專利名稱：交流滅弧電子模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種專用電子模塊器件。
電器開關(guān)觸點(diǎn)的滅弧問題一直是世界各國電器專家致力研究的重要課題。眾所周知，電器開關(guān)的電壽命遠(yuǎn)低于其機(jī)械壽命，而所謂電壽命實(shí)際上就是電器開關(guān)觸頭的壽命。由于觸頭在通斷過程中產(chǎn)生電弧，特別是在大電流和在重感性負(fù)荷的分?jǐn)噙^程中，電弧的產(chǎn)生尤為嚴(yán)重，這就是所謂的電磨損。由于電磨損比機(jī)械磨損嚴(yán)重的多，因此，利用滅弧裝置消除電弧以提高電器開關(guān)的電壽命是非常必要的。目前，常用的滅弧裝置，象磁吹法，弧罩和縱縫滅弧法以及柵片滅弧室等，雖具有一定的滅弧效果，但不能完全消除電弧，且體積大，安裝不便。近年來，由于電力電子器件的發(fā)展，出現(xiàn)了半導(dǎo)體固態(tài)繼電器，固態(tài)接觸器等無觸點(diǎn)電器開關(guān)，盡管這類固態(tài)開關(guān)具有無弧通斷，壽命長等一系列優(yōu)點(diǎn)，但由于存在較大的通態(tài)壓降，功率損耗大，需加散熱片，體積大、價(jià)格昂貴等。目前還只能用在少數(shù)特殊的場合，但固態(tài)開關(guān)的無弧轉(zhuǎn)換和長壽命的顯著特點(diǎn)卻受到人們的注目。由此出現(xiàn)了采用半導(dǎo)體功率器件進(jìn)行通斷轉(zhuǎn)換的電子滅弧開關(guān)，象西德專利DE2835045“無弧繼電器”，美國專利681，478”采用電弧轉(zhuǎn)移方法的電路中斷器”，中國專利86107250”交流互補(bǔ)開關(guān)”，中國專利87205714“無電弧開關(guān)電器”等。這些滅弧開關(guān)，把半導(dǎo)體功率器件與有觸頭電器開關(guān)相結(jié)合，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)點(diǎn)，有效的提高了電器開關(guān)的電壽命，但這類滅弧開關(guān)都需要機(jī)械輔助觸頭以觸發(fā)或接通半導(dǎo)體功率器件，實(shí)現(xiàn)開關(guān)接通時(shí)，半導(dǎo)體功率器件先導(dǎo)通，開關(guān)主觸頭后接通，而開關(guān)關(guān)斷時(shí)，開關(guān)主觸頭先斷開，半導(dǎo)體功率器件后關(guān)斷的動(dòng)作順序，這樣就存在如下缺陷1、必須設(shè)計(jì)專門的符合上述順序具有輔助觸頭的開關(guān)電器，從而使電器開關(guān)生產(chǎn)工藝復(fù)雜，增加了成本。
2、在長期工作中，輔助機(jī)械觸頭的通斷時(shí)間可能會(huì)改變，使動(dòng)作順序發(fā)生變化，導(dǎo)致滅弧效果失效。甚至損壞半導(dǎo)體功率器件，使電器開關(guān)的可靠性降低。
3、必須和專門設(shè)計(jì)的電器開關(guān)配套生產(chǎn)專門的滅弧開關(guān)，而不能應(yīng)用在已廣泛生產(chǎn)和正在使用的一般電器開關(guān)上。
本實(shí)用新型的目的就是要提供一種獨(dú)立的交流滅弧裝置，它以專用的電子模塊形式出現(xiàn)，可克服現(xiàn)有無弧開關(guān)的不足。
本實(shí)用新型的滅弧功能是這樣完成的參見附圖一、附圖二，它主要由電流傳感器CT，單相可控硅TH1，雙向可控硅TH2組成，其特征在于由上述構(gòu)成的滅弧電路被一體密封在殼體V內(nèi)。當(dāng)電器開關(guān)觸頭CJ接通瞬間，有電流流過互感器CT，其輸出信號(hào)通過電容C1濾波和R1限流觸發(fā)單向可控硅TH1，使雙向可控硅TH2導(dǎo)通，將觸頭接通瞬間的跳動(dòng)電流迅速轉(zhuǎn)移到雙向可控硅TH2，從而避免了觸頭CJ接通電弧的產(chǎn)生。觸頭CJ完全閉合后，雙向可控硅TH2兩主電極被短路(只有CJ觸頭間極低的導(dǎo)通壓降)，盡管TH1的控制極仍存在觸發(fā)電流，但雙向可控硅TH2此時(shí)處于關(guān)斷狀態(tài)，負(fù)載電流全部經(jīng)CJ觸頭間流過。當(dāng)CJ觸頭分?jǐn)鄷r(shí)，由于C1通過R1放電使TH1維持導(dǎo)通一極短時(shí)間，雙向可控硅TH2又立即導(dǎo)通，電流又從CJ觸頭轉(zhuǎn)移到雙向可控硅，在電流自然過零后，雙向可控硅自行關(guān)斷，從而又消除了CJ觸頭分?jǐn)鄷r(shí)產(chǎn)生的電弧。這種電流型觸發(fā)方式具有自動(dòng)跟蹤電流變化，快速轉(zhuǎn)移電流的特點(diǎn)。滅弧效果非常好。由于雙向可控硅TH2僅在通斷轉(zhuǎn)換時(shí)瞬時(shí)導(dǎo)通，一般開關(guān)接通時(shí)導(dǎo)通時(shí)間不大于1～2毫秒，開關(guān)斷開時(shí)不大于10毫秒，因此雙向可控硅的通態(tài)電流只要選擇為實(shí)際通斷負(fù)載電流的1／3～1／5就可以相當(dāng)可靠的工作，也無需加散熱片。小電流單向可控硅TH1的采用，大大提高了雙向可控硅TH2的觸發(fā)靈敏度，因此，電流傳感器CT可用小型鐵氧體磁環(huán)，一次側(cè)，即電源相線直接從磁環(huán)中穿過，二次側(cè)也只需澆200匝左右即可通用，而不管電流大小，便于生產(chǎn)，減小了體積。電容C1和電阻R1不僅有抗干擾和濾波限流作用，同時(shí)還組成了無弧轉(zhuǎn)移寬度角電路，其時(shí)間常數(shù)為交流電源周期的1／10～1／4。太小了滅弧效果差，太大了將使TH2持續(xù)到下半個(gè)周期才關(guān)斷，從而要選擇通態(tài)電流較大的雙向可控硅，增加了成本。電容C2和電阻R4組成了常用的可控硅元件的RC吸收回路，壓敏電阻Ru是防止電網(wǎng)過電壓或雷擊使雙向可控硅損壞。R3可選用200Ω耐壓300伏的金屬膜電阻，R4為50Ω的碳膜電阻。
附圖2和附圖3是本滅弧電子模塊的兩種實(shí)際封裝形式。附圖2是用于三相電源的滅弧模塊，特別適合與三相接觸器配套使用，安裝時(shí)，三根相線分別穿過CT1、CT2、CT3三個(gè)磁環(huán)，再把模塊接線端K1K1，K2K2，K3K3分別并接在電器開關(guān)的三個(gè)觸頭CJ1CJ2CJ3上即可。附圖3是一種用于單相電源電器開關(guān)的滅弧模塊，為了便于在印制板上安裝，殼體多引出了相線引腳L，殼體內(nèi)也就增加了從L端到K端的引線(見附

圖1電路圖中的虛線)，這樣，模塊的3個(gè)引腳可直接安裝在印制板上，非常方便。
實(shí)驗(yàn)和測試表明，上述結(jié)構(gòu)形式的滅弧電子模塊，具有非常理想的滅弧效果，在幾倍于電器開關(guān)額定電流的情況下，能完全消除觸頭間的電弧，可使電器開關(guān)的電壽命提高10至100倍，即提高了1至2個(gè)數(shù)量級(jí)，使電器開關(guān)的電壽命與機(jī)械壽命一致，并使開關(guān)觸頭容量增大3至5倍以上，而在相同的性能指標(biāo)下，則可大大降低電器開關(guān)的材料消耗，尤其是觸頭的貴金屬消耗，同時(shí)可簡化電器開關(guān)的結(jié)構(gòu)。特別是本滅弧電子模塊的獨(dú)特形式，不需任何輔助裝置，工作穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)工藝簡單，價(jià)格低廉，安裝方便，可獨(dú)立的和任何電器開關(guān)配套組裝或配套使用，構(gòu)成諸如無弧繼電器、無弧接觸器等新型的混合式電器開關(guān)，廣泛推廣應(yīng)用，將產(chǎn)生顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求1.一種交流滅弧電子模塊，它主要由電流傳感器CT，單向可控硅TH1，雙向可控硅TH2組成，其特征在于由上述構(gòu)成的滅弧電路被一體密封在殼體V內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子模塊，其特征在于雙向可控硅TH2的兩主電極被引出殼體V外作為并接電器開關(guān)觸頭CJ的接線端KK。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子模塊，其特征在于電流互感器CT為鐵氧體磁環(huán)，其一次線圈，即電源相線直接從磁環(huán)中穿過。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子模塊，其特征在于C1和R1組成了無弧轉(zhuǎn)移寬度角電路，其時(shí)間常數(shù)為交流電源周期的1／10～1／4。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種交流滅弧電子模塊，它主要由電流傳感器，單向和雙向可控硅組成，并被一體密封在一殼體內(nèi)。該模塊能自動(dòng)跟蹤和轉(zhuǎn)移電器開關(guān)通斷時(shí)的電流，從而消除了電器開關(guān)觸頭間產(chǎn)生的電弧，使其電壽命提高1至2個(gè)數(shù)量級(jí)，并增大開關(guān)容量3倍以上。由于該模塊自成一體，可獨(dú)立的和任何電器開關(guān)配套使用，組成諸如無弧繼電器、無弧接觸器等新型混合式電器開關(guān)，工作可靠，價(jià)格低廉，安裝簡便，具有重大推廣應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)H01H9/30GK2085092SQ91212279
公開日1991年9月18日 申請日期1991年3月1日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月1日
發(fā)明者趙為政 申請人:趙為政