机电一体化开关制造技术

机电一体化开关是一种新型的电器开关。它由有触点开关、无触点开关和它们的控制装置组合而成。如在接触器的触点Ｋ↓［１］Ｋ↓［２］Ｋ↓［３］的动、静触头的两端上分别与电子开关（例如用ＩＧＢＴ构成）Ｋ↓［Ｋ］触点的两极相并联，再加上微处理器ＫＺ作为它们的控制装置，就构成了机电一体化开关Ｋ↓［Ｊ］。由于机电一体化开关内的有触点开关和无触点开关在动作中充分发挥各自的特长而相互协调、配合，因此它可消除电弧，有很强的过载能力和抗干扰能力。在高压、超高压电网中使用时它的这些优点将发挥得更加显著。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术机电一体化开关涉及一种新型电器开关，这种开关由有触点开关也就是机械开关和无触点开关例如电子开关及控制装置组成。例如，机电一体化开关可由接触器和可控硅开关再加上微处理器组合而成。
技术介绍
现有的有触点开关和无触点开关经过长期的竞争后仍然能够共存，证明由于它们各具有优点及缺点而且互相不能完全取代。在有触点开关中，例如接触器，虽然结构简单、工作可靠、制造和维护方便，而且属于传统产品，曾经占领着广大的市场，但是它的触点断开负载时容易产生电弧而且触点容易被电弧烧伤，造成接触不良，触点发热甚至动、静触点相互焊接的现象，产生的电弧甚至可能造成相间短路事故，使其工作不可靠，甚至造成事故；而且在产生电弧的同时还会产生强烈的电磁干扰，影响其他元件、系统甚至环境。而无触点开关虽然因为无触点因此不产生电弧，可靠性、可控性很好，各项技术指标先进，正在不断地扩大自己的市场，但是也常常存在散热问题，存在抗干扰能力、过载能力相对较弱等问题。
技术实现思路
机电一体化开关是由有触点开关、无触点开关及控制装置组成。如图1所示在接触器的常开触点上直接并联着电子开关，并且它们的动作都由包括传感器在内的控制装置所控制，这样就构成了机电一体化开关。其中的接触器是依靠机械的动作来完成触点的通断转换的，属于机械开关。它与可控硅、IGBT之类的电子开关及控制装置组合成为机电一体化开关后，只要通过适当程序的控制，就能够实现性能上的提高。例如，图1中的机电一体化开关来实现电动机的软启动(启动的过程先由电子开关为负载接通电源并进行软启动，完成软启动后才由接触器触点闭合使电动机转入正常运转)，则首先用调节电子开关的导通角等办法来均匀平滑地增加加在电动机定子绕组上的三相等效交流电压Ud，使其从零逐渐增大，以实现对启动过程中的动态力矩的均匀平滑控制，在限制di/dt、du/dt的条件下使电动机平滑加速，避免启动冲击；直到电动机升速至规定值、电压Ud达到预定值时再通过它们的控制装置的控制及时地把机械开关的动、静触点闭合、将电子开关的两极短接以完成启动。可见启动过程必须在控制装置所预定的程序及相关的条件(如转速、电压等反馈信号)控制之下才能顺利进行。由于启动过程中在机械开关的动、静触点闭合前已经存在着电子开关的闭合通路，故机械开关的动、静触点闭合时甚至弹跳时都不会产生电弧，这样就显著降低了触点的发热和简化了触头维护，延长了寿命，解决了环境污染的问题，又可避免产生触头粘连造成事故；而在软启动结束后由于电子开关被闭合的动、静触头所短接而不工作，不但降低了电子开关的发热，而且可为它屏蔽电磁干扰；既延长了它的寿命，也提高了抗干扰能力和可靠性。这样，机电一体化开关很好地完成了软启动。同样，如使电动机定子绕组上的Ud均匀平滑地降低也可实现软制动。它的过程是机械开关动、静触头先行断开到位，此时仍然导通着的电子开关发挥其软制动的功能，逐渐降低Ud来降低电动机的端压直到Ud为零，电子开关断开，电动机在降低冲击的条件下完成了软制动。由于在机械开关触头打开之初与其并联的电子开关仍然导通，即动、静触点之间虽然打开了但是仍然存在着旁路，使打开了的动、静触点一直被电子开关短接着，因此在整个软制动过程中动、静触点上都不会产生电弧。我们可以把软启动、软制动之类的利用调节Ud来实现降低冲击的操作统称为软操作。它证明了在机电一体化开关中保留了电子开关的“能控性好”的功能；并且，只要恰当地使电子开关和机械开关互相协调、配合地完成软操作，就能够使机械开关和电子开关双方取长补短，共同实现性能的提高。由于机电一体化开关触头之间已经不会燃弧，因此其机械开关中可以取消灭弧罩和吹弧线圈等有关设计；由于不需要再考虑电弧所造成的对地短路、相间短路，因此其中机械开关的结构尺寸、安装距离都可大大减小。这些都使得机电一体化开关的性能指标显著提高。机电一体化开关的实现方式可以有多种。例如图2就是以零点开关的形式实现的机电一体化开关。由于在开关闭合状态下零点具有零电位，这样使得位于零点的机电一体化开关的工作条件更加安全；而且由于在零点和电网之间有电抗性的电动机定子绕组的隔离，使得电磁干扰杂散波在它们之间的相互传播受到阻隔而大为削弱，因此既可以使用电设备的电子开关免除由电网传入的电磁干扰，又可使电网免除由用电设备的电子开关产生和传入的电磁干扰；这样使电网尤其是使电子开关工作的可靠性都可得到提高。同时，由于无论开关是在接通或者断开于电网时零点都具有相同的零电位，因此它的三个静触头可以成为一体而共同加以翅形散热片，使触头及电子开关的散热条件得以改善而提高开关的载流能力。机电一体化开关中的有、无触点开关还可以采用如图3所示的串联形式构成。即在动或者静触点上直接地与无触点开关的一极相连接以构成串联电路。这时机电一体化开关的软操作程序是有触点开关先接通电压后，再由无触点开关接通负载电流进行软启动直至完成升速；或者由无触点开关先进行软制动直至完成降速、无触点开关断开电路结束制动后有触点开关才断开电压。在这种方式中，机电一体化开关接通负载的同时无触点开关即电子开关也必然要接通负载进行工作，因此电子开关的工作时间比前者较长。机电一体化开关用在高压系统中时，由于其在高压、超高压条件下仍然具有良好的高压灭弧性能，可以显著地简化甚至取消高压开关熄弧装置及相关机构的设计，故可使其成本降低，减轻甚至免除产生电磁干扰和产品维护方面的困扰，提高其使用价值。综上所述，与单独的有触点开关或者单独的无触点开关比较，机电一体化开关的优点为1.能控性好。可以和电子开关一样实现软操作，既可满足用电设备对软操作的需要，又能限制di/dt、du/dt、降低对电网产生的冲击；而单独的有触点开关无此能力；2.不但具有了有触点开关的较强的抗干扰能力、过载能力，而且因为操作过程中不产生电弧，不仅避免了有触点开关的电弧所产生的发热、触头焊死，而且使开关的结构简化、效能提高；由于电子开关仅在开关通断或断通转换的极短时间内工作(电子开关采用如图3的串联时除外)，发热极为有限，因此电子开关散热条件大为改善，还可免受外界干扰；机电一体化开关延长了其中两种开关的使用寿命，节能而且避免环境污染，各项性能指标都得到提高；在高压、超高压电网中应用时效果尤其显著；附图说明图1中的机电一体化开关KJ安装在电动机定子绕组的电源端U、V、W上，它由三相电子开关KK和机械开关(例如具有常开触点的接触器)的常开触点K1K2K3直接并联而构成，KZ是其控制装置，Kd是隔离开关。图2是零点开关形式的机电一体化开关KJ，它由三相电子开关KK和机械开关的常开触点K1K2K3直接并联而构成，KZ是其控制装置，Kd是隔离开关。图中O是电动机的零点，零点还可以接地。图3和图2一样也是零点开关形式的机电一体化开关KJ，但是它由三相电子开关KK和机械开关的常开触点K1K2K3直接串联而构成，KZ是其控制装置。图4是机电一体化开关中之一相的结构原理图。其中DC是动触头，JC是静触头，CC是侧触头，在动触头闭合的过程中将先与侧触头接触，然后才接触静触头；KK是电子开关，KZ是控制装置。从图可见它属于有触点开关的动、静触点与无触点开关的串、并联网络组合。图5也是机电一体化开关中之一相的结构原理图。其中DC是动触头本文档来自技高网...

【技术保护点】
作为高压及低压电器开关品种之一的机电一体化开关，其特征是它是由接触器之类的有触点开关和可控硅、ＩＧＢＴ之类的无触点开关甚至还可包括其它开关和传感器的触头在内，在它们的触头上通过串并联组合而构成的串并联电路，并且这个串并联电路接受包括传感器、微处理器在内的它们的控制装置的控制。

【技术特征摘要】
1.作为高压及低压电器开关品种之一的机电一体化开关，其特征是它是由接触器之类的有触点开关和可控硅、IGBT之类的无触点开关甚至还可包括其它开关和传感器的触头在内，在它们的触头上通过串并联组合而构成的串并联电路，并且这个串并联电路接受包括传感器、微处理器在内的它们的控制装置的控制。2.根据权利要求1所述的机电一体化开关，其特征是其中的有触点开关和无触点开关相互结合的方式是有触点开关和无触点开关简单的串联或者并联，即在有触点开关的动、静触点上直接地与...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄群，
申请(专利权)人：黄群，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]