[發明專利]無電弧斷電電力開關

有效

• 申請號: 01108809.5
• 申請日: 2001-02-22
• 公開（公告）號: CN1372283A
• 公開（公告）日: 2002-10-02
• 發明（設計）人: 王振民
• 申請（專利權）人: 王振民
• 主分類號: H01H9/30
• 分類號: H01H9/30;H01H9/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種電力開關。

在電力領域中，開關關斷電源時，觸頭間隙中會產生電弧，它不但影響開關的使用壽命，而且會釀成預想不到的事故。本發明針對這一問題，利用電容器特性，提出一種無電弧斷電電力開關。

說明書附圖說明如下：

圖1是本發明總體構思原理圖，圖中1是開關連接電源和負載的主觸頭，10是電容續流截斷電路，4是輔助觸頭。

圖2、3分別是本發明直流開關和交流開關結構原理圖，圖中2是電容器，3是整流電橋，6、7是二極管，8是放電電路。

圖4是電容續流截斷電路連接的另一種方式圖，圖中5也是一個主觸頭。

開關斷電起弧的主要原因是觸頭氣隙中電場強度大于介質的絕緣強度，使介質電離，變為導電物質，進行放電，形成電弧。電容器有兩個極好的特性：1、電容器兩端電壓不會突變；2、電容器達到穩態時具有隔斷直流作用。利用這兩個特性可以很好地解決上述問題。

以下闡明無電弧斷電電力開關的原理和結構。如圖1所示，這種開關起限制電弧產生的主要部分是電容續流截斷電路10，該電路與連接電源和負載的主觸頭1并聯，斷電時主觸頭1先分離，電容續流截斷電路再和電路斷開，通電時主觸頭1閉合不遲于電容續流截斷電路和電路連接時刻，電容續流截斷電路可分為直流型和交流型，如圖2所示，對于直流開關，電容續流截斷電路由電容器2和放電電路8并聯構成，它們再并聯在開關連接電源及負載的觸頭1兩端。這種開關不產生電弧的機理是：1當觸頭斷開時，電容器有一個充電過程，其兩端電壓由零逐漸上升，其容量選擇適當，可使觸頭間隙增大過程中，始終大于其兩端電壓可擊穿的距離，因而不會產生電弧。2、電容器和電路斷開時，電容器基本充電飽和，電路中幾乎不存在電流，也不會產生電弧。如圖3所示，對于交流開關，電容續流截斷電路由整流電橋3、電容器2及放電電路8構成，整流電橋的輸入端并聯在開關連接電源及負載的觸頭1兩端，整流電橋輸出端連接電容器2和放電電路8。上述兩種開關，斷電后都都通過放電電路對電容器進行放電，以消除電容續流截斷電路和電路連接時產生電容放電電弧。交流開關增加整流電橋是因為交流電流是雙向的，直接接電容器不會隔斷交流的，采用電橋會使電容器飽和而隔斷電流，達到無弧的目的。其抑制電弧產生機理和直流開關類似，不再贅述。

如圖1、2、3所示，對于電容續流截斷電路，它和電路的連接及分離是通過在它和主觸頭1并聯連接電路中增設輔助觸頭4來實現，該觸頭分離滯后于主觸頭1的分離，閉合不超前于主觸頭1的閉合。

如圖4所示，對于電容續流截斷電路，和電路的連接及分離也可通過增設主觸頭5實現，主觸頭5和主觸頭1在電路中是串聯關系，該觸頭分離滯后于主觸頭1的分離，閉合不超前于主觸頭1的閉合。

如圖2所示，對于連接電感性負載的直流開關，在開關連接負載一端正負極間連接二極管6，二極管正極和負載端負極連接，負極和負載端正極連接。這樣就抑制了負載感應電動勢對電容器的額外充電。

如圖2所示，對于連接的電源電壓波動較大的直流開關，在電容器支路上串聯二極管7，二極管方向和電流方向一致。

如圖2、3所示，對于交流或直流開關中的放電電路由電阻構成，電阻和電容器2可以是固定的并聯連接，也可以通過觸頭在電容續流截斷電路和電路分離后再并聯。

以下是開關中電容選擇實施例，對于直流開關，由于可增加二極管6消除電感反壓，電容的耐壓值不低于電源電壓值，其容量的選擇應使開關觸頭分離過程中，間隙中電場強度小于介質電離的臨界電場強度；對于交流開關，電容耐壓值應考慮負載電感的反壓，應高于電源電壓30％～50％，容量和直流開關選擇相似。

實驗表明這種開關能徹底抑制電弧的產生，并且附加成本很低，是一種理想的電力開關。