三相一体化交流无弧电器 |
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| 申请号 | CN201410561028.2 | 申请日 | 2014-10-21 | 公开(公告)号 | CN104269294A | 公开(公告)日 | 2015-01-07 |
| 申请人 | 福州大学; | 发明人 | 刘向军; 吴功祥; 张培铭; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种三相一体化交流无弧电器，其包括绝缘 外壳 、静触头、长形动触头、 二极管 、相间绝缘隔板、电磁机械动作机构、绝缘动触头 支架 和 单片机 控制系统，采用三相触头系统一体化方案，应用三相 电路 、电器触头与二极管的基本工作原理，控制三相电器触头的工作顺序，实现三相电器正常运行的无弧接通、分断与故障状态的无弧分断，大幅简化三相相交流控制电器的结构、大幅降低三相控制 开关 电器的成本，减小开关电器体积，大幅度提高电器的电气寿命与运行的可靠性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种三相一体化交流无弧电器，包括绝缘外壳（J）、第一静触头（A1）、第二静触头（A2）、第三静触头（A3）、第四静触头（B1）、第五静触头（B2）、第六静触头（B3）、第七静触头（C1）、第八静触头（C2）、第一长形动触头（A）、第二长形动触头（B）、第三长形动触头（C）、第一二极管（D1）、第二二极管（D2）、相间绝缘隔板（L）、电磁机械动作机构（E）、电磁机械动作机构（E）的绝缘动触头支架（K）和单片机控制系统（I）； |
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| 说明书全文 | 三相一体化交流无弧电器技术领域[0001] 本发明涉及一种三相一体化交流无弧电器，属于控制与保护电器领域。 背景技术[0002] 开关电器的无弧通断技术主要有二种，一是完全采用电子器件组成的无触头电器，二是由触头与电子器件或其它器件组成的混合式电器，这二种电器技术已经有许多论文报道过，并且也有产品问世。无触头电器由于完全应用电子器件，电子器件必须长期运行，而且电子器件的抗过电压与过电流能力差，因此电子器件的容量很大，造成电器成本非常高，技术复杂。混合式电器的控制系统比较复杂，而且存在电气隔离的问题，由于采用可控电子器件，其成本也比较高且可靠性比较低，比如，张培铭等所获专利“智能型混合式交流接触器”（专利号ZL00242121.6）等，比如，蔡力所获的专利“一种无弧开关设备”（专利号：CN201120517187）涉及一种无弧开关设备，其在主触头上跨接并联PTC元件，利用PTC的电阻增加从而减小电路电流，但是实际上不能做到完全没有电弧接通与分断，而且由于PTC在作用后温度不会立即下降，无法频繁动作。。 [0003] 为此，本发明提出三相一体化交流无弧电器 ，该方案包括绝缘外壳、静触头、长形动触头、二极管、相间绝缘隔板、电磁机械动作机构、绝缘动触头支架和单片机控制系统，采用三相触头系统一体化方案，应用三相电路、电器触头与二极管的基本工作原理，控制三相电器触头的工作顺序，实现三相电器正常运行的无弧接通、分断与故障状态的无弧分断，大幅简化三相交流控制与保护电器的结构、大幅降低三相控制与保护电器的成本，减小电器体积，大幅度提高电器的电气寿命与运行的可靠性。 [0004] 发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种三相一体化交流无弧电器 ，该开关包括绝缘外壳、静触头、长形动触头、二极管、相间绝缘隔板、电磁机械动作机构、绝缘动触头支架和单片机控制系统，采用三相触头系统一体化方案，应用三相电路、电器触头与二极管的基本工作原理，控制三相电器触头的工作顺序，实现三相电器正常运行的无弧接通、分断与故障状态的无弧分断，大幅简化三相交流控制与保护电器的结构、大幅降低三相控制与保护电器的成本，减小电器体积，大幅度提高电器的电气寿命与运行的可靠性。 [0006] 本发明的实现方式是：包括绝缘外壳J、静触头A1、静触头A2、静触头A3、静触头B1、静触头B2、静触头B3、静触头C1、静触头C2、长形动触头A、长形动触头B、长形动触头C、二极管D1、二极管D2、相间绝缘隔板L、电磁机械动作机构E、电磁机械动作机构E的绝缘动触头支架K和单片机控制系统I；其特征在于：所述静触头A1、静触头A2、静触头A3、静触头B1、静触头B2、静触头B3、静触头C1、静触头C2分别安装在绝缘外壳J的不同位置上，静触头A1、静触头A2、静触头A3在一条直线上，静触头B1、静触头B2、静触头B3在第二条直线上，静触头C1、静触头C2在第三直线上，三条直线相差约120°，长形动触头A、长形动触头B、长形动触头C分别安装在电磁机械动作机构E的绝缘动触头支架K的不同位置上，长形动触头A对应静触头A1、静触头A2、静触头A3，长形动触头B对应静触头B1、静触头B2、静触头B3，长形动触头C对应静触头C1、静触头C2，二极管D1与静触头A1、A2并联，二极管D2与静触头B1、B2并联，三个相间绝缘隔板L互成120°安装在绝缘外壳J上，分别将三相触头隔开，单片机控制系统I的控制输出端接到电磁机械动作机构E，电磁机械动作机构E上带有绝缘动触头支架K，第一相电源Y1与静触头A3相接，第二相电源Y2与静触头B3相接，第三相电源Y3与静触头C2相接，长形动触头A、长形动触头B、长形动触头C分别与静触头A3、静触头B3、静触头C2接触，静触头A1、静触头B1与静触头C1接到负载F的三个输入端，绝缘动触头支架K可以在绝缘外壳J中沿轴线运动，当电路断开时，长形动触头A、长形动触头B、长形动触头C分别与静触头A3、静触头B3、静触头C2接触，当电路完全接通时，长形动触头A与静触头A1、静触头A2、静触头A3闭合，长形动触头B与静触头B1、静触头B2、静触头B3闭合，长形动触头C与静触头C1、静触头C2闭合。 [0007] 开关接通时，单片机控制系统在检测电压或电流信号后通过电磁机械动作机构驱动电磁机械动作机构的绝缘动触头支架，绝缘动触头支架带动三个长形动触头，长形动触头C先与静触头C1无电弧接触，在二个二极管都满足不导通的条件时，二个长形动触头A、长形动触头B分别与静触头A2、静触头B2接触，由于电路无电流通过，二者无电弧接触，在二个二极管都满足导通的条件时，长形动触头A、长形动触头B分别与静触头A1、静触头B1接触，由于二极管导通，二者无电弧接触，完成三相电路无弧接通。 [0008] 开关分断时，单片机控制系统在检测电压或电流信号后通过电磁机械动作机构驱动电磁机械动作机构的绝缘动触头支架，在二个二极管都满足导通的条件时，动触头支架带动三个长形动触头，长形动触头A、长形动触头B分别与静触头A1、静触头B1脱离接触，由于二极管导通，二者无电弧断开，在二个二极管都满足不导通的条件时，动触头支架带动三个长形动触头，长形动触头A、长形动触头B分别与静触头A2、静触头B2断开，由于电路无电流通过，二者无电弧断开，绝缘动触头支架继续运动，由于A与B相已断开，长形动触头C与静触头C1无弧断开，绝缘动触头支架带动三个长形动触头回到原始位置，长形动触头A、长形动触头B、长形动触头C分别与静触头A3、静触头B3、静触头C2接触。 [0009] 本发明与现有技术相比，本发明采用独特的三相触头系统一体化结构与技术，提出了完全新型的三相一体化交流无弧电器的思路与方案，实现三相电器正常运行的无弧接通、分断与故障状态的无弧分断，大幅简化三相交流控制与保护电器的结构、大幅降低三相控制与保护电器的成本，减小电器体积，大幅度提高电器的电气寿命与运行的可靠性。 [0011] 图1为本发明实施例一的断开状态电路示意图。 [0012] 图2为本发明实施例一的中间位置电路示意图。 [0013] 图3为本发明实施例一的接通状态电路示意图。 [0014] 图4为本发明实施例一的弧形相间绝缘隔板示意图。 [0015] 具体实施方式[0016] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步描述。 [0017] 如图1所示，本实施例提供一种三相一体化交流无弧电器，包括；绝缘外壳J、静触头A1、静触头A2、静触头A3、静触头B1、静触头B2、静触头B3、静触头C1、静触头C2、长形动触头A、长形动触头B、长形动触头C、二极管D1、二极管D2、相间绝缘隔板L、电磁机械动作机构E、电磁机械动作机构E的绝缘动触头支架K和单片机控制系统I；其特征在于：所述静触头A1、静触头A2、静触头A3、静触头B1、静触头B2、静触头B3、静触头C1、静触头C2分别安装在绝缘外壳J的不同位置上，静触头A1、静触头A2、静触头A3在一条直线上，静触头B1、静触头B2、静触头B3在另一条直线上，静触头C1、静触头C2又在一条直线上，三条直线相差约120°，长形动触头A、长形动触头B、长形动触头C分别安装在电磁机械动作机构E的绝缘动触头支架K的不同位置上，长形动触头A对应静触头A1、静触头A2、静触头A3，长形动触头B对应静触头B1、静触头B2、静触头B3，长形动触头C对应静触头C1、静触头C2，二极管D1与静触头A1、A2并联，二极管D2与静触头B1、B2并联，二极管D1与静触头A1并联，二极管D2与静触头B1并联，三个相间绝缘隔板L互成120°安装在绝缘外壳J上，分别将三相触头隔开，单片机控制系统I的控制输出端接到电磁机械动作机构E，电磁机械动作机构E上带有绝缘动触头支架K，第一相电源Y1与静触头A3相接，第二相电源Y2与静触头B3相接，第三相电源Y3与静触头C2相接，长形动触头A、长形动触头B、长形动触头C分别与静触头A3、静触头B3、静触头C2接触，静触头A1、静触头B1与静触头C1接到负载F的三个输入端，绝缘动触头支架K可以在绝缘外壳J中沿轴线运动，当电路断开时，长形动触头A、长形动触头B、长形动触头C分别与静触头A3、静触头B3、静触头C2接触，当电路完全接通时，长形动触头A与静触头A1、静触头A2、静触头A3闭合，长形动触头B与静触头B1、静触头B2、静触头B3闭合，长形动触头C与静触头C1、静触头C2闭合。 [0018] 开关接通时，单片机控制系统在检测电压或电流信号后通过电磁机械动作机构驱动电磁机械动作机构的绝缘动触头支架，绝缘动触头支架带动三个长形动触头，长形动触头C先与静触头C1无电弧接触，在二个二极管都满足不导通的条件时，二个长形动触头A、长形动触头B分别与静触头A2、静触头B2接触，由于电路无电流通过，二者无电弧接触，在二个二极管都满足导通的条件时，长形动触头A、长形动触头B分别与静触头A1、静触头B1接触，由于二极管导通，二者无电弧接触，完成三相电路无弧接通。 [0019] 开关分断时，单片机控制系统在检测电压或电流信号后通过电磁机械动作机构驱动电磁机械动作机构的绝缘动触头支架，在二个二极管都满足导通的条件时，动触头支架带动三个长形动触头，长形动触头A、长形动触头B分别与静触头A1、静触头B1脱离接触，由于二极管导通，二者无电弧断开，在二个二极管都满足不导通的条件时，动触头支架带动三个长形动触头，长形动触头A、长形动触头B分别与静触头A2、静触头B2断开，由于电路无电流通过，二者无电弧断开，绝缘动触头支架继续运动，由于A与B相已断开，长形动触头C与静触头C1无弧断开，绝缘动触头支架带动三个长形动触头回到原始位置，长形动触头A、长形动触头B、长形动触头C分别与静触头A3、静触头B3、静触头C2接触。 [0020] 如图2所示，一种三相一体化交流无弧电器，其仅仅是图1所示的发明工作的中间位置，其特征在于：所述长形动触头A与静触头A2、静触头A3闭合，长形动触头B与静触头B2、静触头B3闭合，长形动触头C与静触头C1、静触头C2闭合。 [0021] 如图3所示，一种三相一体化交流无弧电器，其仅仅是图1所示的发明工作的接通位置，其特征在于：所述长形动触头A与静触头A1、静触头A2、静触头A3闭合，长形动触头B与静触头B1、静触头B2、静触头B3闭合，长形动触头C与静触头C1、静触头C2闭合。 [0022] 如图4所示，本实施例中，相间绝缘隔板表面呈各种弧形，可以是平面形，也可以是弧形，并不以此为限，目的是增加相间的爬电距离。 [0023] 本发明一实施例中，所述第一静触头A1、第二静触头A2、第三静触头A3之间的间距和第四静触头B1、第五静触头B2、第六静触头B3之间的间距可以相等，也可以不相等。 [0024] 所述绝缘外壳J与电磁机械动作机构E上带有绝缘动触头支架K的横截面是圆形、三角形或矩形。所有的触头材料可以是银基触头材料、铜材或铜敷银。所述绝缘外壳（J）与相间绝缘隔板（L）可以是一体化的。 [0025] 以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。 |
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