[發明專利]用于直流電弧檢測/抑制的方法和設備

在審

• 申請號: 201811045692.6
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN110346694A
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 吳媛媛
• 申請（專利權）人: 矢崎（北美）投資有限公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;H02H9/04
• 代理公司: 北京奉思知識產權代理有限公司 11464
• 代理人: 吳立;鄒軼鮫

一些實施例涉及一種檢測和抑制器件處的直流電弧的設備，并且特別適用于車輛線束。設備可以包括檢測器電路，其電連接至輸入端子和輸出端子以與器件并聯電連接，檢測器電路被配置為當器件在斷開與閉合位置之間操作時，檢測在器件兩端的顯著電壓尖峰。檢測器電路還可以被配置為在檢測到顯著電壓尖峰時發送控制信號。檢測器電路可以包括進行顯著電壓尖峰的檢測和控制信號的發送二者并且直接彼此電連接的多個電路元件。開關電路在接收到控制信號時從器件的電源側向器件的負載側導通電力。

技術領域

一些實施例涉及諸如在汽車線束的環境下的用于直流電弧檢測和/或抑制的方法和設備，然而，可以設想，所公開的實施例可以應用于受益于所公開的技術的使用的任何其他環境中。

背景技術

電弧(還稱為電弧放電)是產生持續放電的氣體的電擊穿。經過介質的電流產生等離子體，該等離子體可產生可見光。電弧放電涉及比輝光放電低的電壓，并且基于電子的從支持電弧的電極的熱電子發射。

電弧由于電子和正離子二者的大約相等的有效溫度而部分區別于輝光放電，而輝光放電涉及具有比電子的熱能少得多的離子。更具體地，電弧與輝光放電的不同之處在于電流密度是高的，并且電弧中的電壓降是低的。實際上，陰極處的電流密度可以高達每平方厘米一兆安。

電弧提供具有最高電流密度的放電，并且僅通過外部電路限制介由電弧的最大電流。電極間距的擊穿電壓是電極之間的壓力、距離和溫度以及電極周圍的氣體類型的綜合作用。

電弧可能發生在直流(DC)電路或交流(AC)電路中，并且能夠通過初始接觸而后被分開的兩個電極而引發。例如，電弧能夠通過分開開關、繼電器或斷路器中的電觸點而產生。電弧是持續的放電，而類似的電火花放電是瞬時的。

當在具有不同電壓的部位之間形成低電阻通道(異物、導電灰塵、水分等)時也能夠產生電弧作用。導電通道能夠有助于電弧的形成。離子化空氣具有接近金屬的高導電率，并且其能夠導通極高的電流，導致短路并且觸發保護裝置(熔斷器和斷路器)。當燈泡燒壞并且燈絲的碎片在燈泡內的引線之間拉出電弧時也可發生類似的情況，這導致過電流并且觸發斷路器。

沿著持續的電弧的電阻產生熱量，其將更多氣體分子離子化，并且離子化程度由溫度決定。電弧具有電流與電壓之間的非線性關系。一旦諸如通過從輝光放電發展或者通過瞬間接觸電極然后將它們分開來創造電弧，增大的電流導致電弧端子間的較低的電壓。負電阻導致正阻抗，即電鎮流器，其被置于電路中以維持穩定的電弧。因為電弧從固定電壓的供應中引起漸增的電流，直到設備損壞或損毀，所以設備中不受控制的電弧能夠是非常具有破壞性的。

發明內容

意外的或不期望的電弧作用能夠在很多不同的情況下產生，包括汽車電氣部件和布線，諸如汽車線束方面。該情況下的電弧作用對電力輸送、分配系統和電子設備具有不利影響。可能引起電弧作用的裝置包括開關、斷路器、繼電器觸點、熔斷器和不良的電纜端接。當切斷感應電路時，電流不能立即變為零，因此可能在分開的觸點之間形成過渡電弧。如果電路具有足夠的電流和電壓以維持開關裝置外部形成的電弧，則電弧將能引起設備的損壞。該損壞的形式可以為導體的熔化、絕緣體的破壞、起火等。

電弧還從在電弧周圍的空氣形成新的化合物，諸如氮氧化物和臭氧。這些化合物可以通過繼電器和電機換向器中的高功率觸點產生，并且對鄰近的金屬表面具有腐蝕性。電弧作用還侵蝕觸點表面，磨損觸點表面并且當閉合時產生高接觸電阻。

能夠通過觸點電弧抑制器和阻容吸收，或者通過如下技術來減少接觸器、繼電器和開關的電觸點處的不期望的電弧作用：包括浸入變壓器油、介電氣體或真空、滅弧室、磁性滅弧、氣動滅弧、犧牲電弧觸點、阻尼材料以吸收電弧能量，或者用熱或通過化學分解這些技術。還能夠使用禁用電源的基于MCU的閉環控制以及使用基于電容器、光耦合器和三端雙向可控硅開關的控制電路來減少、抑制或消除電弧作用。