[实用新型]无电弧机械触点开关

说明书

本实用新型涉及一种低压电器，确切地说，涉及一种无电弧的机械触点开关，属于低压电源开关技术领域。

目前的低压电源开关主要分为有触点的机械式和无触点的电子式两类。通常而言，机械式电源开关的最大优点是过载能力强，适用范围广。但它有一个致命的缺点是触点通断的瞬间会产生电弧火花，这个缺陷极大地影响了交流接触器、继电器等机械触点开关的使用寿命和装置的使用安全、可靠，对工作场所也有较高的环境要求。在一些需要经常频繁接通或切断电源、感性负载较强的大电流工作场合，例如厂房天车驱动装置，其机械触点就极易烧蚀损坏。而以双向可控硅和晶体三极管为代表的电子式开关通断时没有电弧，控制其动作的功耗低，开关速度快，是近年来颇受欢迎的电源开关大家族中的“新秀”。但是它对过电流、过电压，特别是对浪涌尖峰电压的承载能力较差，容易击穿，因此，使其适用范围也受到了很大的限制，尤其是在电力拖动及工业过程控制应用方面。

本实用新型的目的是针对现有技术中两类电源开关的优缺点，将其有机结合从而扬长避短设计一种无电弧的机械触点开关。

本实用新型是这样实现的：它包括有触点、簧片、线圈，其特征是在触点的两端并联一个双向可控硅（用于交流电路中时），或者并联一个晶体三极管（用于直流电路中时），并且在触点主回路中串入一只电感器。

本实用新型由于对感性、容性、阻性或混合性负载都能做到无电弧动作接通或切断电源，因而，其使用寿命大为延长。普通继电器或接触器的额定寿命为2万次左右，采用本实用新型的结构制成的电源开关可以达到几十万～几百万次的工作寿命。此时，触点的使用寿命实际上主要取决于空气中的氧气及氧离子对触点侵蚀的程度，而不是电弧对触点的烧蚀了。而且，由于没有电弧，毋须考虑开关装置中的消弧机构及零件，既降低了生产成本，又可在石油、煤炭、化工等易燃、易爆工作环境中替代防爆式电源开关或接触器、继电器使用，扩大了本装置的应用范围，尤其适用于行车、温度控制、机床电力拖动等需要频繁起停电源的场合。再者，由于没有电弧，触点的面积，间距、材料，以及吸合线圈的安匝数都可适当缩小或改进，有利于制造出体积小巧、重量轻便的微型继电器等电源开关器件。此外，本实用新型可以大大减少因随电源的通断而产生的电弧对电网和周围大气空间的射频干扰。

下面结合附图对本实用新型作具体介绍。

图1是本实用新型用于交流电路中时的结构示意图。

图2是本实用新型用于直流电路中时的结构示意图。

图3是三种利用本实用新型的结构原理制造的实用无电弧继电器的结构示意图，其中A是交流单相的，B是交流三相的，C是直流的。

图1中，1是机械触点，2是双向可控硅，其主回路的一端T2与其控制极G并接在机械触点1的两端，在其控制极G与主回路的另一端T1之间并接有电感器3，4是负载。a、b为电源端子。图1的结构用于交流供电网中，当电源的瞬态方向为端a－→端b时，触点1闭合瞬间，电流也由双向可控硅T1极经电感3流向控制极G，同时触发双向可控硅2在T1－→T2方向导通，从而将触点1两端的电压钳制在双向可控硅导通时的固有压降┈0.7伏左右，两触点之间就不会产生电弧。当触点1断开的瞬间，在电感3中储藏的磁能将释放而产生一个由可控硅控制极G流向T1极的电脉冲，此脉冲则使双向可控硅2的两极T1、T2仍钳位于0.7伏，使触点仍不产生电弧。

当电源的瞬态方向为端b－→端a时，触点1闭合瞬间，此电流也会在电感3上产生一个由可控硅2的G极－→T1极的脉冲，该脉冲使双向可控硅2导通，其两端电压钳制在0.7伏左右，触点1之间不会产生电弧。在触点1断开的瞬间，在电感3中蕴含的磁能将释放产生一个由可控硅T1极流向控制极G的电脉冲，此脉冲又使可控硅2导通，再将触点1之间的电压钳制在0.7伏左右，无法产生电弧。

上述过程中，不论交流电网的电流流向如何，也不管触点是闭合还是断开，双向可控硅仅在其动作的瞬间导通交流电流的半个周波，过零点后其自行关断。这样，双向可控硅就能在触点闭合或断开的瞬间导通而把触点两端电压钳制在0.7伏左右从而起到灭电弧作用。而在常态状况，也就是触点动作之后的静态时，双向可控硅均处于截止状态，对电路毫无影响。

直流电路中本实用新型的灭弧原理参见图2。