CN102768914A - 一种触点低损耗电路及其在开关中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种触点分断低损耗电路，由并联有分断支路的主机械开关和辅助机械开关串联而成，分断支路由二极管电路和电流敏感器件串联形成，该二极管电路保证主开关闭合时无电流流过分断支路，电流敏感器件在低损耗电路中具体负责线路电流的断开或降流任务。主机械开关在分断支路的分流、分压环境中，自身降流、降压首先分断，然后辅机械开关在电流敏感器件动作完成后再降流分断。通过短路、断路等技术措施，使电流敏感器件在接通、通电运行过程中失效，消除电流敏感器件误动作问题，低损耗电路即可作为交、直流开关使用。

Description

一种触点低损耗电路及其在开关中的应用

技术领域本发明主要适用于开关电器。

背景技术机械开关依靠触点通断电流，对触点的基本要求是：接触电阻要小。触点在运行过程中存在电磨损和机械磨损，电磨损是影响触点寿命的主要因素，由于在通断过程中触点间存在电弧放电作用，导致触点材料发生力学性能和化学性能的变化而引起电磨损，电磨损是引起触点材料损耗的主要因素，当损耗达到一定程度时，触点接触质量严重下降，接触电阻变大，触点丧失功能而失效。

发明内容本发明的任务是提供一种能延长触点电寿命的低损耗电路并将其应用于交直流开关电器。

所述低损耗电路，由并联有分断支路的主机械开关(以下简称主开关)和辅助机械开关(以下简称辅开关)串联而成。当主开关闭合后，短接并联的分断支路，分断支路失效，由主开关承载全部线路电流；当主开关分断时，分断支路接入线路，由其承载线路电流并且完成该电流的断开或降流任务。低损耗电路串联在供电线路中，线路接通时主、辅开关均处于闭合状态，分断支路失效，故分断支路没有保护功能，不负责分断线路中的过电流，平时不工作，仅在有需要接入线路、分断线路额定工作电流以下正常电流，在交流线路中，分断支路由两个二极管反向并联后再和电流敏感器件串联形成，在直流线路中，分断支路可以使用交流内电路，也可以由一个二极管和电流敏感器件串联形成，该二极管的连接极性应允许通过线路直流电流，分断支路中的二极管用来抵消主开关闭合时接触电阻上的压降，保证主开关闭合时无电流流过分断支路。电流敏感器件在低损耗电路中具体负责线路电流的断开或降流任务，应具有非线性变阻器特性，初始电阻要小，当流过其中的电流远大于动作电流时，阻值突变，呈高阻或熔断，电流敏感器件还应具有合适的动作速度，使得主开关可靠断开之前承受的、由线路电流流过分断支路产生的、分断支路和负载分压后形成的电压明显小于供电系统额定工作电压，则主开关在分断支路的分流、分压环境中，自身降流、降压分断；电流敏感器件动作电流要远小于线路的额定工作电流，线路的正常工作电流对电流敏感器件而言，就是一种过电流，电流敏感器件在流过线路正常工作电流时应可靠动作，其等效电阻呈高阻或熔断，使得该线路上的负载电流降流或变为零。时序上，首先分断主开关，辅开关在电流敏感器件动作完成后才可断开，故辅开关仅需断开远小于线路额定工作电流的、由电流敏感器件降流后的剩余电流。

低损耗电路先断主开关、后断辅开关的两步分断程序及分断支路的分流、分压、降流作用，使低损耗电路在有载断开时，相对于线路工作电压、电流，主开关具有降压、降流分断特性；辅开关具有降流分断特性，使得低损耗电路具有降低内部开关触点分断损耗的功能。

如果按照分断的逆动作接通低损耗电路，则在首先闭合辅开关后，通过闭合的辅开关、主开关并联的分断电路，线路接通，线路中会有电流，此时，辅开关不具有降流特性，同时该电流会使分断电路中的电流敏感器件误动作，在主开关闭合时又会产生二次接通现象，故低损耗电路不具备降低内部开关触点接通损耗的功能，在开关电器中应用时，要采取技术措施，防止接通过程中发生电流敏感器件误动作。

电流敏感器件可以采用现有的过电流保护器件实现。

分断电路中的电流敏感器件的初始电阻足够小并且具有起效延迟效应，如果延迟时间大于主开关的分断动作时间，保证主开关可靠断开之前，并联于主开关的分断电路的端压值小于主开关的起弧电压阀值，则主开关将全部线路电流转移到分断支路后、在电压小于起弧电压阀值的条件下无弧断开。

电流敏感器件的动作电流远小于线路的额定工作电流，正常线路工作电流对电流敏感器件而言是一种严重过电流，在该严重过电流作用下电流敏感器件可靠动作，经过一段动作时间后，其等效电阻变得足够大或熔断，使得线路剩余电流小于辅开关起弧电流阀值，时序上，辅开关在电流敏感器件动作完成后在小于起弧电流阀值下无弧断开。

由于接通电弧具有时间短、开关闭合后自然熄灭特征，采用无弧断开低损耗电路的开关电器内不需要设置灭弧装置。

电流敏感器件采用熔断器过电流保护器件，其动作后需要人工更换；采用过流保护PTC热敏电阻、自恢复熔断器等自恢复过电流保护器件，其动作后经过恢复时间后自动恢复功能，不需要人工更换，故采用低损耗电路的开关电器宜配置自恢复过电流保护器件作为电流敏感器件。

电磨损是引起触点材料损耗的主要因素，电磨损是由于在通断过程中触点间存在电弧放电作用，导致触点材料发生力学性能和化学性能的变化而引起的，由于接通电弧具有时间短、开关闭合后自然熄灭特征，接通电弧对触点材料的损伤程度远小于分断电弧，由于低损耗电路具有降低内部开关触点分断损耗的功能，所以低损耗电路能明显降低触点材料损耗，延长了触点电寿命，采用无弧断开低损耗电路的开关电器内不需要设置灭弧装置。

附图说明下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

图1是低损耗电路工作原理图。

图2是一种采用低损耗电路的开关工作原理图。

图3是另一种采用低损耗电路的开关工作原理图。

具体实施方式图1给出了低损耗电路工作原理图。

低损耗电路，由并联有分断支路的主开关K1和辅开关K2串联而成，分断支路由两个二极管D1、D2反向并联后再和电流敏感器件FU串联形成，分断支路内部的电流敏感器件采用了自恢复熔断器。该低损耗电路，适合在在交、直流线路中使用；在直流线路中，也可以由一个二极管和自恢复熔断器FU串联形成分断支路，该二极管的连接极性应允许通过线路直流电流。

低损耗电路串联在供电线路中使用，线路接通时主开关K1和辅开关K2均处于闭合状态，电流在闭合的主开关K1内流动，分断支路失效。

断开操作次序为：先断主开关K1，再断辅开关K2。

断开主开关K1，线路电流向分断支路转移，自恢复熔断器FU初始电阻足够小，选择合适的熔断速度，使熔断延迟时间大于主开关K1的分断动作时间，保证主开关K1可靠断开之前，主开关K1的端压值小于其起弧电压阀值，则主开关K1将全部线路电流转移到分断支路后、在电压小于起弧电压阀值的条件下无弧断开。

自恢复熔断器FU的动作电流远小于线路的额定工作电流，线路正常工作电流对自恢复熔断器FU而言是一种严重过电流，在该严重过电流作用下熔断器FU可靠动作，经过一段动作时间后，自恢复熔断器FU呈高阻，使得线路剩余电流小于辅开关K2起弧电流阀值，时序上，辅开关K2在自恢复熔断器FU动作完成后在小于起弧电流阀值下无弧断开。

如果按照分断的逆动作接通该低损耗电路，则在首先闭合辅开关K2后，通过闭合的辅开关K2、主开关K1并联的分断电路，线路接通，线路中会有电流，此时，辅开关K2不具有降流特性，同时该电流会使分断电路中的自恢复熔断器FU误动作，在主开关K1闭合时又会产生二次接通现象。既是自恢复熔断器FU发生了不希望的误动作，该低损耗电路仍然能够接通，只是辅开关K2、主开关K1不具备降低触点接通损耗的功能。为了不浪费自恢复熔断器FU寿命期有效动作次数，在开关电器中应用时，要采取技术措施，防止接通过程中自恢复熔断器FU发生误动作。

图2是一种采用低损耗电路的开关工作原理图。

低损耗电路结构同图1。

这里规定接通次序为：先闭主开关K1，再闭辅开关K2。

在这样的操作次序下，接通线路时，先空载闭主开关K1，短接分断支路，再闭辅开关K2时，线路通过闭合的开关K1、辅开关K2、负载L接通，交流电源AC向负载L供电，接通过程中自恢复熔断器FU不会发生误动作，低损耗电路断开操作次序仍然为：先断主开关K1，再断辅开关K2。

只要执行先闭主开关K1，再闭辅开关K2的接通次序，保持断开次序不变，低损耗电路就可以消除接通过程中的电流敏感器件误动作问题，可以作为开关使用。

图3是另一种采用低损耗电路的开关工作原理图。

将低损耗电路内分断支路的二极管更换为一个停电开关K3，执行以下操作次序：

接通次序为：保持停电开关K3在分断状态，再任意闭合主开关K1、辅开关K2。

通电运行过程中保持停电开关K3在分断状态。

断开次序为：首先闭合停电开关K3，然后分断主开关K1，再分断辅开关K2，最后分断停电开关K3。

如此操作次序，使电流敏感器件仅在需要分断线路电流时接入线路，在接通、通电运行过程中失效，消除电流敏感器件误动作问题，低损耗电路即可作为开关使用。

总之，通过短路、断路等技术措施，使电流敏感器件在接通、通电运行过程中失效，消除电流敏感器件误动作问题，低损耗电路即可作为交、直流开关使用。

Claims (6)

1.一种低损耗电路，其特征在于：

所述低损耗电路，由并联有分断支路的主机械开关(以下简称主开关)和辅助机械开关(以下简称辅开关)串联而成，当主开关闭合后，短接并联的分断支路，分断支路失效，由主开关承载全部线路电流，当主开关分断时，分断支路接入线路，由其承载线路电流并且完成该电流的断开或降流任务，低损耗电路串联在供电线路中，线路接通时，主、辅开关均处于闭合状态，分断支路失效，故分断支路没有保护功能，不负责分断线路中的过电流，平时不工作，仅在有需要接入线路、分断线路额定工作电流以下正常电流，在交流线路中，分断支路由两个二极管反向并联后再和电流敏感器件串联形成，在直流线路中，分断支路可以使用交流内电路，也可以由一个二极管和电流敏感器件串联形成，该二极管的连接极性应允许通过线路直流电流，分断支路中的二极管用来抵消主开关闭合时接触电阻上的压降，保证主开关闭合时无电流流过分断支路，电流敏感器件在低损耗电路中具体负责线路电流的断开或降流任务，应具有非线性变阻器特性，初始电阻要小，当流过其中的电流远大于动作电流时，阻值突变，呈高阻或熔断，电流敏感器件还应具有合适的动作速度，使得主开关可靠断开之前承受的、由线路电流流过分断支路产生的、分断支路和负载分压后形成的电压明显小于供电系统额定工作电压，主开关在分断支路的分流、分压环境中，自身降流、降压分断，电流敏感器件动作电流要远小于线路的额定工作电流，线路的正常工作电流对电流敏感器件而言，就是一种过电流，电流敏感器件在流过线路正常工作电流时应可靠动作，其等效电阻呈高阻或熔断，使得该线路上的负载电流降流或变为零，时序上，首先分断主开关，辅开关在电流敏感器件动作完成后才可断开，辅开关仅需断开远小于线路额定工作电流的、由电流敏感器件降流后的剩余电流。

2.根据权利要求1所述的低损耗电路，其特征在于：

低损耗电路具有降低内部开关触点分断损耗的功能，不具备降低内部开关触点接通损耗的功能。

3.根据权利要求2所述的低损耗电路，其特征在于：

电流敏感器件可以采用现有的过电流保护器件实现。

4.根据权利要求3所述的低损耗电路，其特征在于：

分断电路中电流敏感器件的初始电阻足够小并且具有起效延迟效应，延迟时间大于主开关的分断动作时间，保证主开关可靠断开之前，并联于主开关两端的分断电路的端压值小于主开关的起弧电压阀值，使主开关将全部线路电流转移到分断支路后、在电压小于起弧电压阀值的条件下无弧断开；电流敏感器件的动作电流远小于线路的额定工作电流，正常线路工作电流对电流敏感器件而言是一种严重过电流，在该严重过电流作用下电流敏感器件可靠动作，经过一段动作时间后，其等效电阻变得足够大或熔断，使得线路剩余电流小于辅开关起弧电流阀值，时序上，辅开关在电流敏感器件动作完成后在小于起弧电流阀值下无弧断开。

5.根据权利要求2所述的开关电器，其特征在于：

应采取技术措施，防止接通线路时发生电流敏感器件误动作。

6.根据权利要求4、5所述的开关电器，其特征在于：

采用无弧断开低损耗电路的开关电器内不需要设置灭弧装置。

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