CN103545131B - 带有电弧吸收功能的异步开关装置和电弧吸收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了异步开关装置和电弧吸收方法。异步开关装置包括主开关支路、电弧吸收支路和动触点组，主开关支路包括主开关接点，电弧吸收支路包括电弧吸收接点和瞬间电流吸收器件，动触点组包括主触点和副触点；主开关接点与主触点的连接与分离使主开关支路工作在导通与断开两种状态，电弧吸收接点与副触点的连接与分离使电弧吸收支路工作在导通与断开两种状态。电弧吸收方法包括步骤：当关闭异步开关装置时，首先主开关接点与主触点分离，随后电弧吸收接点与副触点分离。本发明开关装置和方法可有效地抑制开关电路使用过程中使用的电弧火花，而且具有安全性高、稳定性好和生产成本低的优点。本发明可广泛应用于各种电路开关系统。

Description

带有电弧吸收功能的异步开关装置和电弧吸收方法

技术领域

本发明涉及载流部件间的灭弧或防弧装置，更具体的说，涉及一种带有电弧吸收功能的开关装置和电弧吸收方法。

背景技术

电弧是一种气体放电现象，电流通过某些绝缘介质（例如空气）所产生的瞬间火花。当用开关电器断开电流时，如果电路电压和电流过高，电器的触头间便会产生电弧。电弧产生高热使触头表面融化形成“毛刺”，容易损坏触头，缩短开关寿命。电弧严重时会烧毁触头甚至产生使整个电路系统失控，造成更大的意外损失。

现有技术中，通常使用灭弧罩来抑制电弧。灭弧罩是安装在环绕着发生的电弧的路径的附近，用以将电弧引导到灭弧罩内，减少电弧维持在触点的时间，降低电弧温度，从而加速电弧熄灭的比较常用的装置。首先，灭弧罩要受电弧高温的作用，所以对灭弧罩的材料也有一定的要求，其制作成本高，而且灭弧罩也容易烧坏；其次，为了确保绝缘安全，灭弧罩不能太过接近电极接点或导体，从而导致放电电弧不一定会被灭弧罩吸收，使灭弧罩容易失效；再次，由于灭弧罩的作用并不是消灭电弧,只是将电弧尽量引导到灭弧罩內,减少电弧维持在触点的时间，其灭弧效果往往不甚理想。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一个目的是提供一种安全、稳定、低成本的带有电弧吸收功能的异步开关装置。

为了解决上述技术问题，本发明的第二个目的是提供一种安全、稳定、低成本的电弧吸收方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种带有电弧吸收功能的异步开关装置，包括主开关支路、电弧吸收支路和动触点组，所述主开关支路包括主开关接点，所述电弧吸收支路包括电弧吸收接点和瞬间电流吸收器件，所述动触点组包括主触点和副触点；所述主开关接点与主触点的连接与分离使主开关支路工作在导通与断开两种状态，所述电弧吸收接点与副触点的连接与分离使电弧吸收支路工作在导通与断开两种状态。

优选的，所述动触点组还包括异步接触控制装置，所述异步接触控制装置用于控制主开关接点与主触点的连接与分离两种状态、电弧吸收接点与副触点的连接与分离两种工作状态的工作时序。

优选的，所述的工作时序为：当开启异步开关装置时，首先主开关接点与主触点接触连接，使主开关支路导通，随后电弧吸收接点与副触点接触连接，使电弧吸收支路与主开关支路处于并联状态；当关闭异步开关装置时，首先主开关接点与主触点分离，使主开关支路断开，随后电弧吸收接点与副触点分离，使电弧吸收支路断开。

优选的，所述的动触点组还包括用于施加主开关接点与主触点接触压力的第一弹簧和用于施加电弧吸收接点与副触点接触压力的第二弹簧。

优选的，所述异步接触控制装置包括一用于延迟电弧吸收接点与副触点分离时间的延时机构。

优选的，其包括固定座和活动座，所述主开关接点和电弧吸收接点设置在固定座上，所述动触点组设在在活动座上，所述延时机构包括铰接在活动座上的挡片、设置在固定座上的卡槽和设置在活动座上的斜面，所述挡片包括用于与卡槽扣合的卡扣，所述斜面用于控制卡扣与卡槽分离。

优选的，所述瞬间电流吸收器件为电容器或双向可控硅。

一种电弧吸收方法，其包括步骤：S200，当关闭异步开关装置时，首先主开关接点与主触点分离，使主开关支路断开，随后电弧吸收接点与副触点分离，使电弧吸收支路断开。

优选的，其还包括步骤：S100，当开启异步开关装置时，首先主开关接点与主触点接触连接，使主开关支路导通，随后电弧吸收接点与副触点接触连接，使电弧吸收支路与主开关支路处于并联状态；所述步骤S100和步骤S200无先后顺序。

优选的，所述电弧吸收支路包括瞬间电流吸收器件，所述瞬间电流吸收器件为电容器或双向可控硅。

本发明的第一个有益效果是：

带有电弧吸收功能的异步开关装置通过动触点组控制主开关支路和电弧吸收支路的通断状态，通过电弧吸收支路吸收电路开关装置使用过程中产生的电弧火花，有效地抑制了开关电路使用过程中使用的电弧火花，有效地保护了开关触点、开关电路乃至整个电路系统，而且具有安全性高、稳定性好和生产成本低的优点。

另外，带有电弧吸收功能的异步开关装置通过异步接触控制装置控制各接触点的连接与分离两种工作状态的工作时序，既克服了开启开关装置时候的先接通电弧吸收支路产生的电弧火花，又避免了关闭开关装置时候断开主开关支路产生的电弧火花，使得开关装置整个使用过程产生的电弧火花得到有效地抑制；通过延迟机构巧妙地实现开启时主开关支路先于电弧吸收支路接通、关闭时电弧吸收支路后于主开关支路断开。

本发明的第二个有益效果是：

电弧吸收方法通过在关闭异步开关装置时，先断开主开关支路，随后断开电弧吸收支路，使电弧吸收支路有效地吸收主开关支路断开时产生的电弧火花，有效地抑制了开关电路使用过程中使用的电弧火花，有效地保护了开关触点、开关电路乃至整个电路系统，而且具有安全性高、稳定性好和操作简单的优点。

另外，电弧吸收方法通过在开启异步开关装置时，先导通主开关支路，随后导通电弧吸收支路，使其与主开关支路处于并联状态，有效地克服了开启开关装置时候的先接通电弧吸收支路产生的电弧火花；通过电容器或双向可控硅作为瞬间电流吸收器件，具有性能稳定、成本低廉的优点。

本发明可广泛应用于各种电路开关系统。

附图说明

图1是带有电弧吸收功能的异步开关装置第一实施例电路结构示意图；

图2是带有电弧吸收功能的异步开关装置第二实施例电路结构示意图；

图3是带有电弧吸收功能的异步开关装置第一实施例详细结构示意图；

图4是带有电弧吸收功能的异步开关装置第三实施例详细结构示意图；

图5是带有电弧吸收功能的异步开关装置第四实施例详细结构示意图；

图6是进一步问题异步开关装置开关过程工作时序图；

图7是进一步问题异步开关装置开关过程工作时序对应的电路状态示意图；

图8是带有电弧吸收功能的异步开关装置开关过程工作时序图；

图9是带有电弧吸收功能的异步开关装置开关过程工作时序对应的电路状态示意图；

图10是电弧吸收方法流程示意图；

图11是电弧吸收方法第一实施例的流程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为了使本发明目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图对此进行说明。

一种带有电弧吸收功能的异步开关装置的基本构思，包括主开关支路101、电弧吸收支路201和动触点组30，主开关支路101包括主开关接点102，电弧吸收支路201包括电弧吸收接点202和瞬间电流吸收器件203，动触点组30包括主触点31和副触点32；主开关接点102与主触点31的连接与分离使主开关支路101工作在导通与断开两种状态，电弧吸收接点202与副触点32的连接与分离使电弧吸收支路201工作在导通与断开两种状态。

如图1所示，在带有电弧吸收功能的异步开关装置第一实施例中，具有一条主开关支路101和一条电弧吸收支路201，主开关支路101包括一个主开关接点102，电弧吸收支路201包括一个电弧吸收接点202和一个瞬间电流吸收器件203，动触点组30包括一个主触点31和一个副触点32；主开关接点102与主触点31的连接与分离使主开关支路101工作在导通与断开两种状态，电弧吸收接点202与副触点32的连接与分离使电弧吸收支路201工作在导通与断开两种状态。瞬间电流吸收器件203可以采用电容器、双向可控硅或其它半导体器件。异步开关装置还包括输入端口IN和输出端口OUT，电流从输入端口进入异步开关装置，从输出端口OUT输出到负载电路。

如图2所示，在带有电弧吸收功能的异步开关装置第二实施例中，具有一条主开关支路101和多条电弧吸收支路201，主开关支路101包括一个主开关接点102，每条电弧吸收支路201均包括一个电弧吸收接点202和一个瞬间电流吸收器件203，动触点组30包括多个主触点31和多个副触点32；主开关接点102与主触点31的连接与分离使主开关支路101工作在导通与断开两种状态，每个电弧吸收接点202与对应的副触点32的连接与分离使相应的电弧吸收支路201工作在导通与断开两种状态。

如图3所示，在带有电弧吸收功能的异步开关装置第一实施例中，异步开关装置包括固定座40和活动座33，主开关接点102和电弧吸收接点202设置在固定座40上，动触点组30设在在活动座33上；瞬间电流吸收器件203采用电容器，具有性能稳定可靠、成本低廉的优点；动触点组30还包括异步接触控制装置，异步接触控制装置用于控制主开关接点102与主触点31的连接与分离两种状态、电弧吸收接点202与副触点32的连接与分离两种工作状态的工作时序。

作为本发明带有电弧吸收功能的异步开关装置优选的实施方式，需解决以下进一步技术问题。

如图6和图7所示，在开启异步开关装置时，如果在t01时刻，首先接通电弧吸收支路201，在t02时刻再接通主开关支路101，由于电弧吸收支路201中在接通主开关支路101的一瞬间通过主开关支路101形成短接回路，瞬间电流吸收装置（电容器）通过该回路进行瞬间放电，使得主支路瞬间电流升高，容易产生电弧火花。

如图8和图9所示，在开启异步开关装置时，如果在t1时刻，先接通主开关支路101，在t2时刻再接通电弧吸收支路201，由于当主开关支路101先接通时，电弧吸收支路201两端的电位差为零，所以随后电弧吸收支路201接通时不会产生电弧火花。

在关闭异步开关装置时，则需要在t03/t3时刻，先断开主开关支路101；在t04/t4时刻，再断开电弧吸收支路201，瞬间电流通过电弧吸收支路201被瞬间电流吸收器件203吸收。

因此，各触点的连接与分离的最佳工作时序为：如图8和图9所示，当开启异步开关装置时，首先在t1时刻，主开关接点102与主触点31接触连接，使主开关支路101导通，随后在t2时刻，电弧吸收接点202与副触点32接触连接，使电弧吸收支路201与主开关支路101处于并联状态；当关闭异步开关装置时，首先在t3时刻，主开关接点102与主触点31分离，使主开关支路101断开，随后在t4时刻，电弧吸收接点202与副触点32分离，使电弧吸收支路201断开。

为了实现该工作时序，第一实施例采用一用于延迟电弧吸收接点202与副触点32分离时间的延时机构。延时机构包括铰接在活动座33上的挡片36、设置在固定座40上的卡槽41和设置在活动座33上的斜面37，挡片36包括用于与卡槽41扣合的卡扣361，斜面37用于控制卡扣361与卡槽41分离。

优选的，动触点组30还包括用于施加主开关接点102与主触点31接触压力的第二弹簧3534和用于施加电弧吸收接点202与副触点32接触压力的第二弹簧。第二弹簧3534和第二弹簧的压力有助于更好地控制各接触点的连接与分离。

显然地，延时机构也可以采用其它结构方式实现。如图4所示，异步开关装置在第三实施例中采用挡块38代替挡片36，采用卡条39代替卡扣361；或者如图5所示，异步开关装置在第四实施例中在固定座中设置有挡片36，挡片上设置有卡扣361，活动座上设置有卡槽41，卡扣361与卡槽41互相扣合实现电弧吸收支路的延迟分离，挡片36上设置有用于分离卡扣361和卡槽41的斜面37。第三和第四实施例结构原理与实现效果均等同于第一实施例，均属于本发明的保护范围，在此不详细描述。

本发明还提供一种电弧吸收方法，如图6所示，其包括步骤：S100，当关闭异步开关装置时，首先主开关接点102与主触点31分离，使主开关支路101断开，随后电弧吸收接点202与副触点32分离，使电弧吸收支路201断开。

优选的，其还包括步骤：S200，当开启异步开关装置时，首先主开关接点102与主触点31接触连接，使主开关支路101导通，随后电弧吸收接点202与副触点32接触连接，使电弧吸收支路201与主开关支路101处于并联状态。

优选的，电弧吸收支路201包括瞬间电流吸收器件203，瞬间电流吸收器件203为电容器或双向可控硅。

下面结合图5和图7详述电弧吸收方法第一实施例开关过程。

其中步骤S100包括以下子步骤：

S101，活动座33未移动，主开关接点102与主触点31分离，主开关支路101处于断开状态，无电流通过；电弧吸收接点202与副触点32分离，电弧吸收支路201处于断开状态，无电流通过。

S102，活动座33开始向主开关接点102方向移动，所有接触点均为接触。

S103，活动座33继续向主开关接点102方向移动，在t1时刻，主开关接点102与主触点31首先接触，主开关支路101处于导通状态，电流通过主开关支路101；电弧吸收接点202与副触点32分离，电弧吸收支路201处于断开状态，无电流通过。

S104，活动座33继续向主开关接点102方向移动，在t2时刻，主开关接点102与主触点31接触，主开关支路101处于导通状态，电流通过主开关支路101；电弧吸收接点202与副触点32接触，电弧吸收支路201处于导通状态，使电弧吸收支路201与主开关支路101处于并联状态，对电路电流不产生影响。

S105，活动座33继续向主开关接点102方向移动，主开关接点102与主触点31接触保持接触，电弧吸收接点202与副触点32接触保持接触。

S106，活动座33继续向主开关接点102方向移动，主开关接点102与主触点31接触保持接触，电弧吸收接点202与副触点32接触保持接触，挡片36的卡扣361随着活动座33的移动扣入卡槽41。

S107，活动座33静止，主开关支路101导通，电弧吸收支路201导通。

步骤S200包括以下子步骤：

S201，活动座33向主开关接点102相反方向移动，主开关接点102与主触点31接触保持接触，电弧吸收接点202与副触点32接触保持接触，挡片36的卡扣361保持紧扣状态。

S202，活动座33继续向主开关接点102相反方向移动，主开关接点102与主触点31准备分离，电弧吸收接点202与副触点32接触保持接触，挡片36的卡扣361保持紧扣状态。

S203，活动座33继续向主开关接点102相反方向移动，在t3时刻，主开关接点102与主触点31分离，主开关支路101断开；挡片36的卡扣361保持紧扣状态，致使电弧吸收接点202与副触点32接触保持接触，主开关支路101断开时产生的瞬间电流经由电弧吸收支路201被瞬间电流吸收器件203吸收。

S204，活动座33继续向主开关接点102相反方向移动，挡片36由于受到斜面37的向下压力，卡扣361准备从卡槽41中松开。

S205，活动座33继续向主开关接点102相反方向移动，在t4时刻，卡扣361从卡槽41中松开，电弧吸收接点202与副触点32分离，电弧吸收支路201断开；主开关接点102与主触点31分离，主开关支路101断开。

S206，活动座33继续向主开关接点102相反方向移动，主开关支路101断开，电弧吸收支路201断开。

S207，活动座33静止，主开关支路101断开，电弧吸收支路201断开。

显然地，实现电弧吸收方法的具体电路和机械结构可以多种多样。如图4所示，异步开关装置第三种实施例采用挡块38代替挡片36，采用卡条39代替卡扣361，利用卡条39与卡槽41的扣合关系来实现延迟电弧吸收接点与副触点分离的时间；或者如图5所示，异步开关装置在第四实施例中在固定座中设置有挡片36，挡片上设置有卡扣361，活动座上设置有卡槽41，卡扣361与卡槽41互相扣合实现电弧吸收支路的延迟分离，挡片36上设置有用于分离卡扣361和卡槽41的斜面37。第三和第四实施例方法原理与实现效果均等同于第一实施例，均属于本发明的保护范围，在此不详细描述。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (3)

1.一种带有电弧吸收功能的异步开关装置，其特征在于，包括主开关支路、电弧吸收支路和动触点组，所述主开关支路包括主开关接点，所述电弧吸收支路包括电弧吸收接点和瞬间电流吸收器件，所述动触点组包括主触点和副触点；所述主开关接点与主触点的连接与分离使主开关支路工作在导通与断开两种状态，所述电弧吸收接点与副触点的连接与分离使电弧吸收支路工作在导通与断开两种状态；所述动触点组还包括异步接触控制装置，所述异步接触控制装置用于控制主开关接点与主触点的连接与分离两种状态、电弧吸收接点与副触点的连接与分离两种工作状态的工作时序；

所述的工作时序为：

当开启异步开关装置时，首先主开关接点与主触点接触连接，使主开关支路导通，随后电弧吸收接点与副触点接触连接，使电弧吸收支路与主开关支路处于并联状态；

当关闭异步开关装置时，首先主开关接点与主触点分离，使主开关支路断开，随后电弧吸收接点与副触点分离，使电弧吸收支路断开；

所述的动触点组还包括用于施加主开关接点与主触点接触压力的第一弹簧和用于施加电弧吸收接点与副触点接触压力的第二弹簧；

所述异步接触控制装置包括一用于延迟电弧吸收接点与副触点分离时间的延时机构；

所述延时机构包括铰接在活动座上的挡片或挡块、设置在固定座上的卡槽和设置在活动座上的斜面，挡片包括用于与卡槽扣合的卡扣，斜面用于控制卡扣与卡槽分离。

2.根据权利要求1所述的一种带有电弧吸收功能的异步开关装置，其特征在于，其包括固定座和活动座，所述主开关接点和电弧吸收接点设置在固定座上，所述动触点组设在在活动座上，所述延时机构包括铰接在活动座上的挡片、设置在固定座上的卡槽和设置在活动座上的斜面，所述挡片包括用于与卡槽扣合的卡扣，所述斜面用于控制卡扣与卡槽分离。

3.根据权利要求1或2所述的一种带有电弧吸收功能的异步开关装置，其特征在于，所述瞬间电流吸收器件为电容器或双向可控硅。