CN2085092U

CN2085092U - 交流灭弧电子模块

Info

Publication number: CN2085092U
Application number: CN 91212279
Authority: CN
Inventors: 赵为政
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-03-01
Filing date: 1991-03-01
Publication date: 1991-09-18

Abstract

本实用新型公开了一种交流灭弧电子模块，它主要由电流传感器，单向和双向可控硅组成，并被一体密封在一壳体内。该模块能自动跟踪和转移电器开关通断时的电流，从而消除了电器开关触头间产生的电弧，使其电寿命提高1至2个数量级，并增大开关容量3倍以上。由于该模块自成一体，可独立的和任何电器开关配套使用，组成诸如无弧继电器、无弧接触器等新型混合式电器开关，工作可靠，价格低廉，安装简便，具有重大推广应用价值。

Description

本实用新型涉及一种专用电子模块器件。

电器开关触点的灭弧问题一直是世界各国电器专家致力研究的重要课题。众所周知，电器开关的电寿命远低于其机械寿命，而所谓电寿命实际上就是电器开关触头的寿命。由于触头在通断过程中产生电弧，特别是在大电流和在重感性负荷的分断过程中，电弧的产生尤为严重，这就是所谓的电磨损。由于电磨损比机械磨损严重的多，因此，利用灭弧装置消除电弧以提高电器开关的电寿命是非常必要的。目前，常用的灭弧装置，象磁吹法，弧罩和纵缝灭弧法以及栅片灭弧室等，虽具有一定的灭弧效果，但不能完全消除电弧，且体积大，安装不便。近年来，由于电力电子器件的发展，出现了半导体固态继电器，固态接触器等无触点电器开关，尽管这类固态开关具有无弧通断，寿命长等一系列优点，但由于存在较大的通态压降，功率损耗大，需加散热片，体积大、价格昂贵等。目前还只能用在少数特殊的场合，但固态开关的无弧转换和长寿命的显著特点却受到人们的注目。由此出现了采用半导体功率器件进行通断转换的电子灭弧开关，象西德专利DE2835045“无弧继电器”，美国专利681，478”采用电弧转移方法的电路中断器”，中国专利86107250”交流互补开关”，中国专利87205714“无电弧开关电器”等。这些灭弧开关，把半导体功率器件与有触头电器开关相结合，充分发挥两者的优点，有效的提高了电器开关的电寿命，但这类灭弧开关都需要机械辅助触头以触发或接通半导体功率器件，实现开关接通时，半导体功率器件先导通，开关主触头后接通，而开关关断时，开关主触头先断开，半导体功率器件后关断的动作顺序，这样就存在如下缺陷：

1、必须设计专门的符合上述顺序具有辅助触头的开关电器，从而使电器开关生产工艺复杂，增加了成本。

2、在长期工作中，辅助机械触头的通断时间可能会改变，使动作顺序发生变化，导致灭弧效果失效。甚至损坏半导体功率器件，使电器开关的可靠性降低。

3、必须和专门设计的电器开关配套生产专门的灭弧开关，而不能应用在已广泛生产和正在使用的一般电器开关上。

本实用新型的目的就是要提供一种独立的交流灭弧装置，它以专用的电子模块形式出现，可克服现有无弧开关的不足。

本实用新型的灭弧功能是这样完成的：参见附图一、附图二，它主要由电流传感器CT，单相可控硅TH₁，双向可控硅TH₂组成，其特征在于：由上述构成的灭弧电路被一体密封在壳体V内。当电器开关触头CJ接通瞬间，有电流流过互感器CT，其输出信号通过电容C₁滤波和R₁限流触发单向可控硅TH₁，使双向可控硅TH₂导通，将触头接通瞬间的跳动电流迅速转移到双向可控硅TH₂，从而避免了触头CJ接通电弧的产生。触头CJ完全闭合后，双向可控硅TH₂两主电极被短路（只有CJ触头间极低的导通压降），尽管TH₁的控制极仍存在触发电流，但双向可控硅TH₂此时处于关断状态，负载电流全部经CJ触头间流过。当CJ触头分断时，由于C₁通过R₁放电使TH₁维持导通一极短时间，双向可控硅TH₂又立即导通，电流又从CJ触头转移到双向可控硅，在电流自然过零后，双向可控硅自行关断，从而又消除了CJ触头分断时产生的电弧。这种电流型触发方式具有自动跟踪电流变化，快速转移电流的特点。灭弧效果非常好。由于双向可控硅TH₂仅在通断转换时瞬时导通，一般开关接通时导通时间不大于1～2毫秒，开关断开时不大于10毫秒，因此双向可控硅的通态电流只要选择为实际通断负载电流的1／3～1／5就可以相当可靠的工作，也无需加散热片。小电流单向可控硅TH₁的采用，大大提高了双向可控硅TH₂的触发灵敏度，因此，电流传感器CT可用小型铁氧体磁环，一次侧，即电源相线直接从磁环中穿过，二次侧也只需浇200匝左右即可通用，而不管电流大小，便于生产，减小了体积。电容C₁和电阻R₁不仅有抗干扰和滤波限流作用，同时还组成了无弧转移宽度角电路，其时间常数为交流电源周期的1／10～1／4。太小了灭弧效果差，太大了将使TH₂持续到下半个周期才关断，从而要选择通态电流较大的双向可控硅，增加了成本。电容C₂和电阻R₄组成了常用的可控硅元件的RC吸收回路，压敏电阻R_u是防止电网过电压或雷击使双向可控硅损坏。R₃可选用200Ω耐压300伏的金属膜电阻，R₄为50Ω的碳膜电阻。

附图2和附图3是本灭弧电子模块的两种实际封装形式。附图2是用于三相电源的灭弧模块，特别适合与三相接触器配套使用，安装时，三根相线分别穿过CT₁、CT₂、CT₃三个磁环，再把模块接线端K₁K₁，K₂K₂，K₃K₃分别并接在电器开关的三个触头CJ₁CJ₂CJ₃上即可。附图3是一种用于单相电源电器开关的灭弧模块，为了便于在印制板上安装，壳体多引出了相线引脚L，壳体内也就增加了从L端到K端的引线（见附图1电路图中的虚线），这样，模块的3个引脚可直接安装在印制板上，非常方便。

实验和测试表明，上述结构形式的灭弧电子模块，具有非常理想的灭弧效果，在几倍于电器开关额定电流的情况下，能完全消除触头间的电弧，可使电器开关的电寿命提高10至100倍，即提高了1至2个数量级，使电器开关的电寿命与机械寿命一致，并使开关触头容量增大3至5倍以上，而在相同的性能指标下，则可大大降低电器开关的材料消耗，尤其是触头的贵金属消耗，同时可简化电器开关的结构。特别是本灭弧电子模块的独特形式，不需任何辅助装置，工作稳定可靠，生产工艺简单，价格低廉，安装方便，可独立的和任何电器开关配套组装或配套使用，构成诸如无弧继电器、无弧接触器等新型的混合式电器开关，广泛推广应用，将产生显著的社会和经济效益。

Claims

1、一种交流灭弧电子模块，它主要由电流传感器CT，单向可控硅TH₁，双向可控硅TH₂组成，其特征在于：由上述构成的灭弧电路被一体密封在壳体V内。

2、根据权利要求1所述的电子模块，其特征在于：双向可控硅TH₂的两主电极被引出壳体V外作为并接电器开关触头CJ的接线端KK。

3、根据权利要求1所述的电子模块，其特征在于：电流互感器CT为铁氧体磁环，其一次线圈，即电源相线直接从磁环中穿过。

4、根据权利要求1所述的电子模块，其特征在于：C₁和R₁组成了无弧转移宽度角电路，其时间常数为交流电源周期的1／10～1／4。