CN103117467A - 传输直流电能的器具耦合器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直流器具耦合器。由于本发明在带接地极的双极交流器具耦合器的接地E、相L、中性N三个触头基础上，通过增设一个信号触头X来实现直流器具耦合器功能，要求信号触头X先于相L、中性触头N分断，信号触头X用来触发上级直流断路器跳闸，使得相L、中性触头N分断时，线路中已经没有直流电能流动，因此不会产生危险的直流电弧，避免了电气火灾和电击伤事故的发生，实现了对采用连接器方式直流供电终端操作人员的保护，有利于扩展直流供电系统的应用领域。
Description
技术领域 本发明涉及一种器具耦合器。
背景技术 以计算机为代表的现代信息设备，采用IEC 60320标准交流器具耦合器C13/C14接受外部电能。随着现代电力电子技术的发展，信息设备内部采用了高效的高频开关电源，这种内部电源可以通过器具耦合器C13/C14接受外部直流电能。目前国内外针对计算机等信息设备，电压值在200--400伏范围内的高压直流供电技术发展很快，美、日等西方发达国家都在积极研究，中国更是后来居上，2011年年底，工信部颁布了信息领域世界上第一个高压直流供电行业标准---《YD/T2378-2011通信用240V直流供电系统》，该行业标准已于2012年2月1日起正式实施。
IEC标准器具耦合器C13/C14是按照传输交流电能设计的。在标准的交流应用模式下，如果在通电情况下误分断器具耦合器，由于交流有自然过零点，触头间交流电弧容易熄灭，不会持续产生危险的电弧。但是在利用C13/C14交流器具耦合器传输直流电能时，如果在通电情况下误分断器具耦合器，触头间直流电弧不易熄灭，容易引起电气火灾或电击伤等安全事故。
发明内容 本发明的任务是设计一种可以安全传输直流电能的器具耦合器。
一种直流器具耦合器，该耦合器由直流连接器、直流器具输入插座两部分构成，在传统带接地极的双极交流器具耦合器的接地、相、中性三个触头基础上，通过增设一个信号触头来实现直流器具耦合器功能，此时直流电能依靠相、中性这两个触头传输。在直流器具输入插座内部或外部，信号导体需要与接地导体短接，要求信号触头对地工作电压小于启弧电压阀值、工作电流小于启弧电流阀值，保证信号触头分断时不会产生电弧。当直流连接器从直流器具输入插座分离时，要求信号触头先于相触头、中性触头、接地触头分断，在信号触头首先分断时刻，直流器具耦合器内信号电流变化到零，这个变化信号上传到直流断路器，触发直流断路器跳闸，使得相触头、中性触头分断时刻，线路中已经没有直流电能流动，因此不会产生危险的直流电弧。
为了灵活适应现场供电情况，该直流器具耦合器应兼容IEC 60320标准交流连接器C13，此时直流器具耦合器扩展为交直流器具耦合器，允许IEC 60320标准交流连接器C13插入交直流器具输入插座，此时信号触头无效，器具耦合器同IEC 60320标准交流器具耦合器C13/C14一样用来传输交流电能；不允许直流连接器插入IEC 60320标准交流器具输入插座C14，它只能插入交直流器具输入插座，此时信号触头有效，器具耦合器用来传输直流电能。
针对具有IEC 60320标准交流器具输入插座C14的信息设备，为了提高直流供电安全性，可以通过一端是IEC 60320标准交流连接器C13，另一端是直流器具输入插座的转换器，并将转换器插入IEC 60320标准交流器具输入插座C14内，通过机械、化学等方法完成二者的固定连接实现直流安全供电。
由于本发明在带接地极的双极交流器具耦合器的接地、相、中性三个触头基础上，通过增设一个信号触头来实现直流器具耦合器功能，要求信号触头先于相、中性触头分断，信号触头用来触发上级直流断路器跳闸，使得相、中性触头分断时，线路中已经没有直流电能流动，因此不会产生危险的直流电弧，避免了电气火灾和电击伤事故的发生，实现了对采用连接器方式直流供电终端操作人员的保护，有利于扩展直流供电系统的应用领域。
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是本发明中直流器具耦合器工作原理图。
图2是本发明中直流器具耦合器兼容性示意图。
具体实施方式 图1是本发明中直流器具耦合器工作原理图。在传统带接地极的双极交流器具耦合器的接地E、相L、中性N三个触头基础上，通过增设一个信号触头X来实现直流器具耦合器功能，此时+、-极间直流电源依靠相L、中性N这两个触头向负载传输直流电能。在直流器具输入插座D14内部，信号导体与接地导体短接，使得直流器具输入插座D14具有L、N、E、X四个触头，L、N、E三个接线端子，而直流连接器D13具有L、N、E、X四个触头，L、N、E、X四个接线端子。信号触头X对地工作电压是半导体开关Q的基极电压，数值小于启弧电压阀值，工作电流是通过电阻R提供给半导体开关Q的基极偏置电流，数值小于启弧电流阀值，保证信号触头X分断时不会产生电弧。当直流连接器D13从直流器具输入插座D14分离时，信号触头X应先于相触头L、中性触头N、接地触头E分断，在信号触头X首先分断时刻，D13/D14直流器具耦合器内信号电流变化到零，半导体开关Q在电阻R提供的基极偏置电流作用下导通，分励线圈FL得电，分励脱扣器动作，直流断路器K跳闸，使得相触头L、中性触头N分断时刻，线路中已经没有直流电能流动，因此不会产生危险的直流电弧。
图2是本发明中直流器具耦合器兼容性示意图。
将信号触头设置在IEC 60320标准交流器具耦合器C13/C14的一个三角区，其余与IEC 60320标准兼容，此时直流器具耦合器扩展为交直流器具耦合器，则允许IEC 60320标准交流连接器C13插入交直流器具输入插座CD14，此时信号触头X无效，器具耦合器C13/CD14同IEC60320标准交流器具耦合器C13/C14一样用来传输交流电能；IEC 60320标准交流器具输入插座C14的对应三角区会阻挡直流连接器CD13的插入，它只能插入交直流器具输入插座CD14，此时信号触头有效，器具耦合器CD13/CD14用来传输直流电能。
Claims (4)
1.一种直流器具耦合器，该耦合器由直流连接器、直流器具输入插座两部分构成，其特征在于：
在传统带接地极的双极交流器具耦合器的接地E、相L、中性N三个触头基础上，通过增设一个信号触头X来实现直流器具耦合器功能，此时直流电能依靠相L、中性N这两个触头传输；在直流器具输入插座D14内部或外部，信号导体需要与接地导体短接；要求信号触头X对地工作电压小于启弧电压阀值、工作电流小于启弧电流阀值，保证信号触头X分断时不会产生电弧；当直流连接器D13从直流器具输入插座D14分离时，信号触头X应先于相触头L、中性触头N、接地触头E分断。
2.根据权利要求1所述的直流器具耦合器，其特征在于：
为了灵活适应现场供电情况，该直流器具耦合器应兼容IEC60320标准交流连接器C13，此时直流器具耦合器扩展为交直流器具耦合器，允许IEC60320标准交流连接器C13插入交直流器具输入插座CD14，此时信号触头X无效，器具耦合器C13/CD14同IEC60320标准交流器具耦合器C13/C14一样用来传输交流电能；不允许直流连接器CD13插入IEC60320标准交流器具输入插座C14，它只能插入交直流器具输入插座CD14，此时信号触头X有效，CD13/CD14器具耦合器用来传输直流电能。
3.根据权利要求2所述的直流器具耦合器，其特征在于：
将信号触头X设置在IEC60320标准交流器具耦合器C13/C14的一个三角区，其余与IEC60320标准兼容。
4.根据权利要求1所述的直流器具耦合器，其特征在于：
针对具有IEC60320标准交流器具输入插座C14的信息设备，为了提高直流供电安全性，可以通过一端是IEC60320标准交流连接器C13，另一端是直流器具输入插座的转换器，并将转换器插入IEC60320标准交流器具输入插座C14内，通过机械、化学等方法完成二者的固定连接来实现直流安全供电。
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