CN87203659U - 机械开关互补组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种用于将现有交流接触器改制成互补接触器的互补组件。在绝缘材料的壳体内封装双向可控硅、时序控制和保护二端网络等互补元件，并装上受接触器动触头臂控制的时序控制开关和同双向可控硅两端电联接的金属安装支架。用这种组件代替原有的灭弧罩，用螺钉将安装支架同接触器静触头簧片固定在一起，就构成了互补接触器。使用该组件可使接触器通断过程均无电弧，彻底消除电磨损，触头寿命成倍提高，明显减少停工检修时间。

Description

机械开关互补组件

本实用新型提出了一种用于将普通机械开关构成互补开关的组件；属于开关的消弧或灭弧装置。

互补开关是将半导体开关元件同机械开关并联，使半导体开关领先于机械开关导通、滞后于机械开关截止，从而使开关实现无电弧通断的电切换装置。目前比较可靠的是并联反向电压控制型的互补开关，这种互补开关具有下列基本特征：

1、有一个具有二对触点的机械开关，并且这两对触点相互反相联动；

2、在该机械开关的一对触点（主触点，或称之为主开关）上并联有一个半导体开关元件，在主要用于交流场合的互补开关中，该元件一般是一个双向可控硅装置TRIAC；

3、该机械开关的另一对触点（辅助触点，或称之为时序控制开关）接在TRIAC的第二主端子和门极之间；

4、在TRIAC第一主端子和门极之间，接有一个时序控制回路。一般地说，该控制回路是一个二端网络，或者至少可以等效为一个二端网络，用于将TRIAC第一主端子的电压引向门极。

在已有技术中，美国专利US－03389301、西德专利DE－2835045A1、中国发明专利申请第86107250号和中国实用新型专利申请第86207476号，均描述了这种互补开关。

这种类型的互补开关的工作情况是相当巧妙的，以常开（动合）型互补开关为例：

在开关分断状态时，主触点对（主开关）断开，与之反相联动的辅助触点（时序控制开关）闭合。此时由于时序控制开关将TRIAC门极短路，TRIAC不导通，互补开关处于分断状态。

在欲使这种互补开关闭合的时候，主触点和与之反向联动的辅助触点同时动作，前者开始向闭合状态过渡，后者开始分断的过程。由于辅助触点必然先于主触点的闭合而分断，TRIAC因门极电位升高而进入导通状态，主触点随后闭合。由于主触点闭合时其两端电压仅为一个双向可控硅的管压降，所以不会产生电弧。

互补开关分断时，主触点首先断开。由于辅助触点尚未进入闭合状态，TRIAC又进入导通状态，吸收主触点的电弧能量，使之在无电弧状态下分断。

然后，辅助触点完成闭合过程，再次将门极短路，TRIAC在外加电压过零时自然关断。

这种类型的常闭（动断）型互补开关的工作情况与上述过程相反，不难分析得知。

但是，已有技术文献中给出的实施方案都是将机械开关和全部互补元件（在本申请中，将半导体开关元件、时序控制开关和控制回路统称为互补元件）封装在同一个壳体中，因此，生产者不得不重新设计整个开关。中国实用新型专利申请第87202791号提出了互补组件的概念。它将互补元件封装在一个壳体中形成一个整体，壳体外面带有便于同机械开关体相应部位装配的固定件。该申请将这种组件称之为静触点组件，它能够方便地将现有汽车继电器改制为互补继电器。但是该申请仅仅提供了用于改装现有汽车继电器的实施例，而没有提供适用于现有交流接触器的互补组件。另外，该申请采用的是半互补方式，没有辅助触点，因而也未能解决时序控制开关（也就是辅助触点）应当如何安排的问题。

本实用新型的任务是提出一种适合将现有交流接触器，尤其是CJ系列交流接触器改制成互补接触器的互补组件。

能够实现上述任务的互补组件构成如下：有一个绝缘材料的壳体，壳体上带有固定件，以便同开关（例如交流接触器）的相应部位固定，壳体内部装有互补元件，本实用新型的特征是，所说的固定件是位于壳体两端的安装支架［2］，封装在壳体内的半导体开关元件的两个主端子通过安装支架同主触点［5和6］电连接，壳体的下部装有与主触点状态相反的时序控制开关［3与9，或者16］，该开关的闭合与分断受动触点臂［4］的控制。

所说的半导体开关对于交流接触器来说，一般是指双向可控硅（TRIAC）；所说的壳体显然应当具有能够同与之互补的交流接触器相配合的形状；所说的固定件具有能够同交流接触器装配的结构。在本实用新型中，互补组件被安装在接触器的顶部，所以，壳体两端的固定件应当能够同定触点簧片上的紧固螺孔或者压线螺孔相配合进行固定。

本实用新型的互补组件特别适合于目前广泛使用的CJ系列交流接触器的消弧；也就是说，利用本实用新型的互补组件，很容易将现有交流接触器改制成无电弧的互补接触器。改制的办法是相当简单的，只要将本实用新型互补组件的安装支架用螺钉固定在交流接触器的静触点紧固螺孔或者压线螺孔上便可以使用了，丝毫不用改变原有接触器的结构。安装这种互补组件的交流接触器，可完全消除触头烧蚀现象，使触头寿命提高到大于接触器的机械寿命（或者说使触头的电寿命等于其本身的机械寿命），接点压降可明显下降，接触可靠性大为提高。本实用新型立足于现有交流接触器的改造，使生产者和用户不必改变接触器的结构，只要将如上所述的互补组件装在现有交流接触器上，便可将之改造成电弧的互补接触器。

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的具体构成。本申请包括七帧附图；图1、3、5和图2、4、6分别表明了本实用新型的一种具体实施方式。其中图1和图2是安装本实用新互补组件后的CJ系列交流接触器［8］的侧视图。图3和图4是二种互补组件的剖视图，它表明了各个互补元件的安装位置。图5和图6表明了接触器吸合后，互补组件的情况。图7是适合多相接触器使用的整体型互补组件的斜视图，是本实用新型的一个比较好的实施例。以下分别对照附图的标号加以说明。

图1是一个用机械式时序控制开关（由触点簧片［3和9］构成）实现时序控制的互补组件，安装在一个CJ系列互补交流接触器［8］的顶部。位于该组件两端的固定件是一种下端带有向内弯的折脚［22］的金属安装支架［2］，折脚上设有安装孔，用来借助原有的静触点紧固螺钉［7］同接触器体［8］固定。本实施例采用的是图3所示的互补组件，这种互补组件的结构在图3和图5中可以清楚地了解到。该互补组件包括一个绝缘体的壳体［1］，在其内部安装着全部互补元件双向可控硅［11］、电阻［12］和电容［13］；所说的时序控制开关由机械触点［3和9］构成，安装在壳体［1］下部的外表面上，向下对着控制它的动触点臂［4］。它是常开状态的时序控制开关，由于动触点臂［4］的压迫作用使之在接触器处于分断状态时处于闭合状态，将双向可控硅门极同第二主端子短路。制做这种开关只须将带有触点的弹性簧片固定在壳体底面上稍作调整，使之处于常开状态，在动触点臂［4］的压迫下能够闭合，动触点臂下移时能够断开就行了。双向可控硅［11］的两个主端子通过金属制成的支架［2］同静触点［6］相连接，借助螺钉［7］将它固定在静触点簧片的紧固螺孔上。本实施例所涉及的电路原理与已有技术是完全相同的。其中的时序控制回路与中国发明专利申请第86107250号和中国实用新型专利申请第86207476号描述的控制回路一样，是一个电阻［12］电容［13］串联回路。图3和图5清楚地表明了本实施例的工作过程。

在阻断状态，主触点［5和6］分开，动触点臂［4］压迫时序开关的触点［3］，使它同触点［9］闭合，封锁双向可控硅［11］的门极，使其可靠关断（图3），并将电阻电容回路接在双向可硅的两个主端子之间。当动触点臂［4］下移时，触点［3］与触点［9］断开，接触器开始接通的过程，此时双向可控硅［11］首先导通，然后主触点［5和6］闭合；由于主触点闭合时的端电压仅为一个双向可硅的管压降，所以不会产生电弧，图5表明了开关闭合后的状态。接触器分断时，动触点臂［4］开始上移，随着其两端的电压的升高，双向可控硅又进入导通状态，吸收电弧能量，使主触点［5和6］在无电弧的情况下断开；当动触点臂［4］移到上止点时，又将时序控制开关的触点［3和9］压向闭合，使可控硅门极与第二主端子短路，双向可控硅在其两端电压自然过零后关断。图中的螺钉［7］是用来将互补组件同交流接触器连接的，它旋入静触点簧片的紧固螺孔中，便可将互补组件同接触器可靠连接和固定。

图2是本实用新型的另一个比较好的实施例，它提供了一种用干簧管作为时序控制开关的方案。图4表明了这种互补组件的内部结构。本例的时序控制开关是一个常开状态的干簧管［16］，在接触器动触点臂［4］上装有一块永磁体［10］。在该永磁体的作用下干簧管［10］在主触点［5和6］断开时处于闭合状态。这个实施例的结构与第一个实施例基本相同，区别仅在于后者用一个干簧管代［16］替了前者的机械时序开关［3和9］。这一方案的好处是干簧管为非接触控制，而且体积小、可靠性好。由于可以间接驱动，因此允许将时序开关封闭在互补组件的壳体［1］内，这样使互补组件的结构更加紧凑，使用中不用担心碰坏时序开关的问题，工作也更加可靠。本实施例的工作情况也与前一实施例相似，不同的是机械触点的动作为干簧管簧片的动作所代替。

主触点［5和6］处于分断状态时，动触点臂［4］位于上止点，干簧管［16］在永磁体［10］的作用下，两个常开的簧片［14和15］处于闭合状态（图4），将双向可控硅［11］的门极同第二主端子短路，使它可靠截止。主触点闭合时，动触点臂［4］下移，干簧管［16］的簧片［14和15］分开，双向可控硅［11］导通，主触点［5和6］在无电弧状态下闭合（图6）。为保证永磁体能可靠地控制干簧管，干簧管的安装位置沿其轴向偏离永磁体一段距离比较有利。对于不同的干簧管和永磁体，合适的距离不难通过试验确定，一般地说，该距离在5～8毫米左右比较合适。

对于三相或多相交流接触器，可以采用三个相互独立的、每个对应一相的互补组件；但是，更好的方案是采用一个整体的互补组件。图7表明了这种互补组件的结构。所谓整体的互补组件，是将全部互补元件［11、12和13］封装在同一个罩形的壳体［20］内，分别用包覆在罩形壳体内的金属安装支架［21］引出，同每一相的静触点簧片固定。为了便于固定，安装支架［2］的下端向外弯折，形成外折脚［18］，在每一个外折脚上开有安装孔［17］。利用这些孔，借助于接触器两边的六个压线螺钉［19］，可以牢固地将这种互补组件同接触器固定。这样安排的优点是：安全性更好，结构更加紧凑，安装更加方便。这样的互补组件有点象现有CJ系列交流接触器的灭弧罩，在已有的交流接触器上换用整体型互补组件是相当方便的，只要拆下原有的灭弧罩，装上互补组件，并用两边的压线螺钉加以固定就行了。

本实用新型特别适于对现有交流接触器进行改造。改造后的互补接触器，既使在其它部分不作改动的情况下，使用寿命也可成倍提高，通断过程均无电弧产生，整个寿命周期中不必更换触头，可明显减少停工检修时间。

Claims (5)

1、一种机械开关的互补组件，尤其是适用于CJ系列交流接触器的开关互补组件，包括壳体[1]、封装在壳体内的互补元件[11、12和13]以及固定件，本实用新型的特征在于：所说的固定件是位于壳体两端的安装支架[2]，该安装支架同封装在壳体内的双向可控硅的两个主端子电连接，壳体[1]的下部装有与主触点[5和6]状态相反的时序控制开关[3与9，或者16]，该开关受动触点臂[4]的控制。

2、如权利要求1所述的互补组件，其特征是：所说的时序控制开关由机械触点〔3和9〕构成，安装在壳体〔1〕下部的外表面上，为常开状态，在动触点臂〔4〕的压迫下在主触点〔5和6〕断开时为闭合状态。

3、如权利要求1所述的互补组件，其特征是：所说的时序控制开关是一个常开状态的干簧管〔16〕，在接触器动触点臂〔4〕上装有一块永磁体〔10〕，在该永磁体的作用下干簧管〔10〕在主触点〔5和6〕断开时处于闭合状态。

4、如权利要求3所述的互补组件，其特征是：干簧管〔16〕安装在壳体〔1〕的内部，沿管的轴线偏离磁体〔10〕，比较好的偏移量为5～8毫米。

5、如权利要求1～4任何一项所述的互补组件，其特征是：对于多相交流接触器，将多套互补元件〔11、12和13〕封装在同一个罩形的壳体〔20〕内，分别用包覆在该壳体内的金属安装支架〔21〕引出。所说的安装支架的下端向外弯折形成外折脚〔18〕，该外折脚上有孔〔17〕，利用该孔和接触器上的压线螺钉〔19〕将所说的互补组件固定在接触器上。

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