CN1136593C - 触头结构和交流无弧接触器 - Google Patents

Abstract

一种触头结构和交流无弧接触器，它包括主触点和辅助触点，其特征是主触点与辅助触点的动触头同轴联动，在触头分断状态下，主触点的动、静触头之间距离大于辅助触点。辅助触点与双向可控硅串联后与主触点并联。交流无弧接触器还有逻辑控制电路，用以控制双向可控硅的工作状态。本发明利用可控硅具有承受额定电流10倍以上浪涌电流和过零关断的特性，采取与可控硅相串联的辅助触点做为为主触点开合的过渡结构实现无弧闭合或分断。

Description

触头结构和交流无弧接触器

本发明属于电开关技术领域，特别涉及电开关的触点结构和交流无弧接触器。

已有的继电器、接触器及各种机械触点开关在动触头与静触头接触或断开的瞬间，会产生强烈的弧光和几千度的高温，对触头产生烧损。为了避免弧光，目前都采取被动的灭弧技术来断弧，如使用电动力灭弧、栅片灭弧、隔离灭弧、真空室灭弧等。近年来兴起的无触点开关、继电器等都是采用电力电子器件(可控硅)做主回路的关断、截止操作，这样造成了无功损耗的增加，以单相220V无触点开关为例，如果主回路通过100A电流，那么光可控硅阴阳极之间的结压降就达到1.5～2.0V，它的耗散功率将达到150～200W。若采取风冷，则需200mm×200mm×50mm的铝散热器2片，其体积超过单相开关的30倍。若是三相无触点开关，其热损耗会更大。值得注意的是，无触点开关没有明显的物理断口，还需要同容量的机械开关或接触器配合使用，否则对日常维护和故障检修会造成不安全因素。

本发明的目的是解决无触点开关存在的技术问题，设计一种不产生电弧的触头结构和交流无弧接触器。

为实现上述目的，提出如下技术方案。

一种交流无弧接触器的触头结构，它包括主触点和消弧辅助触点，主触点的动触头与消弧辅助触点的动触头同轴联动，在触头分断状态下，主触点的动、静触头之间距离大于消弧辅助触点的动、静触头的距离，其特征是消弧辅助触点C_1-2的两个动触头7和7-1分别安装在动触桥8和8-1上，动触桥8和8-1固定在绝缘子10上后通过弹簧13安装在固定帽11和卡簧9之间，动触桥8和8-1之间串联双向可控硅BCR1后与主触点并联，即消弧辅助触点与双向可控硅串联后与主触点并联。

一种交流无弧接触器，它包括主触点和控制外电路的辅助触点，还有一个消弧辅助触点，主触点的动触头与消弧辅助触点的动触头同轴联动，主触点的动、静触头开距大于消弧辅助触点的动、静触头开距，其特征是消弧辅助触点C_1-2的两个动触头7和7-1分别安装在动触桥8和8-1上，动触桥8和8-1固定在绝缘子10上后通过弹簧13安装在固定帽11和卡簧9之间，动触桥8和8-1之间串联双向可控硅BCR1后与主触点并联，即消弧辅助触点与双向可控硅串联后与主触点并联；它还包括一个控制双向可控硅的逻辑控制电路。

本发明利用可控硅具有瞬间承受额定电流10倍以上的浪涌电流和过零关断的特性，其承受时间为正弦交流电(50Hz)的半周(10ms)，而双向可控硅就可承受20ms的过流。由于增加一个接触面较小的辅助触点作为主触点开合的过渡结构，从而达到消弧目的。

本发明的触点结构可广泛用于各种开关、接触器、断路器等。

采用本发明触点结构的开关和交流无弧接触器可根除其闭合和分断时产生的电弧的问题。同时，也解决了无触点开关的热损耗大，需要散热装置及没有物理断口等问题。

附图说明：

图1为实施例1触头结构示意图，图2为交流无弧接触器电原理图，图3为交流无弧接触器逻辑控制电路图，图4为交流无弧接触器分断时序图，图5为交流无弧接触器起动闭合时序图。

实施例1

如图1所示，一种交流无弧接触器的触头结构，它包括线圈2、电磁1、动衔铁3，作用于动衔铁3的分断复位弹簧19和接线柱18。动衔铁3上安装轴4，轴4的顶端有固定帽11，中部有两个卡簧6和9。两端安有动触头17的主触点C_1-1的动触桥16通过弹簧15安装在两个卡簧6和9之间，消弧辅助触点C_1-2的两个动触头7和7-1分别安装在动触桥8和8-1上，动触桥8和8-1固定在绝缘子10上后通过弹簧13安装在固定帽11和卡簧9之间，动触桥8和8-1之间串联双向可控硅BCR1。主触点C_1-1和消弧辅助触点C_1-2的动触头分别与其静触头上下对应，当电磁铁吸合后主触点C_1-1的动触桥16将静触头5闭合，消弧辅助触点C_{1- 2}的动触桥8和8-1串联双向可控硅BCR1后将静触头14闭合。当动衔铁3的吸合速度为1mm/ms，分断速度为0.5mm/ms时，主触点C_1-1的动、静触头开距(分断状态下它们之间的距离)为10mm，消弧辅助触头C_1-2的动静触头开距为2mm。主触点C_1-1和消弧辅助触点C_1-2的动触头分别通过信号线IN1和IN2与逻辑控制电路相连，逻辑控制电路中光电控制可控硅BCR2串联在双向可控硅BCR1的控制极。

上述触头结构的主触点和消弧辅助触点的闭合或分断信号送入逻辑控制电路，由逻辑控制电路发出光电触发信号，使双向可控硅BCR1触发并导通。

下面参照图2～图5叙述交流无弧接触器的结构及工作原理。

一种交流无弧接触器，它包括主触点和控制外电路的辅助触点，其特征是它采用本发明的触头结构和控制双向可控硅的逻辑控制电路。

其工作原理是：

图3中IN1接在主触点C_1-1动触头的触桥16上，做为该触点闭合采样信号兼该逻辑电路的工作电源。

当接触器起动时，由图5可以看出，辅助触点C_1-2首先闭合(由于它的动静触头距离小于主触点)。这个触点闭合信号通过逻辑控制电路中的C2、CR1、R1、IC、R3、Q1将一个单脉冲触发信号送给光电触发可控硅BCR2，去驱动一个较大功率的可控硅BCR1，使它导通，这时，电流通过BCR1和辅助触点C_1-2(见图2)，紧接着主触点C_1-1闭合(闭合时它的两端电压只有1.5～2V)。当主触点C_1-1闭合后电流将改变路径，通过C_1-1。可控硅BCR1进入欲导通状态，BCR1的主回路关断，触发信号转由IN1采样端通过C1、CR1、R9、PC、R8和Q2提供。同时，又给以后的无弧分断做准备。

总之，在接触器欲吸合时，由该相的辅助触点C_1-2首先闭合，此刻可控硅未导通，无电流通过，故C_1-2不产生电弧。当可控硅BCR1被触发导通后(在交流电正半周或负半周内)，该相的主触点C_1-1在两端仅有1.5～2V的压降下闭合，所以主触点C_1-1也不产生电弧。这样就实现了无弧起动。

当接触器分断瞬间(时间无穷短)，由图4可以看出，可控硅BCR1正处于欲导通状态(由前文可知，当主触点C_1-1闭合后，可控硅BCR1的控制极始终加已触发信号，见图3)，主触点C_1-1首先分断(因为主触点的动静触头开距大)，同时，可控硅BCR1(控制极的触发信号已消失)通过辅助触点C_1-2流过，使主触点C_1-1实现无弧分断，之后可控硅BCR1过零(此刻辅助触点C_1-2尚未分断)关断，此时辅助触点C_1-2中已无电流通过，进而实现辅助触点C_1-2分断。

总之，在接触器欲释放时，由该相的主触点C_1-1首先分断，电流由辅助触点C_1-2和双向可控硅BCR1流过，因此，在此时实现了主触点的无弧分断，接着双向可控硅BCR1自然过零关断，又使辅助触点C_1-2这个支路无电流后进入无弧分断，该交流接触器实现了无弧释放。

该触头的结构和交流无弧接触器具有如下优点：

一是无弧，延长触头使用寿命。二是与无触点接触器相比，节能效果明显。由于双向可控硅只在分断和闭合的瞬间工作，故基本上没有无功损耗，又由于工作时间较短，发热极少可以不用散热器。

Claims (2)

1、一种交流无弧接触器的触头结构，它包括主触点和消弧辅助触点，主触点的动触头与消弧辅助触点的动触头同轴联动，在触头分断状态下，主触点的动、静触头之间距离大于消弧辅助触点的动、静触头的距离，其特征是消弧辅助触点C_1-2的两个动触头(7)和(7-1)分别安装在动触桥(8)和(8-1)上，动触桥(8)和(8-1)固定在绝缘子(10)上后通过弹簧(13)安装在固定帽(11)和卡簧(9)之间，动触桥(8)和(8-1)之间串联双向可控硅BCR1后与主触点并联。

2、一种交流无弧接触器，它包括主触点和控制外电路的辅助触点，还有一个消弧辅助触点，主触点的动触头与消弧辅助触点的动触头同轴联动，主触点的动、静触头开距大于消弧辅助触点的动、静触头开距，其特征是消弧辅助触点C_1-2的两个动触头(7)和(7-1)分别安装在动触桥(8)和(8-1)上，动触桥(8)和(8-1)固定在绝缘子(10)上后通过弹簧(13)安装在固定帽(11)和卡簧(9)之间，动触桥(8)和(8-1)之间串联双向可控硅BCR1后与主触点并联；它还包括一个控制双向可控硅的逻辑控制电路。

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