无电弧的电路中断器制造技术

金属触点间无击穿电弧的电路中断，这是通过一个固态电流断续器与一个控制电路及一个阻抗电路相结合而实现的．在触点分离之前的瞬间，阻抗电路将触点回路的电流分到固态电流断续器．于是，触点在无足够的起弧电流的情况下断开．（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
已经有几种固态电路中断器可用来显著地减小在保护电路中分离触点间产生的电弧的幅度。这些装置一般由半导体元件组成一用这些半导体元件在触点分离的瞬间把被中断的电流从这些分离的触点转移到别的回路。在美国专利申请(系列号为610，947)中(1984年5月16日由E.K.Howell提出，题目是“固态限流中断器”)描述了这样一种装置。这个装置基本上由跨接在分离触点两端的电压控制元件和电流控制元件并联组合而成。在触点分离的瞬间，被中断的电流首先从触点转移到电流控制元件，然后到电压控制元件。从触点分离时刻和电流离开这些触点的转移时刻之间的时间滞后在几微秒之内。在这样短的时间内，所产生的电弧对现代化的触点材料来说影响极小。这些触点材料一般是银和钨或银和碳化钨合金的组合。当触点闭合时，其上的银在触点间提供了极好的导电性;在触点发弧光期间，其上的钨使触点免遭电弧的溅蚀。序号为665，841的美国专利申请(1984年10月29日由E.K.Howell提出，题目是“漏电流中断器”)提供一种正温度系数元件和跨接在分离触点两端的电压控制元件的组合，用于显著减小触点弧光。序号为681，478的美国专利申请(1984年12月14日由E.K.Howell提出，题目是“采用电弧转移方法的电路中断器”)使用一个齐纳二极管和三端双向可控硅开关，使电流从分离的触点转移到电压控制装置。所有上述作为参考而引入的专利申请，在触点分离时刻和电流转移到固态断续电路这两者之间都表现出一定的滞后时间。如果这种接触打火被完全消除以致触点能够在不受有害电弧影响的情况下实现分离，那么显然，达能显著的减小触点尺寸和降低触点材料的成本。本专利技术的目的是叙述一种在正常以及过载条件下均能完全消除分离触点间产生电弧的电路。无电弧的电路中断器通过控制电路、阻抗电路和电流断续器三者的配合来实现的。在使触点断开之前，阻抗电路将通过一对可分离的触点的电流分向电流断续器。在分离的瞬间，通过触点的电流已不足以在触点间产生明显的电弧。图1是根据本专利技术的无电弧电路中断器的图示;图2是使用双极型晶体管的图1的无电弧电路中断器的一种实施方案的图示;图3是使用一个与电容器并联的场效应晶体管的图1的无电弧电路中断器的第二个实施方案的图示;图4是具有跨接在场效应晶体管两端的金属氧化物压敏电阻的图2的无电弧电路中断器的另一实施方案的图示;图5是为使电流转换到电流断续器而使用一个与复合双极型晶体管配合的电流变换器的图1的无电弧电路中断器的图示;图6是在公共时间轴上的分电流波形及控制电路的电压波形的图示。本专利技术的无电弧电路中断器10示于图1，其中控制电路11通过控制线20与受控串联阻抗器12(以下称“阻抗电路”)操作地连接，又通过控制线18与电流断续器13连接;再通过控制线19，与开关14中的一对固定触点15、16的桥接触点17相连接。电路中的载流导线35，通过开关14和阻抗电路12的串联组合而与导线31相连接。正常情况下，电流从导线35，通过触点15、16、17以及阻抗电路12流过电路;此时，阻抗电路12呈现大约等于触点电阻的低限回路阻抗。电流断续器13具有足够高的阻抗，而由触点15、16、17给出的电压降，为低电压，所以可忽略流过13的电流。当需要中断回路电流时，就提高阻抗电路12的阻抗，以便把回路电流分给电流断续器13。此时，阻抗电路12所给出的阻抗和电流断续器13所给出的阻抗相比必须非常大，最好是开路。由于回路(包含电流断续器13、阻抗电路12和触点15、16、17)中电感的作用，所以阻抗电路12两端的电压随着其上阻抗的增加而增加。为了防止阻抗电路12过压，必须用箝制其上电压到安全电平或限制其上电压变化率的方法限制电压的上升。各种开关器件都可以用在阻抗电路中，用来改变其上的阻抗，从而改变其上的电压。这些开关器件有门电路断开开关可控硅(gatetu-rn-off thyristors)、正温度系数电阻器，双极型晶体管以及下将较详细介绍的场效应三极管。阻抗电路的可控电压变化率可以从电容器上得到，也可以借助控制电路11从以上这些开关器件得到，还可以在这些开关器件本身范围内建立。分立电路元件，如压敏电阻和齐纳二极管也能用来限制阻抗电路12上的电压;根据限制的变化程度，或单个或组合使用。此外，可以根据阻抗电路中所选用的特定的开关器件的特性，在阻抗电路和主电路之间插入一个阻抗匹配的变换器。阻抗电路12必须连续地承载正常的主电路电流-例如500安培(在10毫伏电压降下)，也就是导致5瓦的连续功耗。当阻抗电路中的开关器件转换到高电压状态时，则其上的电压降上升到大约20伏，使得在几微秒之内将主回路电流有效地转移到电流断续器13。阻抗电路中的开关器件由半导体元件组成;对于这种器件，一般说来，低的导通压降和高的截止电压容量两者不能兼顾。对于某种特定的半导体器件，其内阻低，往往耐压也低。但大多数现有开关器件，其内阻和耐压都足够高。因此要用阻抗匹配变换器来实现开关器件和主电路间的阻抗匹配。当主电路的开关被转换时，电流断续器13必须立即接受主电路电流;但是因为电流断续器并不承载连续的电路电流，所以其上可以有几伏量级的较高压降。在主电路电流从触点15-17经过导线32转移到电流断续器13之后，控制电路11立即发出一个信号给可换向的操作机构(如由C.L.Jencks等提出美国专利4，001，742所描述的，此处作为参考引入)，于是这些触点即被打开。在这些触点分离足够距离之后(大约0.005至0.01英寸，此距离已足以承受主电路开路电压而不打火)电流断续器13的电压被提高到超过主电路电压的高电压状态，从而使主电路电流很快降到零，即完全中断主电路电流。如果电流断续器13不能使主电路电流降到零，那么可以用一个辅助开关(未示出)完成以上中断过程。如果希望在预定的时间间隔之后自动地再接通开关14，那么也必须使用一个辅助开关。电流断续器13可以是一个固态开关限流断续器，如序号为610，947的上述美国专利申请所描述的;或固态电路断续器，如序号为665，841的上述美国专利申请所述。序号为674，810的(1984年11月12日，由专利技术人E.K.Howell提出)美国专利申请所描述的电动电路断续器(其中的磁排斥并行间隔的触头臂被用作辅助触点支架)也可用于根据本专利技术教导的电流断续器13中。通过导线32和33与开关14及阻抗电路12并联的电流断续器13的功能是当要切断开关14时，在触点15-17被分离的瞬间，为主电路提供一个并联低电阻通路，以便显著地减小通过开关触点15-17的电流。如前所述，阻抗电路12把主电路电流从开关14分到电流断续器13，直至触点15-17被分离。当触点已被分离到足以避免产生电弧的距离时，电流断续器13的线路被中断。如断路器行业所熟悉的，依靠操作使触点分离得越快，由断路器部件所必须消耗的电能越低。序号为684，307的美国专利申请(1984年12月20日提出，题目是“用于电路中断装置的快速触点驱动器”，此处引入作为参考)描述了一种把桥式触点17和固定触点15、16快速分离的装置。在图2的无电弧电路中断器36中给出了一种由双极型晶体管21和齐纳二极管22组合而成的简单的阻抗电路12。当控制电路11经过导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个电路中断器，其特征在于包括：—一对串联连接在电路中的可分离的触点；—和所述触点跨接的第一电路装置，用于在预定的时间间隔内把电路电流引离所述触点，以便中断电路电流；—和所述触点串接的第二电路装置，用于在分离所述触点之前使所述电 路电流转移到所述第一电路装置；—操作装置，用于当所述第一电路装置导通所述电路电流时，分离所述触点。

【技术特征摘要】
US 1985-7-11 753,8321.一个电路中断器，其特征在于包括--对串联连接在电路中的可分离的触点；-和所述触点跨接的第一电路装置，用于在预定的时间间隔内把电路电流引离所述触点，以便中断电路电流；-和所述触点串接的第二电路装置，用于在分离所述触点之前使所述电路电流转移到所述第一电路装置；-操作装置，用于当所述第一电路装置导通所述电路电流时，分离所述触点。2.根据权利要求1的电路中断器，其特征在于所述第一电路装置包含一个用于导通和中断所述电路电流的三极管电路。3.根据权利要求2的电路中断器，其特征在于包含一个具有预定箝压的压敏元件，用于保护所述三极管。4.根据权利要求1的电路中断器，其特征在于所述第一电路装置包含一个正温度系数电阻，用于导通和中断所述电路电流。5.根据权利要求1的电路中断器，其特征在于所述第二电路装置包括一个可变阻抗元件，用于为所述电路提供第一串联阻抗，以便使所述电路电流能流过所述可分离触点;并提供高于所述第一串联阻抗的第二串联阻抗，使所述电路电流转移到所述第一电路装置。6.根据权利要求5的电路中断器，其特征在于所述第二电路装置包含一个双极型晶体管，此双极型晶体管导通时给出所述第一串联阻抗，此双极型晶体管截止时给出所述第二串联阻抗。7.根据权利要求5的电路中断器，其特征在于所述第二电路装置包含一个场效应晶体管，此场效应晶体管导通时提供所述第一串联阻抗;此场效应晶体管截止时提供所述第二串联阻抗。8.根据权利要求5的电路中断器，其特征在于所述第二电路装置包含一个晶闸管，此晶闸管导通时提供所述第一串联阻抗，此晶闸管截止时提供所述第二串联阻抗。9.根据权利要求3的电路中断器，其特征在于所述电压敏感元件包括一个金属氧化物或碳化硅压敏电阻。10.根据权利要求6、7、8的电路中断器，其特征在于所述第二电路装置通过一个变压器与所述电路连接。11.根据权利要求1的电路中断器，其特征在于还包含一个控制电路，用以操纵所述第一电路装置、所述第二电路装置和所述操作装置。12.根据权利要求10的电路中断器，其特征在于包含一个与所述变压器的输出线圈并联的压敏元件。13.根据权利要求12的电路中断器，其特征在于所述压敏元件通过一个整流器与所述变压器的输出线圈并联。14.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华基思豪厄尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]