CN102024612A

CN102024612A - 浸湿性接触智能控制电力负荷开关

Info

Publication number: CN102024612A
Application number: CN2010102211371A
Authority: CN
Inventors: 唐华山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-06-20
Filing date: 2010-06-20
Publication date: 2011-04-20

Abstract

百年一贯的硬接触开关，活触点的实际接触面积总是小于总对接面的投影面积，接触电阻大。浸湿性接触的实际接触面积则总是大于总对接面的投影面积。因为浸湿的实质乃无须外力的作用就吸引性自然紧密的附着任何凹凸面。本发明把汞和所创造的配方合金新材料在真空或氩气中实现的化学稳定性好的浸湿性接触，应用在电力负荷开关上恰到好处。浸湿性接触活触点也怕电弧却不怕大电流，可控硅结正相反，把它们并联在同一回路上，任其各扬长避短，发挥自身优势，从中获得由它们各自独立应付一切无可比拟的效果。在可控硅导通的情况下，浸湿性接触活触点在零电位点上分合，再不用面对电弧的威胁了；浸湿性接触活触点导通后，可控硅即退出运行，不结温自毁了。

Description

浸湿性接触智能控制电力负荷开关

一、技术领域

本发明涉及就电力(低电压大电流)电路所设的控制开关领域。

二、背景技术

百年以来，低电压大电流电力负荷开关活触点一贯纯机械的硬对硬。由于制作工艺的局限，即便经精加工的固态物也不可能绝对的平对平。毫无疑问，固态物相对接的实际接触面积总是小于总对接面的投影面积。遗憾具有紧固密接作用的螺栓、铆钉均与因为分和合得频频变姿换位的电力负荷开关活触点毫无搭配关联的缘分。由于大气有粉尘颗粒，自身受热亦变形，仅仅依靠有限的弹簧力或电磁力的作用，硬对硬机械开关活触点的实际接触面积不可能是固定值，此变量值与开关面对大电流时的分合次数和通电运行的时间成反比例关系。越发变小的接触面积与越发变大的接触电阻，让电的热效应给人带来负作用创造了条件。硬对硬两对接面一旦出现严重不平的峰和谷，对于电流就蜂通谷断了。迫于强大电压的作用，蜂拥峰之超密度的电力束流能熔融局部的活触点金属。原由其中两相的活触点都被烧结死了的交流接触器突然(掰不开)关不了电了，在开关只断开一相的情况下，电动机因缺相导致的电气事故，令人触目惊心。硬对硬接而欠紧密，活触点实际接触面积小而电流密度则大的前提一旦得以成立，那么，电的热效应不同程度负作用于人就成为可能。面对此前的交流接触器，航空航天机械师亦头疼、并叹息，情理之中。

可控硅，无触点，优点多。可是，它与生俱来的结电阻同样能为人类带来负作用。其结电阻耗能；所产生的结温，得人们花代价用水或风来冷却。

三、发明内容

浸湿性接触技术方案：浅看，因为分和合，得频频变姿换位的电力负荷开关与具有紧固密接作用的螺栓、铆钉毫无搭配关联的缘分，电力负荷开关似乎只能依靠弹簧力或电磁力的作用，从而获得丁点儿紧密的硬接触了。殊不知，有一种接触，却是不用外力的作用就能自然紧密的附着。那就是浸湿性接触。因为液态物能吸引性自然紧密的附着所能浸湿的固态物的任何凹凸面。由此可见，浸湿性接触的实际接触面积则总是大于总接触面的投影面积。基于对浸湿性接触特性的注意，一个科学的结论明显呈现于眼前：惟浸湿性接触能固定一个足够大的实际接触面积值长久不变；惟有把浸湿性接触应用在电力负荷开关上，才能造就足够大的实际接触面积的电力负荷开关活触点；惟有具备足够大的实际接触面积值并且长久保持不变的活触点的电力负荷开关，才不至于导致超电流密度而产生过度的电的热效应现象。

用什么又与什么实现的浸湿性接触，派生的负荷开关活触点，能令电力负荷开关活触点几乎没了接触电阻而处于冷接触状态呢？液态物，汞为首选。而能与汞形成长时间实质浸湿且化学稳定性良好的固态物，此前尚无现成的(历史上的微型水银开关，其初衷不在电力方面，不讲究实质浸湿，也没有对于接触面积的苛求)。本发明针对电力负荷开关领域，则刻意拟定配方，试验，修改配方，再实验，终于成功获得一种恰倒好处能为汞所实质浸湿且在密封容器内的真空或氩气中化学稳定性良好的配方合金新材料。

配方合金新材料的配方是：60％-80％的锌、19％-39％的银和0.5％-1.8％的稀土元素。

为环保起见，限制汞的用量，制汞触头不完全采用汞，是对适当直径的金属珠附上配方合金新材料镀层，以此埋入汞中，以占据大部分体积起汞的作用。

实验还表明，在局部炽热的电弧面前，浸湿性接触活触点比硬对硬接触活触点，并无优势。本发明则以配方合金新材料及浸湿性接触技术与现代高科技产物(可控硅、步进电动机、传感器、显示器、微电脑及智能程序)组成联盟，以图谋电力负荷开关控制技术达高新境界。浸湿性接触活触点只怕局部炽热的电弧，却不怕额定范围内的大电流，可控硅结正相反，本发明把浸湿性接触活触点开关和可控硅无触点开关并联在同一回路上，让它们各自扬长避短，发挥自身优势，从中获得由它们各自独立应付一切的情况无可比拟的效果。因为把它们并联在同一回路上，由微电脑控制担任过渡时期打头阵的可控硅无触点开关盾护浸湿性接触活触点电力负荷开关，使浸湿性接触活触点免受电弧的伤害投入运行及退出运行，可控硅无触点开关完成盾护的使命后立即截止自保。在可控硅导通的情况下，在电位几乎为零的两个点上，浸湿性接触活触点得以盾护，再不用面对电弧的威胁了。当浸湿性接触活触点开关导通后，可控硅立即退出运行，就再不结温自毁了。

绝缘密封容器浸湿性接触电力负荷开关总成：见图2，卧姿绝缘密封容器双筒同心一体是择一处设搭接颈注塑成形，而○形腔变为∩形腔。汞触头是借助步进电动机运转360度角的作用，还借助自身的重力作用，以∩形腔为轨道，从一个无配方合金新材料触头的尽头流到另一个有配方合金新材料触头的尽头(反之则产生相反的结果)，以实现电力负荷开关触活点的合和分。意外的倒置、房塌和车(船)翻，液体也可能从一个尽头流到另一个尽头。因此，为保证浸湿性接触活触点不受电弧的伤害，撰写产品说明书时千万不要遗漏以下要点：装定本开关，在正式使用之前，先对本开关通电，至少让它空载开一次和关一次，以使汞触头与配方合金新材料触头干净彻底的分离，最后安装接出外线。

随工作机械翻滚不受影响的浸湿性接触电力负荷开关总成，由转子和定子两个大部件组成。见图3，与转球水阀相似，对应三相电力，其转心设有三个容汞室。当容汞室里的汞触头与两头装在定子上的配方合金新材料触头形成全面对接，作为电力负荷开关触活点，此为导通；当转子90度角变位，容汞室两头被定子的绝缘物所封闭，同时，装在定子上的配方合金新材料触头也位移与转子的绝缘物相对接，作为电力负荷开关触活点，此则为关断。

不伤线的紧尖接线洞：也是从未有过的东西，接线是那么简单和方便，效果却能达到铆死相接触的紧密和牢固。数重要的是它不伤导线。见图4，夹线槽座、紧尖、加长螺母和凹形适配金属垫组成了不伤线的紧尖接线洞。螺母的拧紧，意味着图4之42和45所指的两条线业已重合、紧尖则进而不能再进，外线与接线洞的紧密接触程度是接近极限。螺母和紧尖因接线洞夹线槽延伸的帽檐止推着、固定着不松动。将相同规格的外接导线线头插入线洞，旋拧作用于紧尖的螺母，感到旋拧吃力时，还用锤子一边对准紧尖显露部，按能使紧尖往里钻的方向轻轻敲击，还用扳手一边旋拧螺母，使紧尖继续往里钻，直至着实不能再进为止。图4之42和45所指的两条线已经重合，外接导线在线洞中却还很松动怎么办？反方向旋拧螺母，退出紧尖，抽出外接导线。接着，或先往夹线洞里填充几小节长度与线洞深度相等的散单线段，以缩小线洞；或将外接导线线头包扎一两层薄片导体，以扩大线头；然后重装。不伤线的紧尖接线洞的夹线槽座用铜制成，不伤线的紧尖接线洞的紧尖和拧紧固定紧尖的螺母则用坚韧性钢材制成。大电流负荷开关配备不伤线的紧尖接线洞，并且在不伤线的紧尖接线洞上分别装上与微电脑相连接并保持着联系的温度传感器，不仅能给用户带来接线的方便，带来对于外线与电力负荷开关紧密接触的满意。大电流负荷开关配备不伤线的紧尖接线洞洞，在微电脑控制的保护下，能在外围保证昂贵的电力负荷开关寿命的长久。

电动机工作电流超值智能保护程序：电动机的起动电流是工作电流的七倍以上。用熔丝或热过载继电器作电动机的电流超值保护，必须满足对象电动机起动电流通过的需要，一成不变。可是，如果电源电压突然变高或者电动机因为负荷过重已至于被卡死，此时通过电动机的电流则又将提升到与起动电流一般大的数值，而且持续的时间很长。由于熔丝或热过载继电器都因为满足了起动电流通过的需要则大大富余了工作电流超值跳闸的限定范围。其后果，轻者电动机线圈严重升温引起快速老化；重者因为电机线圈发热发生匝间短路而立即被烧毁甚至引燃电源线而导致火灾爆炸。所谓对电动机独到的电流超值保护方式，是用户可根据电动机的大小，向浸湿性接触智能控制电力负荷开关分别输入其起动电流的上限数和工作电流的上限数，让开关先对照其起动电流的上限值，以跳闸的方式实现不让比起动电流大的电流通过；几秒钟后，再对照其工作电流的上限值，以跳闸的方式实现不让比额定工作电流大的电流通过。

发明效果：实现把浸湿性接触应用在电力负荷开关上，活触点的实际接触面积值能确定不为变量了，实际接触面积有保障了，活触点的接触电阻几乎没了，冷接触而无热变形现象了，电力负荷开关不耐用和因为电力负荷开关发生重大电气事故的问题也就迎刃而解了。因为把可控硅无触点开关和浸湿性接触活触点开关并联在同一回路上，在可控硅导通的情况下，在电位几乎为零的两个点上，浸湿性接触活触点得以盾护，大可无所顾忌的分合，再不用面对电弧的威胁了。当浸湿性接触活触点开关导通，可控硅可立即退出运行，就再不结温自毁了。浸湿性接触智能控制电力负荷开关在被控制的主线路上的接触电阻几乎为零了，比起依仗电磁力而吸合却无法将接触电阻锐减的交流接触器、比起结电阻与生俱来的可控硅，节能累计，数目可观，对于减轻能源供应的压力，将产生一定的功效。浸湿性接触智能控制电力负荷开关自身的耗电量略大于一手机的耗电量，选择使用大型浸湿性接触智能控制电力负荷开关，直至其寿命终止，具体能为用户节省不少电费。

浸湿性接触活触点的系列产品，配备有可控硅和具备智能控制功能的，因为有可控硅的缘故，适应于易燃易爆气体环境以及大江南北、春夏秋冬和亚高山大平原的大气环境中作电动机控制使用；不配备可控硅和不具备智能控制功能，只是识别到负荷端电阻不是无穷大就阻止合闸的，适合当电源总隔离开关。

四、附图说明

图1，为本发明的总方框图

图2(A)上为绝缘密封容器浸湿性接触开关总成的主视图

图2(A)的A-A、B-B，图2(B)的C-C、D-D、E-E、F-F为不同横向剖面图

图2(C)的G-G，图2(D)的H-H、I-I为不同纵向剖面图

图2(E)的Ψ放大为一对触点的关、开状态原理图

图2(E)的详尽C-C为一对触点的关、开状态结构剖面图

图3(A)为随机翻滚不受影响浸湿性接触开关总成的主视、左视和俯视图

图3(B)的A-A、B-B为不同纵向剖面图

图3(C)为内部结构及开、关状态原理图

图4(A)上为不伤线的紧尖接线洞座的主视、左视和右视图

图4(A)下为不伤线的紧尖接线洞座总成的总装配剖视图

图4(B)上为加长螺母图，中为紧尖的主视、左视和右视图

图4(B)下为紧尖的纵向剖面图

图1，1为控制系统电源 2为显示器 3为微电脑 4为温度传感器5为远方供电情况传感器 6为负荷端电流传感器 7为负荷端漏电传感器8为远方供电缺相传感器 9为步进电动机 10为步进电动机电源 11为浸湿性接触活触点电力负荷开关 12为可控硅触发器 13为检测先行可控硅支路通断情况传感器。图中的可控硅显然可见。图中外线接入(接出)的大黑点，是安装的不伤线的紧尖接线洞座和装至其上与微电脑相连接并保持着联系的温度传感器。步进电动机电源在微电脑的控制下给步进电动机供电，步进电动机得电后，或顺转或反转作用于浸湿性接触活触点电力负荷开关。微电脑一旦得到来自步进电动机旋转角度行程开关(图中无处好画步进电动机旋转角度行程开关，实际上有步进电动机旋转角度行程开关)的信号，确认浸湿性接触触点开关本次动作已到位，就控制可控硅从触发状态转变为截止状态。

图2，14为总成两端的金属加强压垫 15为绝缘密封端盖兼编织软导体限位墙 16为同相编织软导体绝缘隔离兼限位墙 17为异相编织软导体绝缘隔离墙兼内部异相绝缘密封隔离层 18为从动齿轮 19为串连并铆死开关总成的金属管 20为容纳氩气的空间及汞的导流通道 21为由编织软导体及配方合金新材料制成的火柴头式固体触头 22为编织软导体火柴头式固体触头绝缘固定销 23为同心圆容器绝缘连体颈 24为由水银充当的液体活触头25为铜丝编织软导体由图2(E)的详尽C-C可见，让左边的圆按顺时针方向旋转360度角，便成了右边的圆所示的状态，由于容器圆的转动，24在自身重力的作用下，以∩形腔为轨道，从一个无配方合金新材料触头的尽头流到另一个有配方合金新材料触头的尽头，与21相接触在一块，实现了电力负荷开关触活点的“合”。让右边的圆按反时针方向旋转360度角，便成了左边的圆所示的状态，由于容器圆的转动，24与21相分离，在自身重力的作用下，以∩形腔为轨道，从一个有配方合金新材料触头的尽头流到另一个无配方合金新材料触头的尽头，实现了电力负荷开关触活点的“分”。再由图2(E)的Ψ放大可见，在外线接入的21和外线接出的21两个点之间，一会儿由20来搭桥，一会儿由24来搭桥，此乃电力负荷开关浸湿性接触触点的分与合而断与通。

图3，26为与转心三孔(容汞室)相平行的识别槽 27为密封圈 28为连接外线的螺钉兼附上配方合金新材料镀层的固体触头 29为马鞍形金属适配垫 30为转心 31为总成基座 32为连接外线的固定螺母 33为容汞室 34为连接外线预备的空位 35为并压外线垫片 36为压紧外线的螺母 37为保护密封圈的金属大垫 38为转心定位并紧大螺母 39为从动齿轮由图3(C)的转心90度角变位图可见，电路的通、断状态，清晰可辨。

图4，40为中间穿孔的马鞍形金属适配大垫 41为加长螺母 42为夹线槽(穿线洞)的周边线 43为无螺纹的夹线槽座 44为背面一边带螺纹的紧尖 45为紧尖内边线由图4(A)的下图可见，42和45的重合，就是线洞缩小到了极限。线洞的缩小，外线与接线洞紧密接触的效果因此产生。

五、具体实施方式

1、控制系统电源，必配备一容量足够大的电容，以便当前方供电关停时，本开关至少能完成关闭(跳闸)程序。

2、必配备一小面积液晶显示器，能看着显示屏，针对该开关而根据具体的需要，一次一个或一组数的输入设定允许通过开关的电流上限值，比如对300A的开关，设定300A及以下任何数目的电流上限值；象局域电网前端的电流表，能显示眼前正在通过开关的电流值；能记忆显示引起关闭(跳闸)的负荷端电流值；能汉语显示引起关闭(跳闸)的各种各样的原因。

3、点击一下“开”字键，微电脑接到指令，便启动开通程序，立即命令可控硅触发器执行触发行动。于是，先行可控硅开关被触发，各条可控硅支路即开通。收到对可控硅支路的检测信息、微电脑确认三条可控硅支路无一不通，紧接着，就又立即命令步进电动机电源对步进电动机顺转线圈供电。步进电动机顺转线圈得电顺转360度角，使浸湿性接触活触点开关处于合的状态。收到步进电动机旋转角度行程开关传来的信息、微电脑确认浸湿性接触开关本次动作已到位，则命令可控硅触发器执行截止行动，使三条可控硅支路处于截止状态。当先行可控硅支路被截止，只剩浸湿性接触活触点开关担负导通使命，整个开通程序宣告完成。显示器显示“已开通”字样；并显示眼前正在通过开关的“负荷端电流：×××A”字样。

4、点击一下“关”字键，微电脑接到指令，便启动关闭(跳闸)程序，立即命令可控硅触发器执行触发行动。于是，先行可控硅开关又重新被触发，各条可控硅支路即重新开通，收到对可控硅支路的检测信息、微电脑确认三条可控硅支路无一不通，紧接着，就又立即命令步进电动机电源对步进电动机反转线圈供电。步进电动机反转线圈得电反转360度角，使浸湿性接触活触点开关处于分的状态。收到步进电动机旋转角度行程开关传来的信息、微电脑确认浸湿性接触活触点开关本次动作已到位，则立即命令可控硅触发器执行截止行动，使三条可控硅支路处于截止状态，整个关闭(跳闸)程序宣告完成。显示器显示“人工正常关停”字样。

5、投入运行的浸湿性接触智能控制电力负荷开关，微电脑与温度传感器相连接并保持着联系，微电脑一旦感知外线接入(接出)点因接触不良而发热。便启动关闭(跳闸)程序，使自身处于关停状态。显示器显示“与外线接触不良”字样。

6、投入运行的浸湿性接触智能控制电力负荷开关，微电脑与远方供电情况传感器相连接并保持着联系，微电脑一旦感知远方供电关停。便启动关闭(跳闸)程序，使自身处于关停状态。显示器显示“远方供电关停”字样。

7、投入运行的浸湿性接触智能控制电力负荷开关，微电脑与负荷端电流传感器相连接并保持着联系，微电脑一旦感知负荷端电流超过用户输入设定的电流限定值。便启动关闭(跳闸)程序，使自身处于关停状态。显示器显示“负荷端电流×××A、超值”字样。

8、投入运行的浸湿性接触智能控制电力负荷开关，微电脑与负荷端漏电传感器相连接并保持着联系，微电脑一旦感知负荷端导体发生漏电。便启动关闭(跳闸)程序，使自身处于关停状态。显示器显示“负荷端发生漏电”字样。

9、投入运行的浸湿性接触智能控制电力负荷开关，微电脑与电源缺相传感器相连接并保持着联系，微电脑一旦感知电源缺相。便启动关闭(跳闸)程序，使自身处于关停状态。显示器显示“远方电源缺相”字样。

10、投入运行的给电动机专用的浸湿性接触智能控制电力负荷开关，微电脑与负荷端电流传感器相连接并保持着联系，微电脑一旦感知是电机起动时段或是工作时段的负荷端电流超过用户分别输入设定的电流上限值。便启动关闭(跳闸)程序，使自身处于关停状态。显示器或显示“负荷端起动电流×××A、超值”字样；或显示“负荷端工作电流×××A、超值”字样。

11、浸湿性接触活触点开关结合大型可控硅无触点开关，对于大型电动机的通断电控制，无论是星三角起动还是最新的软起动，将派上大用场。

12、取得移动通信网络的支持，与偏僻无居民区的小型变压器搭配起配电作用的投入运行的浸湿性接触智能控制电力负荷开关，微电脑与远方供电情况传感器相连接并保持着联系，微电脑一旦感知远方供电关停。便启动关闭(跳闸)程序，使自身处于关停状态。显示器显示“远方供电关停”字样。还向所对应的变压器管理者的手机发出信息，以示大电网关停、变压器出了故障或者变压器正遭遇盗贼。可以遥控恢复开通。

Claims

1.一种浸湿性接触智能控制电力负荷开关，由浸湿性接触活触点电力负荷开关总成、含具有足够容量的电容(至少能保证本开关关闭程序的运行)的智能控制系统电源、步进电动机、可控硅、传感器、显示器、微电脑、不伤线的紧尖接线洞组成。向它输入具体的数字，它就能按照具体的设定为用户进行数控把关。其特征在于：或由手动按键、或由某传感器、或由用户设定的控制数字向微电脑发出指令，由微电脑控制担任过渡时期打头阵的可控硅无触点开关盾护浸湿性接触活触点电力负荷开关，使浸湿性接触活触点免受电弧的伤害，投入运行及退出运行；可控硅无触点开关完成盾护的使命后立即截止自保。

2.根据权利要求1所述的浸湿性接触活触点电力负荷开关总成，由绝缘密封容器和浸湿性接触活触点组成。其特征在于：卧姿绝缘密封容器，其双筒同心一体是择一处设搭接颈注塑成形，而○形腔变为∩形腔。液体汞触头是借助步进电动机运转360度角的作用，还借助自身的重力作用，经∩形腔轨道，从一个无浸湿性接触活触点触头的尽头流到另一个有浸湿性接触活触点触头的尽头(反之则产生相反的效果)，以实现电力负荷开关活触点的合和分。

3.根据权利要求1所述的浸湿性接触活触点电力负荷开关总成，随工作机械翻滚不受影响的，由定子和转子两大部分组成。其特征在于：相似于转球水阀，对应三相电力，转心设有三个容汞室。当容汞室里的汞触头与两头装在定子上的配方合金新材料触头形成全面对接，作为开关活触点，此为导通；当转子90度角变位，容汞室两头被定子的绝缘物所封闭，同时，装在定子上的配方合金新材料触头也位移与转子的绝缘物相对接，作为开关活触点，此则为关断。

4.根据权利要求1、2和3所述的浸湿性接触活触点，由固体配方合金新材料触头和液体汞触头组成。其特征在于：固体配方合金新材料触头和液体汞触头相吸引而自然紧密的附着，同处于密封容器内，在真空或氩气的包围中，化学稳定性良好；配方合金新材料的配方是：60％-80％的锌、19％-39％的银和0.5％-1.8％的稀土元素。

5.根据权利要求1、2、3和4所述的浸湿性接触活触点的液体汞触头，为环保起见，限制汞的使用量，制造液体汞触头不完全采用汞。其特征在于：对适当直径的金属珠附上配方合金新材料镀层，以此埋入汞中，以占居大部分的体积而代替汞起作用。

6.根据权利要求1所述的不伤线的紧尖接线洞总成，由夹线槽座、紧尖、加长螺母和凹形适配金属垫组成。其特征在于：加长螺母的拧紧意味着紧尖进而无法再进，还意味着外接导线与紧尖接线洞的接触紧而接近极限。螺母和紧尖相互作用为一体，并且被接线洞夹线槽座延伸的帽檐止推着、紧紧的固定着。

7.根据权利要求1所述的对浸湿性接触智能控制电力负荷开关写入的智能程序，其特征在于：用户可根据电动机的大小，用分别输入其起动电流的上限数和工作电流的上限数的设定，让浸湿性接触智能控制电力负荷开关分时段对电动机实施保护。其智能程序是：先对照其起动电流的上限值，以跳闸的方式实现不让比起动电流大的电流通过；几秒钟后，再对照其工作电流的上限值，以跳闸的方式实现不让比额定工作电流大的电流通过。