CN1184657C - 一种微功耗无弧开关及控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微功耗无弧开关及控制电路技术方案。该方案主要包括内腔真空的开关壳体、上电极和下电极以及水银，特点是在壳体内有下端插在水银内的活动电极，上端固定有内磁铁，与内磁铁对应的壳体外有外磁铁固定在外磁铁固定框内，外磁铁固定框与外磁铁推拉架和电磁铁推拉杆固定连接，电磁铁推拉杆与电磁铁铁芯固定连接，在电磁铁铁芯周围有开关合控制线圈(L2)和开关断控制线圈(L3)。(L2)和(L3)在控制电路的控制下工作，控制电路是单相电的控制电路，控制电路通过开关断磁铁按钮(T1)控制干簧管(GK1)和(GK3)和开关通磁铁按钮(T2)控制干簧管(GK2)和(GK5)的通断，干簧管的通断控制可控硅的导通，可控硅又控制(L2)和(L3)有、无电，从而控制开关的通、断。

Description

一种微功耗无弧开关及控制电路

所属技术领域：

本发明涉及的是电源开关和控制开关的电路，尤其是一种微功耗无弧开关及控制电路。

背景技术：

在现有技术中，公知的技术是带有真空灭弧室的开关，该真空灭弧室开关在分合闸时需要很大的动力，而且，机械结构也复杂笨重，制造成本较高，特别是在要求快速分合开关时，机械结构的精度必须很高，驱动功率也必须足够大才可能实现，这是现有技术所存在的主要问题。

发明内容：

本发明是针对现有技术所存在的不足，而提供一种用微小的动力来控制较大开关电流的，微功耗无弧开关及控制电路技术方案。

本方案是通过如下技术措施来实现的：

微功耗无弧开关主要包括有内腔为真空的圆柱形绝缘开关壳体，在开关壳体上有上电极和下电极，在开关壳体内装有水银，本方案的特点是在所述的开关壳体内有一个活动电极，该活动电极的下端插入在水银内，活动电极在水银面的上端固定有内磁铁，与内磁铁对应的开关壳体外壁有外磁铁，所述的外磁铁可沿开关壳体外壁上下移动，并固定在外磁铁固定框内，外磁铁固定框与一外磁铁推拉架固定连接，在外磁铁推拉架的底端面固定连接有电磁铁推拉杆，该电磁铁推拉杆固定连接有一电磁铁铁芯，电磁铁铁芯外有一磁铁壳体，在电磁铁壳体内的电磁铁铁芯周围与电磁铁铁芯同轴在电磁铁壳体内的上部有开关合控制线圈L2，与电磁铁铁芯同轴在电磁铁壳体内的下部有开关断控制线圈L3。本方案的具体特点还有，所述的内磁铁是一个环形的磁环。所述的外磁铁也是一个环形的磁环。所述的活动电极在内磁铁的上端还固定有导向滑块。所述的外磁铁推拉架的底部内表面还固定连接有吸合磁铁并与其上的定位磁铁对应。

本方案的微功耗无弧开关用控制电路是，在单相输入的相线A输入端串接一个双向可控硅SG1，同时经第一电阻R1串接两并联的第一、第二干簧管GK1、GK2后接双向可控硅SG1的控制端，SG1的输出与零线间并接有变压器B的初级和第二整流桥Z2，变压器B的次级输出接一个12V的第一整流桥Z1，第一整流桥Z1输出的12V正端和12V负端之间，并接有第一电容C1、第二电阻R2，第一可控硅BG1与第四电阻R4串联，再并联于第一整流桥Z1输出端，开关线圈L1与的第二可控硅BG2串联，再并联于第一整流桥Z1输出端，第一可控硅BG1的负端又经串联的第三电阻R3和第二电容C2接12V负端，第三电阻R3和第二电容C2的接点与第二可控硅BG2的控制端连接；所述第二整流桥Z2的输出，负端接地，正端串接两个二极管D1、D2后接12V负端，与两二极管D1、D2并联有一个电位器W，其电位器W动点经第三干簧管GK3接第一可控硅BG1的控制端，在12V负端与地之间并联有第六电阻R6、第三电容C3、开关合控制线圈L2与第三可控硅BG3串联，再并联于12V负端与地之间，开关断控制线圈L3与第四可控硅BG4串联，再并联于12V负端与地之间，开关合控制线圈L2与第三可控硅BG3的接点经第五电阻R5串接第五干簧管GK5接第三可控硅BG3的控制端，开关断控制线圈L3与第四可控硅BG4的接点经第七电阻R7串接第四干簧管GK4接第四可控硅BG4的控制端，开关线圈L1与第四干簧管GK4在相邻的位置上安装；另外，还有开关断磁铁按钮T1控制第一干簧管GK1和第三干簧管GK3的通断，开关通磁铁按钮T2控制第二干簧管GK2和第五干簧管GK5的通断。开关断磁铁按钮T1控制第一干簧管GK1和第三干簧管GK3的通断的顺序是先接通第一干簧管GK1后接通第三干簧管GK3。开关通磁铁按钮T2控制第二干簧管GK2和第五干簧管GK5的通断的顺序是先接通第二干簧管GK2后接通第五干簧管GK5。

本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于该方案中，在开关壳体内有一个活动电极，该活动电极的下端插入在水银内，活动电极在水银面的上端固定有内磁铁，与内磁铁对应的开关壳体外壁有外磁铁，所述的外磁铁可沿开关壳体外壁上下移动，这一结构，当外磁铁上、下移动时，必然将吸引内磁铁随着上、下移动，内磁铁的移动就将带动活动电极移动，活动电极向上移动时，就会与上电极接触，而活动电极又通过水银与下电极电连接，这样上电极就会与下电极接通，使开关合闸接通供电电路；活动电极向下移动时，就会与上电极断开，使开关断闸停止供电，因此，外磁铁的移动，就可控制开关的通断。外磁铁又是固定在外磁铁推拉架上，外磁铁推拉架通过电磁铁推拉杆与电磁铁铁芯连接，电磁铁铁芯又在开关合控制线圈L2和开关断控制线圈L3的控制下移动，当开关合控制线圈L2有电时，电磁铁铁芯向上移动，推动外磁铁推拉架带动外磁铁向上移动，外磁铁向上移动吸引内磁铁也向上移动，将开关接通；当开关断控制线圈L3有电时，电磁铁将向下移动，带动外磁铁推拉架和外磁铁向下移动，外磁铁向下移动吸引内磁铁也向下移动，将开关断开。开关合控制线圈L2和开关断控制线圈L3的有电或无电，则是受开关控制电路的控制，该开关控制电路是控制单相电路的，如果是三相电，则需要三个开关控制电路和三个开关，各控制一相。开关控制电路控制开关是由开关断磁铁按钮T1控制接通干簧管GK1和GK3来关断开关，由开关通磁铁按钮T2控制接通干簧管GK2和GK5来接通开关。当开关通磁铁按钮T2按顺序控制接通干簧管GK2和GK5，在干簧管GK2接通时，整流桥Z1和Z2得电有输出电压，开关合控制线圈L2和串联的可控硅BG3两端有电压，在干簧管GK5接通后，可控硅BG3被导通，开关合控制线圈L2通电，开关合控制线圈L2有电，则使开关上的电磁铁铁芯被向上移动，使开关的活动电极与上电极接触闭合，开关导通，同时，在外磁铁推拉架上的吸合磁铁与定位磁铁吸合，保持了外磁铁的位置，使开关一直处于导通状态；当开关断磁铁按钮T1按顺序控制接通干簧管GK1和GK3，在干簧管GK1接通时，整流桥Z1和Z2得电有输出电压，由D1、D2、W、R6和C3组成峰值信号采样电路，C3可稳压在Z2整流并经D1和D2降压后的峰值，而电位器W的动点电位总要高出Z1的12V负端电位，用以在电源峰值时导通可控硅BG1，故调整W的动点即可调整电路的灵敏度；在干簧管GK3接通时，又处在电源的峰值时，可控硅BG1被导通，BG1的输出经R3和C2的延时电路，接可控硅BG2的控制端，R3和C2延时的时间正好是在电源的零相位时使可控硅BG2导通，BG2导通，开关线圈L1有电流通过，故L1可使邻近的干簧管GK4闭合导通，GK4闭合使可控硅BG4导通，BG4导通，开关断控制线圈L3有电流通过，这就使开关上的电磁铁铁芯被开关断控制线圈L3吸引向下移动，电磁铁铁芯向下移动，就带动了开关壳体内的活动电极向下移动脱离上电极，使开关断开。由此可见，本发明是在电源的零相位时断电，因此，在断电时不会产生电弧，实现了用微小的动力来控制较大开关电流的目的，故与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明：

图1为本发明微功耗无弧开关具体实施方式的部分剖视结构示意图。

图2为图1微功耗无弧开关的控制电路原理图。

图3为图2中开关断磁铁按钮T1控制干簧管GK1和GK3通断顺序的示意图。

图4为图1中开关通磁铁按钮T2控制干簧管GK2和GK5通断顺序的示意图。

图中1为电磁铁壳体，2为电磁铁推拉杆，3为外磁铁推拉架，4为下电极，5为外磁铁固定框，6为导向滑块，7为活动电极，8为开关壳体，9为上电极，10为内磁铁，11为外磁铁，12为水银，13为定位磁铁，14为吸合磁铁，15为开关合控制线圈L2，16为开关断控制线圈L3，17为电磁铁铁芯。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过一个具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。

通过附图1可以看出，本方案的微功耗无弧开关，主要包括有内腔为真空的圆柱形绝缘开关壳体8，在开关壳体8上有上电极9和下电极4，在开关壳体8内装有水银12，本方案的特点是在所述的开关壳体8内有一个活动电极7，该活动电极7的下端插入在水银12内，活动电极7在水银12面的上端固定有环形的内磁铁10，与内磁铁10对应的开关壳体8外壁有环形的外磁铁11，所述的外磁铁11可沿开关壳体8外壁上下移动，并可吸引环形内磁铁10带动活动电极7上、下移动，使活动电极7可以与上电极9接触或断开，保证了开关的通、断。环形的外磁铁11固定在外磁铁固定框5内，外磁铁固定框5与一外磁铁推拉架3固定连接，在外磁铁推拉架3的底端面固定连接有电磁铁推拉杆2，该电磁铁推拉杆2又与电磁铁壳体1内的电磁铁铁芯17固定连接，电磁铁铁芯17周围与电磁铁铁芯17同轴在电磁铁壳体1内的上部有开关合控制线圈L215，与电磁铁铁芯17同轴在电磁铁壳体1内的下部有开关断控制线圈L316，当开关合控制线圈L215有电流通过时，电磁铁铁芯17将被向上吸引，并推动电磁铁推拉杆2和外磁铁推拉架3带动环形外磁铁11驱动环形内磁铁10向上移动与上电极9连接，使开关接通供电；当开关断控制线圈L316有电流通过时，电磁铁铁芯17将被向下吸引，环形外磁铁11就驱动环形内磁铁10向下移动并与上电极9脱开，使开关切断供电。所述的活动电极7在内磁铁10的上端还固定有导向滑块6，该导向滑块6可以固定在活动电极7上，也可以固定在环形内磁铁10上，其作用都是保障活动电极7能保持直立位置，并可与上电极9能有效的接触。所述的外磁铁推拉架3的底端内面还固定连接有吸合磁铁14并与定位磁铁13对应，用以在开关合闸时保持开关的合闸状态，不再受开关通磁铁按钮T2所处位置的控制。

通过附图2可以看出，本方案的微功耗无弧开关用控制电路是，在单相输入的相线A输入端串接一个双向可控硅SG1，同时该相线输入端经第一电阻R1串接两并联的第一、第二干簧管GK1、GK2后接双向第一可控硅SG1的控制端，SG1的输出与零线间并接有变压器B的初级和第二整流桥Z2，变压器B的次级输出接一个12V的第一整流桥Z1，Z1输出的12V正端和12V负端之间，并接有第一电容C1、第二电阻R2，第一可控硅BG1与串联的第四电阻R4和开关线圈L1与串联的第二可控硅BG2，第一可控硅BG1的负端又经串联的第三电阻R3和第二电容C2接12V负端，第三电阻R3和第二电容C2的接点与第二可控硅BG2的控制端连接；所述第二整流桥Z2的输出，负端接地，正端串接两个二极管D1、D2后接12V负端，与两二极管D1、D2并联有一个电位器W，其电位器W动点经第三干簧管GK3接第一可控硅BG1的控制端，在12V负端与地之间并联有第六电阻R6、第三电容C3，开关合控制线圈L2与第三可控硅BG3串联，再并联于12V负端与地之间，开关断控制线圈L3与第四可控硅BG4串联，再并联于12V负端与地之间，开关合控制线圈L2与第三可控硅BG3的接点经第五电阻R5串接第五干簧管GK5接第三可控硅BG3的控制端，开关断控制线圈L3与第四可控硅BG4的接点经第七电阻R7串接第四干簧管GK4接第四可控硅BG4的控制端，开关线圈L1与第四干簧管GK4在相邻的位置上安装；另外，还有开关断磁铁按钮T1控制第一干簧管GK1和第三干簧管GK3的通断，开关通磁铁按钮T2控制第二干簧管GK2和第五干簧管GK5的通断。开关断磁铁按钮T1控制第一干簧管GK1和第三干簧管GK3的通断的顺序是先接通第一干簧管GK1后接通第三干簧管GK3如图3，这可保证开关断电路先供电后控制。开关通磁铁按钮T2控制第二干簧管GK2和第五干簧管GK5的通断的顺序是先接通第二干簧管GK2后接通第五干簧管GK5如图4，这也为保证开关通电路先供电后控制。

Claims (8)

1.一种微功耗无弧开关，主要包括有内腔为真空的圆柱形绝缘开关壳体，在开关壳体上有上电极和下电极，在开关壳体内装有水银，其特征是：在所述的开关壳体内有一个活动电极，该活动电极的下端插入在水银内，活动电极在水银面的上端固定有内磁铁，与内磁铁对应的开关壳体外壁有外磁铁，所述的外磁铁可沿开关壳体外壁上下移动，并固定在外磁铁固定框内，外磁铁固定框与一外磁铁推拉架固定连接，在外磁铁推拉架的底端面固定连接有电磁铁推拉杆，该电磁铁推拉杆固定连接有一电磁铁铁芯，电磁铁铁芯外有一电磁铁壳体，在电磁铁壳体内的电磁铁铁芯周围与电磁铁铁芯同轴在电磁铁壳体内的上部有开关合控制线圈(L2)，与电磁铁铁芯同轴在电磁铁壳体内的下部有开关断控制线圈(L3)。

2.根据权利要求1所述的微功耗无弧开关，其特征是：所述的内磁铁是一个环形的磁环。

3.根据权利要求1或2所述的微功耗无弧开关，其特征是：所述的外磁铁也是一个环形的磁环。

4.根据权利要求3所述的微功耗无弧开关，其特征是：所述的活动电极在内磁铁的上端还固定有导向滑块。

5.根据权利要求1所述的微功耗无弧开关，其特征是：所述的外磁铁推拉架的底部内表面还固定连接有吸合磁铁并与其上的定位磁铁对应。

6.一种根据权利要求1所述的微功耗无弧开关用控制电路，其特征是：在单相输入的相线A输入端串接一个双向可控硅(SG1)，同时该相输入端经第一电阻(R1)串接两并联的第一、第二干簧管(GK1)、(GK2)后接双向可控硅(SG1)的控制端，双向可控硅(SG1)的输出与零线间并接有变压器(B)的初级和第二整流桥(Z2)，变压器(B)的次级输出接一个12V的第一整流桥(Z1)，第一整流桥(Z1)输出的12V正端和12V负端之间，并接有第一电容(C1)、第二电阻(R2)，第一可控硅(BG1)与第四电阻(R4)串联，再并联于第一整流桥(Z1)输出端，开关线圈(L1)与第二可控硅(BG2)串联，再并联于第一整流桥(Z1)输出端，第一可控硅(BG1)的负端又经串联的第三电阻(R3)和第二电容(C2)接12V负端，第三电阻(R3)和第二电容(C2)的接点与第二可控硅(BG2)的控制端连接；所述第二整流桥(Z2)的输出，负端接地，正端串接两个二极管(D1)、(D2)后接12V负端，与两二极管(D1)、(D2)并联有一个电位器(W)，其电位器(W)动点经第三干簧管(GK3)接第一可控硅(BG1)的控制端，在12V负端与地之间并联有第六电阻(R6)、第三电容(C3)、开关合控制线圈(L2)与第三可控硅(BG3)串联，再并联于12V负端与地之间，开关断控制线圈(L3)与第四可控硅(BG4)串联，再并联于12V负端与地之间，开关合控制线圈(L2)与第三可控硅(BG3)的接点经第五电阻(R5)串接第五干簧管(GK5)接第三可控硅(BG3)的控制端，开关断控制线圈(L3)与第四可控硅(BG4)的接点经第七电阻(R7)串接第四干簧管(GK4)接第四可控硅(BG4)的控制端，开关线圈(L1)与第四干簧管(GK4)在相邻的位置上安装；另外，还有开关断磁铁按钮(T1)控制第一干簧管(GK1)和第三干簧管(GK3)的通断，开关通磁铁按钮(T2)控制第二干簧管(GK2)和第五干簧管(GK5)的通断。

7.根据权利要求6所述的微功耗无弧开关用控制电路，其特征是：开关断磁铁按钮(T1)控制第一干簧管(GK1)和第三干簧管(GK3)的通断的顺序是先接通第一干簧管(GK1)后接通第三干簧管(GK3)。

8.根据权利要求7所述的微功耗无弧开关用控制电路，其特征是：开关通磁铁按钮(T2)控制第二干簧管(GK2)和第五干簧管(GK5)的通断的顺序是先接通第二干簧管(GK2)后接通第五干簧管(GK5)。