過(guò)一個(gè)延時(shí)時(shí)間后觸頭系統(tǒng)的半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)中的輔助電子電路令驅(qū)動(dòng)信號(hào)消失，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)失去驅(qū)動(dòng)信號(hào)而截止，電路進(jìn)入過(guò)渡性關(guān)斷，不產(chǎn)生電弧，處于截止呈高阻抗的半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)又與過(guò)渡觸頭形成串聯(lián)高阻狀態(tài)，在串聯(lián)高阻狀態(tài)下第二步動(dòng)觸頭再與過(guò)渡觸頭分?jǐn)鄬?shí)現(xiàn)關(guān)斷電路，不會(huì)產(chǎn)生破壞性電弧。圖2中若電源u是直流電源則半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)(K)要按電源極性連接。若電源u是交流電源則半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)(K)按交流接法，靜觸頭(A2)可與M端電連接也可與N端電連接，效果是等同的，見圖2(a)(b)。圖2(a)(b)(c)(d)可以有不同的電連接法，但其效果是等同的，說(shuō)明第一個(gè)實(shí)施例有多種實(shí)施方法。關(guān)斷電路過(guò)程第一步動(dòng)觸頭與靜觸頭分?jǐn)鄷r(shí)，動(dòng)觸頭與吸收觸頭(A4)保持接通，從分?jǐn)嗨查g起至半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)進(jìn)入導(dǎo)通的極短時(shí)間內(nèi)利用R1C1吸收電路進(jìn)一步將觸頭間可能產(chǎn)生的電火花吸收抑制掉。
圖3中，以X1、X2為引出端的電器開關(guān)觸頭系統(tǒng)有動(dòng)觸頭(A1)、靜觸頭(A2)，還有過(guò)渡觸頭(A3)及半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)(K)，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)兩端(M、N)分別與靜觸頭、過(guò)渡觸頭電連接。觸頭的安排符合動(dòng)作順序要求接通順序是第一步動(dòng)觸頭與過(guò)渡觸頭接通，第二步動(dòng)觸頭又與靜觸頭接通，關(guān)斷順序是第一步動(dòng)觸頭與靜觸頭分?jǐn)?，第二步?dòng)觸頭再與過(guò)渡觸頭分?jǐn)唷１景l(fā)明附圖中示例雙向晶閘管作為半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)中的半導(dǎo)體開關(guān)器件，實(shí)際上也可采用上述其他半導(dǎo)體開關(guān)器件，圖3(a)中以交流電源U為例，各點(diǎn)電壓波形見圖3(b)，在t1時(shí)間動(dòng)觸頭(A1)與過(guò)渡觸頭(A3)接通，此時(shí)U2(以N點(diǎn)為參考點(diǎn)，余同)從零起升高給電子電路提供直流電源，電壓比較器IC1靈敏度高，其輸入電壓UA、UB取值很小也有效。當(dāng)Y1端為正半周時(shí)UA＞UB，電壓比較器輸出UC為高電位，Y1端為負(fù)半周時(shí)UA＝0V，UB為負(fù)值，UC也為高電位，當(dāng)U過(guò)零點(diǎn)時(shí)U和U1的瞬時(shí)值為零，UA＝0V，由于直流電源U2經(jīng)RB使UB稍大于UA，使得UC為低電位，在時(shí)間t1半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)處于截止呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)與過(guò)渡觸頭形成串聯(lián)高阻狀態(tài)，t1時(shí)接通過(guò)程第一步動(dòng)觸頭與過(guò)渡觸頭接通不會(huì)產(chǎn)生破壞性電弧。t1后UD、UE、UF很快升高，UF一方面使由非門F3和F4組成的雙穩(wěn)態(tài)電路置零，輸出端UG為低電位，另一方面UF使T2管導(dǎo)通，使UQ為低電位，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)維持原來(lái)的截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)U1≈U，經(jīng)過(guò)一個(gè)延時(shí)時(shí)間到t2時(shí)UF降低至T2管截止，此時(shí)UQ≈UE，跟隨器T1管輸出高電位驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)導(dǎo)通，這就是上述的“經(jīng)過(guò)一個(gè)延時(shí)時(shí)間電子電路產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)導(dǎo)通”，不產(chǎn)生電弧，電路進(jìn)入過(guò)渡性開通U-Y1-RL-X1-M-K-N-A3-A1-X2-Y2-U。t2后U1大大降低，是雙向晶閘管的管壓降，但仍保持使電壓比較器有正常的輸入輸出。導(dǎo)通后呈低阻低壓降的半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)與靜觸頭、動(dòng)觸頭(過(guò)渡觸頭)形成并聯(lián)低阻低壓降狀態(tài)，在t3時(shí)第二步動(dòng)觸頭又與靜觸頭接通實(shí)現(xiàn)接通電路U-Y1-RL-X1-A2-A1-X2-Y2-U，不會(huì)產(chǎn)生破壞性電弧。時(shí)間t3后U1＝0，UA＝0，U2和RB共同作用使UB＞0，使UC為低電位。關(guān)斷電路過(guò)程動(dòng)觸頭反箭頭方向后退在時(shí)間t4時(shí)第一步動(dòng)觸頭與靜觸頭分?jǐn)?，此時(shí)有二種可能第一種是t4瞬時(shí)正好是U的過(guò)零點(diǎn)，則t4瞬時(shí)過(guò)后UC即為高電位，第二種是t4瞬時(shí)U不是過(guò)零點(diǎn)則t4瞬時(shí)UC即為高電位，t4時(shí)UC、UE、UQ急升為高電位，使半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)處于開通條件之下，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)能在極短時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通使電路電流經(jīng)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)持續(xù)流通，不會(huì)產(chǎn)生破壞性電弧。t4時(shí)H點(diǎn)有一正向脈沖UH觸發(fā)由非門F1和F2組成的單穩(wěn)態(tài)電路，U3變?yōu)榈碗娢?，?jīng)過(guò)一個(gè)單穩(wěn)態(tài)延時(shí)后在時(shí)間t5時(shí)UJ從低電位急升為高電位，R點(diǎn)有一正向脈沖UR觸發(fā)由非門F3和F4組成的雙穩(wěn)態(tài)電路使其輸出UG變?yōu)楦唠娢皇筎2管導(dǎo)通，使UQ降為低電位，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)失去驅(qū)動(dòng)信號(hào)而截止，這就是上述的“延時(shí)一個(gè)合適時(shí)間后電子電路令驅(qū)動(dòng)信號(hào)消失”，此時(shí)電路進(jìn)入過(guò)渡性關(guān)斷，不產(chǎn)生電弧。半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)又與過(guò)渡觸頭形成串聯(lián)高阻狀態(tài)，t6時(shí)第二步動(dòng)觸頭與過(guò)渡觸頭分?jǐn)鄬?shí)現(xiàn)關(guān)斷電路，不會(huì)產(chǎn)生破壞性電弧。在t4時(shí)動(dòng)觸頭與靜觸頭分?jǐn)鄷r(shí)，動(dòng)觸頭(A1)與吸收觸頭(A4)仍保持接通，利用R1C1吸收電路進(jìn)一步將動(dòng)觸頭與靜觸頭間可能產(chǎn)生的電火花吸收抑制掉。
繼電器(接觸器)是一種電控電動(dòng)形式的電器開關(guān)，圖4(1)由多個(gè)繼電器(接觸器)組成的以X1、X2為引出端的繼電器(接觸器)觸頭系統(tǒng)有動(dòng)觸頭(A1)、靜觸頭(A2)，還有過(guò)渡觸頭(A3)及半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)(K)，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)兩端(M、N)分別與靜觸頭、過(guò)渡觸頭電連接。觸頭的安排符合動(dòng)作順序要求接通順序是第一步動(dòng)觸頭與過(guò)渡觸頭接通，第二步動(dòng)觸頭又與靜觸頭接通，關(guān)斷順序是第一步動(dòng)觸頭與靜觸頭分?jǐn)?，第二步?dòng)觸頭再與過(guò)渡觸頭分?jǐn)唷Ｓ|頭系統(tǒng)的構(gòu)成是將繼電器(接觸器)J1、J2、J3的常開觸頭中J11、J21和J31電氣連接在一起構(gòu)成觸頭系統(tǒng)的動(dòng)觸頭(A1)，J1的另一觸頭J12作為觸頭系統(tǒng)的過(guò)渡觸頭(A3)，J3的另一觸頭J32作為觸頭系統(tǒng)的靜觸頭(A2)，J2的另一觸頭J22則作為吸收觸頭(A4)。圖4(1)中省略了產(chǎn)生U3、U10、U20、U30的電路。圖中半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)的組成、電原理及各點(diǎn)波形與圖3相同。參見圖3(b)在t1時(shí)間U10從低電位變?yōu)楦唠娢皇笿1吸合，實(shí)現(xiàn)接通順序第一步動(dòng)觸頭(A1)與過(guò)渡觸頭(A3)接通，此時(shí)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)處于截止?fàn)顟B(tài)，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)與過(guò)渡觸頭形成串聯(lián)高阻狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生破壞性電弧，經(jīng)過(guò)一個(gè)延時(shí)時(shí)間到t2時(shí)電子電路產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)(UQ)驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)導(dǎo)通，不產(chǎn)生電弧。t2時(shí)間后半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)又與靜觸頭、過(guò)渡觸頭形成并聯(lián)低阻低壓降狀態(tài)，到t3時(shí)U30從低電位變?yōu)楦唠娢?，J3吸合，實(shí)現(xiàn)接通順序第二步動(dòng)觸頭與靜觸頭接通實(shí)現(xiàn)電路的接通U-Y1-RL-X1-A2-A1-X2-Y2-U，不產(chǎn)生破壞性電弧。關(guān)斷順序第一步即t4時(shí)U30從高電位變?yōu)榈碗娢?，J3釋放，動(dòng)觸頭(A1)與靜觸頭(A2)分?jǐn)?，此時(shí)UE、UQ為高電位，使半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)處于導(dǎo)通條件之下，能在極短的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通使電路持續(xù)開通U-Y1-RL-X1-M-K-N-A3-A1-X2-Y2-U，不產(chǎn)生電弧。又經(jīng)過(guò)一延時(shí)時(shí)間到t5時(shí)電子電路令驅(qū)動(dòng)電信號(hào)消失即UQ從高電位變?yōu)榈碗娢皇拱雽?dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)失去驅(qū)動(dòng)電信號(hào)而截止，電路進(jìn)入過(guò)渡性關(guān)斷，不產(chǎn)生電弧，此時(shí)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)又與過(guò)渡觸頭形成串聯(lián)高阻狀態(tài)，到t6時(shí)U10從高電位變?yōu)榈碗娢唬琂1釋放，實(shí)現(xiàn)關(guān)斷順序第二步動(dòng)觸頭與過(guò)渡觸頭分?jǐn)鄬?shí)現(xiàn)關(guān)斷電路，不會(huì)產(chǎn)生破壞性電弧。U20、J2及R1C1吸收電路是為了進(jìn)一步抑制電火花而設(shè)的。圖4(2)是具有以X1、X2為引出端的觸頭系統(tǒng)的繼電器(接觸器)的正視圖，圖4(3)是圖4(2)的H1向視圖，圖4(4)是圖4(2)的I1-I1剖視圖，圖4(5)是圖4(3)的I2-I2剖視圖，J1、J2、J3、K組裝于電路板(G1)上。
圖5是圖2實(shí)施例的滑動(dòng)式電器開關(guān)構(gòu)造示意圖，圖5(1)是正視圖，圖5(2)是圖5(1)的H2向視圖，圖5(3)是圖5(1)的I3-I3剖視圖，圖5(4)是圖5(2)的I4-I4剖視圖，圖5(5)是圖5(3)中動(dòng)件(A00)的H3向、H4向視圖，圖5(6)是圖5(3)中靜件(D0)的H3向視圖。從圖5中可見，以X1、X2為引出端的觸頭系統(tǒng)有動(dòng)觸頭(A1)、靜觸頭(A2)，還有過(guò)渡觸頭(A3)及半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)(K)，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)兩端(M、N)分別與靜觸頭、過(guò)渡觸頭電連接。這些電連接均在電路板(G1)上實(shí)現(xiàn)。圖5(5)所示動(dòng)件(A00)是在絕緣體上裝上耐磨合金動(dòng)觸頭(A0)而成，還有最簡(jiǎn)單的做法是用雙面敷銅板經(jīng)刻蝕而成，靜件(D0)也可用雙面敷銅板一面刻蝕成各觸頭，另一面刻蝕成引線將各觸頭引至電路板(G1)。圖中可見左右兩邊對(duì)稱結(jié)構(gòu)，可以并聯(lián)運(yùn)用擴(kuò)展觸頭通流容量，也可作為分別以X1、X2和X3、X4為引出端的雙極型電器開關(guān)觸頭系統(tǒng)。圖中各觸頭的安排符合動(dòng)作順序要求接通順序是圖5(4)(5)(6)所示動(dòng)件(A00)沿箭頭方向，第一步動(dòng)觸頭(A1)與過(guò)渡觸頭(A3)接通，第二步動(dòng)觸頭(A1)又與靜觸頭(A2)接通。關(guān)斷順序是動(dòng)件(A00)反箭頭方向，第一步動(dòng)觸頭(A1)與靜觸頭(A2)分?jǐn)?，第二步?dòng)觸頭再與過(guò)渡觸頭分?jǐn)?。吸收觸頭(A4)是在進(jìn)一步抑制電火花時(shí)使用。
圖6(a)中，以X1、X2為引出端的電器開關(guān)觸頭系統(tǒng)有動(dòng)觸頭(A1)、靜觸頭(A2)，還有過(guò)渡觸頭(A3)及半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)(K)，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)兩端(M、N)分別與靜觸頭、過(guò)渡觸頭電連接。本系統(tǒng)采用機(jī)械觸頭方式完成延時(shí)驅(qū)動(dòng)，采用的驅(qū)動(dòng)方式是B2方式，設(shè)置控制觸頭(A5)，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)控制端(B2)與控制觸頭(A5)電連接，電路關(guān)斷時(shí)，各觸頭處于分?jǐn)酄顟B(tài)，接通過(guò)程沿箭頭方向第一步動(dòng)觸頭(A1)與過(guò)渡觸頭(A3)接通，此時(shí)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)(K)無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)而截止呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，不會(huì)產(chǎn)生破壞性電弧，“經(jīng)過(guò)一個(gè)延時(shí)時(shí)間”后觸頭系統(tǒng)的動(dòng)觸頭(A1)與控制觸頭(A5)接通，動(dòng)觸頭(A1)將驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)控制觸頭(A5)送往控制端(B2)驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)(K)進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)U-Y1-X1-N-K-M-A3-A1-X2-R1-Y2，不產(chǎn)生電弧。半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)兩端處于約1伏左右的低壓降低阻抗?fàn)顟B(tài)，第二步動(dòng)觸頭與靜觸頭接通實(shí)現(xiàn)接通電路U-Y1-X1-A2-A1-X2-RL-Y2，不產(chǎn)生破壞性電弧。關(guān)斷電路過(guò)程反箭頭方向第一步動(dòng)觸頭與靜觸頭分?jǐn)?，此時(shí)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)處于導(dǎo)通條件之下能以極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，電路電流經(jīng)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)(K)持續(xù)流通，不會(huì)產(chǎn)生破壞性電弧。又經(jīng)過(guò)一個(gè)延時(shí)時(shí)間后，觸頭系統(tǒng)的動(dòng)觸頭(A1)與控制觸頭(A5)分?jǐn)嗔羁刂贫?B2)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)消失，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)因失去驅(qū)動(dòng)信號(hào)而截止呈高阻抗，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)與過(guò)渡觸頭又形成串聯(lián)高阻抗?fàn)顟B(tài)，第二步動(dòng)觸頭與過(guò)渡觸頭分?jǐn)鄬?shí)現(xiàn)分?jǐn)嚯娐窌r(shí)不會(huì)產(chǎn)生破壞性電弧。圖6(c)采用B1驅(qū)動(dòng)方式，接通電路過(guò)程沿箭頭方向動(dòng)觸頭(A1)首先與控制觸頭(A5)接通，然后動(dòng)觸頭(A1)與過(guò)渡觸頭(A3)作過(guò)渡性接入時(shí)，由于半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)控制端(B1)對(duì)N端短路，驅(qū)動(dòng)信號(hào)被短路，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)處于截止呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，不產(chǎn)生破壞性電弧。經(jīng)過(guò)一個(gè)延時(shí)時(shí)間后動(dòng)觸頭(A1)與控制觸頭(A5)分?jǐn)?，半?dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)控制端(B1)與N端短路的狀況隨即解除，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)(K)進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)U-Y1-X1-M-K-N-A3-A1-X2-RL-Y2，不產(chǎn)生破壞性電弧。半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)兩端處于約1伏左右的低導(dǎo)通壓降低阻抗?fàn)顟B(tài)，第二步動(dòng)觸頭與靜觸頭接通實(shí)現(xiàn)接通電路U-Y1-X1-A2-A1-X2-RL-Y2，不產(chǎn)生破壞性電弧。關(guān)斷電路過(guò)程反箭頭方向動(dòng)觸頭與靜觸頭分?jǐn)?，此時(shí)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)(K)處于導(dǎo)通條件之下能以極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入導(dǎo)通，電路電流經(jīng)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)持續(xù)流通，不會(huì)產(chǎn)生破壞性電弧，又經(jīng)過(guò)一個(gè)延時(shí)時(shí)間后，動(dòng)觸頭(A1)與控制觸頭(A5)接通，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)控制端(B1)對(duì)N端短路，驅(qū)動(dòng)信號(hào)被短路而消失，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)因失去驅(qū)動(dòng)信號(hào)而截止呈高阻抗，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)與過(guò)渡觸頭形成串聯(lián)高阻抗?fàn)顟B(tài)，動(dòng)觸頭與過(guò)渡觸頭分?jǐn)鄬?shí)現(xiàn)分?jǐn)嚯娐窌r(shí)不產(chǎn)生破壞性電弧。圖6中，由于電子電路變化萬(wàn)千，驅(qū)動(dòng)方式多種多樣，靜觸頭(A2)可與半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)M端電連接也可與N端電連接，本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例中有多種實(shí)施方法，由于可采用的半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)很多，所選用的驅(qū)動(dòng)方式也多種多樣，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)兩端與觸頭的電連接法又有靈活性使得本發(fā)明的實(shí)施例可有很多，本文只列舉幾種典型的例子。圖6(e)是對(duì)應(yīng)于電原理6(a)(b)的滑動(dòng)式電器開關(guān)構(gòu)造示意圖中的動(dòng)件(A00)的H3、H4向視圖及靜件(D0)的H3向視圖，詳細(xì)圖示參見滑動(dòng)式電器開關(guān)構(gòu)造5，圖6(f)是對(duì)應(yīng)于電原理6(c)(d)的滑動(dòng)式電器開關(guān)構(gòu)造示意圖中的動(dòng)件(A00)的H3、H4向視圖及靜件(D0)的H3向視圖，詳細(xì)圖示參見圖5。
權(quán)利要求
1.一種用于接通、關(guān)斷或轉(zhuǎn)換電路的電器開關(guān)觸頭系統(tǒng)有動(dòng)觸頭、靜觸頭，其特征是還有過(guò)渡觸頭及半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)，半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)兩端分別與靜觸頭、過(guò)渡觸頭電連接。
全文摘要
一種用于接通、關(guān)斷或轉(zhuǎn)換電路的電器開關(guān)觸頭系統(tǒng),借助過(guò)渡性部件協(xié)助抑制在接通,關(guān)斷或轉(zhuǎn)換電路時(shí)觸頭間的電弧,利用半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)截止時(shí)呈高阻抗,導(dǎo)通時(shí)半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)兩端處于低壓降低阻抗實(shí)施電路的接通或關(guān)斷,使得在接通、關(guān)斷電路時(shí)能抑制觸頭間的電弧。
文檔編號(hào)H03K17/72GK1246720SQ9911610
公開日2000年3月8日 申請(qǐng)日期1999年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月31日
發(fā)明者羅宏基 申請(qǐng)人:羅宏基