CN220208763U - 自触发式灭弧的智能开关 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种自触发式灭弧的智能开关，包括：导体，用于承载主回路电流；切断装置，用于切断所述导体；爆炸激励装置，用于通过爆炸推动所述切断装置以切断所述导体；以及并联支路，其与所述导体并联并具有串联的压控模块和灭弧器件。所述压控模块被设置为在其两端电压低于阈值时保持断开并且在其两端电压高于或等于所述阈值时导通；所述灭弧器件用于在并联支路导通时熔断并灭弧。本实用新型的自触发式灭弧的智能开关实现了当主回路被切断时，若主回路中有电流，则并联支路自动触发导通，安全灭弧；若主回路电流为零，则并联支路保持断开，进而整个电路完全断开，保证了系统的安全。
Description
技术领域
本实用新型属于智能开关领域，尤其涉及一种自触发式灭弧的智能开关。
背景技术
在新能源车领域以及需要快速切断故障电流电路领域，首先出现了以点火管或者微型气体发生器(MGG)等为激励源的各种火药类开断器，也被称为智能开关，其可以根据故障电流大小由外部驱动切断主回路，在短到几个毫秒的时间内，就能完成断开动作。但是这类智能开关熄灭断开主回路时产生的电弧的能力比较弱。
因此，随后又出现了火药类开断器和传统热熔类保护器并联的方案来兼顾快速断开主回路和灭弧。这种能灭弧的智能开关的工作原理是：并联的传统热熔类保护器件的电阻比主回路电阻高1-2个数量级，由此当正常工作时，电流几乎都流经主回路；而当主回路因故断开时，主回路电流迅速切换到并联支路，经过热熔类保护器件来实现快速灭弧。
实用新型内容
根据本实用新型的一个方面，提供了一种自触发式灭弧的智能开关，包括：
导体，用于承载主回路电流；
切断装置，用于切断所述导体；
爆炸激励装置，用于通过爆炸推动所述切断装置以切断所述导体；以及
并联支路，其与所述导体并联并具有串联的压控模块和灭弧器件，所述压控模块被设置为在其两端电压低于阈值时保持断开并且在其两端电压高于或等于所述阈值时导通，并且所述灭弧器件用于在并联支路导通时熔断并灭弧。
根据本实用新型的自触发式灭弧的智能开关，优选地，所述压控模块包括至少一个压控元件。
根据本实用新型的自触发式灭弧的智能开关，优选地，所述压控元件为气体放电管、火花间隙、压敏电阻或稳压二极管。
根据本实用新型的自触发式灭弧的智能开关，优选地，所述导体包括导体预断口。
根据本实用新型的自触发式灭弧的智能开关，优选地，所述导体预断口通过在所述导体上切除一部分材料，使其所在位置的导体横截面积变小而形成。
根据本实用新型的自触发式灭弧的智能开关，优选地，所述切断装置的一端与爆炸激励装置面接触，另一端与导体预断口点接触或线接触。
根据本实用新型的自触发式灭弧的智能开关，优选地，所述切断装置由绝缘材质制成。
根据本实用新型的自触发式灭弧的智能开关，优选地，所述绝缘材质为PA66、PA6、PC、PBT、或者PPS。
根据本实用新型的自触发式灭弧的智能开关，优选地，所述灭弧器件为熔断器或熔丝。
根据本实用新型的自触发式灭弧的智能开关，优选地，所述爆炸激励装置为点火管或微型气体发生器。
基于以上技术方案，本实用新型不仅在主回路有电流时切断主回路能够安全灭弧，而且在主回路电流为零切断主回路时能够将电路完全断开，进一步保证了系统安全。
附图说明
以下参照附图对本实用新型实施例作进一步说明，其中：
图1为根据本实用新型自触发式灭弧的智能开关的结构示意图。
具体实施方式
为了更好地了解本实用新型的目的、技术方案及优点，下面结合附图，通过具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
我们发现，火药类开断器并联热熔类保护器件的连接方式存在一个问题—如果在主回路电流为零时切断主回路，并联的支路仍旧连通，导致整个电路并没有完全断开。
并且，在新能源应用领域，在某些特殊场景，会出现即使主回路电流为零，也需要切断主回路并使电路完全断开的情况，这时单纯的火药类开断器和传统热熔类保护器并联的方案并不能满足需要。
因此，本实用新型提供了一种自触发式灭弧的智能开关，参见图1。从图中可以看到，其包括导体102，位于导体102上的导体预断口103，所述导体102为主回路的一部分；还包括与导体102并联的并联支路，所述并联支路上设置有串联连接的压控模块104和灭弧器件105；在与导体102延伸方向相垂直的方向上，正对导体预断口103的位置设有切断装置101，所述切断装置101的一端优选与导体预断口103所在的位置接触，另一端与爆炸激励装置106接触。
导体102用于构成主回路电流的通路，其材质可以为金银铜铝铁以及各种金属合金。为了更容易切断，可以在导体102上切除一部分材料，使得该处的横截面积变小，形成导体预断口103。优选的，该预断口103为锥形，并设置在导体102上与切断装置101相对的一侧。
切断装置101的作用是切断导体102，使主回路从导通状态变成断开状态并使该断开状态保持。为了快速切断导体，切断装置101与导体102直接相接触，因此，切断装置101可采用绝缘材料，如PA66、PA6、PC、PBT、PPS等合成材料。切断装置101的一端与爆炸激励装置106面接触，且接触面积尽量大，以在相同的气体压强下获得更大的推力；切断装置101的另一端与导体预断口103所在的位置接触，且接触面积应尽量小，优选点接触或线接触，以在相同压力作用下获得更大的压强。
爆炸激励装置106可以为点火管或微型气体发生器，其通电后可快速产生大量气体，推动切断装置101向导体预断口103所在的位置快速移动。
灭弧器件105属于热熔器件，可以是熔断器或熔丝，其作用是当并联支路导通，主回路电流从并联支路流过时，快速熔断，断开并联支路，消耗电能实现灭弧。
压控模块104的作用是当弧电压超过其预先设计的工作电压时导通，使主回路电流流经并联支路，经由灭弧器件105灭弧，其它时间保持断开。这样，当主回路没有电流而被切断时，因为没有产生弧电压，压控模块不会导通，并联支路保持断开，保证了整个并联支路的电路是不导通的。根据实际应用需要，可以将几种压控元件组合使用，也可以将同一种类的压控元件组合使用，还可以单独使用一个压控元件。常用的压控元件有气体放电管、火花间隙、压敏电阻以及稳压二极管。
气体放电管采用陶瓷密闭封装，内部有两个或数个带间隙的金属电极，充以惰性气体。当加到两电极端的电压不能使气体放电管内的气体击穿时，气体放电管电阻极高，处于断开状态；当加到两电极端的电压能够使气体放电管内的气体击穿时，气体放电管开始放电，由高阻变成低阻，进入导通状态，使其所在的电路连通。
火花间隙包括两个导体构成的电极，两个电极之间有一间隙，间隙中可含有气体，当两导体之间的电压低于间隙气体的崩溃电压时，气体处于绝缘状态，电阻极高，使其所在电路断开；当两导体之间的电压高于间隙气体的崩溃电压时，气体会发生游离，两导体间产生电火花，其电阻大幅下降，使其所在电路导通。
压敏电阻的阻值受加载在其两端的电压控制，当加载在其两端的电压低于它的阈值时，流过它的电流极小，相当于一个阻值极大的电阻，使其所在的电路断开；当加载在其两端的电压超过它的阈值时，流过它的电流激增，相当于阻值极小的电阻，使其所在的电路导通。
稳压二极管在做电路开关使用时，利用的是其反向击穿特性。当加载在其两端的电压低于反向击穿电压时，反向电阻很大，反向电流极小，其所在电路相当于断开；当加载在其两端的电压高于反向击穿电压时，反向电阻降至很小值，反向电流增大，其所在电路导通。
自触发式灭弧的智能开关的工作原理如下：外部信号驱动爆炸激励装置106后，产生的爆炸气体推动切断装置101向导体预断口103的方向移动，当主回路中有电流时，导体102被切断后，在导体预断口103处产生弧电压。由于并联支路与导体并联，该弧电压同时施加在压控模块104的两端，当其超过压控模块104预设的电压时，压控模块104导通，主回路电流流过并联支路，灭弧器件105工作，消耗电能，完成灭弧；当主回路中没有电流时，导体102被切断后，没有弧电压产生，压控模块104不会导通，将保持断开状态，并联支路断开，整个电路保持断开。
本实用新型实现了当主回路被切断时，若主回路中有电流，则并联支路的压控模块在弧电压的作用下自动触发闭合，并联支路连通，灭弧器件安全灭弧；若主回路电流为零，则并联支路保持断开，进而整个电路完全断开，保证了系统的安全。
虽然本实用新型已经通过优选实施例进行了描述，然而本实用新型并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本实用新型范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。
Claims (10)
1.一种自触发式灭弧的智能开关，其特征在于，包括：
导体，用于承载主回路电流；
切断装置，用于切断所述导体；
爆炸激励装置，用于通过爆炸推动所述切断装置以切断所述导体；以及
并联支路，其与所述导体并联并具有串联的压控模块和灭弧器件，所述压控模块被设置为在其两端电压低于阈值时保持断开并且在其两端电压高于或等于所述阈值时导通，并且所述灭弧器件用于在并联支路导通时熔断并灭弧。
2.根据权利要求1所述的自触发式灭弧的智能开关，其特征在于，所述压控模块包括至少一个压控元件。
3.根据权利要求2所述的自触发式灭弧的智能开关，其特征在于，所述压控元件为气体放电管、火花间隙、压敏电阻或稳压二极管。
4.根据权利要求2所述的自触发式灭弧的智能开关，其特征在于，所述导体包括导体预断口。
5.根据权利要求4所述的自触发式灭弧的智能开关，其特征在于，所述导体预断口通过在所述导体上切除一部分材料，使其所在位置的导体横截面积变小而形成。
6.根据权利要求4所述的自触发式灭弧的智能开关，其特征在于，所述切断装置的一端与爆炸激励装置面接触，另一端与导体预断口点接触或线接触。
7.根据权利要求1所述的自触发式灭弧的智能开关，其特征在于，所述切断装置由绝缘材质制成。
8.根据权利要求7所述的自触发式灭弧的智能开关，其特征在于，所述绝缘材质为PA66、PA6、PC、PBT、或者PPS。
9.根据权利要求1所述的自触发式灭弧的智能开关，其特征在于，所述灭弧器件为熔断器或熔丝。
10.根据权利要求1所述的自触发式灭弧的智能开关，其特征在于，所述爆炸激励装置为点火管或微型气体发生器。
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