交流互补开关制造技术

本发明专利技术提出了一种新的互补开关。在与主触点并联的双向可控硅的第一主端子和门极之间接入一个ＲＣ串联回路，控制触点接在门极和第二主端子之间，并且主触点同控制触点反相同步动作，使开关动作时间变短。即接入的ＲＣ回路在可控硅截止时被控制触点接在第一和第二主端子之间，构成阻容吸收回路，并且将门极电位封锁，起保护可控硅的作用。当需要导通可控硅时，控制触点断开，ＲＣ回路只接在第一主端子和门极之间，保证可控硅可靠导通。（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术提出了一种新的交流互补开关。交流互补开关是一种小体积、大功率的电流切换装置，是一种比较理想的低压开关。它的基本原理是双向可控硅同机械触点相并联，使双向可控硅早于机械触点导通、迟于机械触点截止，造成机械触点在闭合和断开时，其两端的电压接近于零伏。这样，触点开闭过程均不产生电弧。所以互补开关比相同切换功率的机电开关或固体开关体积小、寿命长、不打火、不须散热。西德专利申请DE3341947-A和中国技术申请86205676是可以作为已有互补开关的典型代表。它们都是利用辅助触点来控制双向可控硅的通断，利用主触点和辅助触点闭合和断开的时间差，来实现双向可控硅的提前导通和滞后截止。因此，它们的结构比较简单、动作可靠，并且生产容易、成本低廉。中国技术申请86205676号还给出了两种触点组的结构形式和可控硅与触点的接线方案。其中的一种为横列式触点组，双向可控硅的第一主端子〔7〕与静触点电连接、第二主端子〔8〕与动触点相连接、门极〔9〕与辅助触点相连接，利用动触点和辅助触点到静触点之间的间隙差，来实现所需的导通时序。另一种是纵列式触点组，静触点、动触点和辅助触点依次纵向排列，双向可控硅第一主端子接在位于中间的动触点上，第二主端子与静触点连接、门极与辅助触点连接。这种结构利用辅助触点和动触点闭合断开次序实现时序控制。这两种结构和接线方案对可控硅采用的都是同相控制，即在需要它导通时，利用常开的辅助触点将门极同第一主端子相接触。这样的设计首先导致互补开关的闭合和关断时间必须大于双向可控硅的导通和截止时间，否则将可能出现电弧，尤其在切换大电流时更为严重。一般是牺牲开关的闭合和切断时间来换取满意的消弧效果，而这在开关(尤其是继电开关)设计中是不希望的。其次是造成对双向可控硅的使用不尽合理和保护不足。这主要表现在截止状态下门极悬空，容易受到干扰而误触发;在触发的瞬间，门极回路中没有限流和限压措施，而双向可控硅要求采用高内阻电源触发，否则容易降低管子的换向能力;双向可控硅两主端子之间没有接入保护回路，在合闸瞬间承受跳变电压，使之容易自然导通甚至损坏。为弥补这些不足，必须采用低灵敏的双向可控硅。同时管子的耐压值须留有较大余量。本专利技术的任务就是提出一种能够克服上述缺陷的互补开关，它具有更加合理的触点结构和接线方案。本专利技术采用反相控制实现了上述任务。基本解决方案是在具有传动定位机构、触点组和并联双向可控硅所构成的交流互补开关中，使每一组所说的触点组包含一对常开(动合)触点和一对常闭(动断)触点，并且使这两对触点在同一转动定位(执行)机构的控制下同步动作;所说的双向可控硅并联在其中的一对触点上，在其第一主端子和门极之间接入一个电阻一电容(RC)串联回路，在其门极到第二主端子之间接入另外那一对触点。这样的交流互补开关的工作过程是合闸接电后，电压突然加在双向可控硅和与之并联的常开触点间隙上;由于此时门极被闭合的辅助触点封锁，并且RC串联回路被接在两个主端子之间，可控硅不能导通，跳变电压被RC串联回路吸收，保证可控硅不会自然导通或损坏。当触动传动定位(执行)机构时，辅助触点开始断开的过程，主触点开始闭合的过程;在辅助触点断开的那一瞬间，门极开始有电流流过，双向可控硅开始导通;经过一段时间后，双向可控硅完全导通，主触点也在此时完成闭合过程，达到设计的触点压力，开关闭合过程完成。开关断开的过程从主触点压力开始减小时开始，触点压降逐步升高。当达到双向可控硅导通压降值时，由于辅助触点尚未闭合，门极有电流流过，双向可控硅处于导通状态，主触点断开时间隙电压只有可控硅的导通压降。因此不会产生明显的电弧;当主触点完全断开时，辅助触点完成闭合过程。门极又被封锁，当外加电压过零时双向可控硅截止，主触点间隙的电压上升到外加电压，开关完成断开过程。下面结合附图更详细地说明本专利技术交流互补开关的构成。图1是本专利技术互补开关的原理图。图中仅给出了一组触点和与之相连的元件，实际上可以是多组。如图1所示，本专利技术交流互补开关具有一个传动定位(执行)机构(图中未表示)、一组以上的触点组〔4和5〕和并联的双向可控硅〔1〕。所说的传动定位(执行)机构可以是各种具有快动特点的手动、电磁或者其他动力的执行机构。本专利技术区别于已有互补开关的是每一组所说的触点组均包括一对常开(动合)触点〔5〕和一对常闭(动断)触点〔4〕、这两对触点是反相联动的，即在同一传动定位(执行)机构的控制下同步动作，动作的结果是常开触点闭合、常闭触点断开。所说的双向可控硅〔1〕并联在其中的一对触点上，当然可以并联在常开触点〔5〕上，也可以并联在常闭触点〔4〕上。前者用于构成动合开关，后者用于构成动断开关。在双向可控硅〔1〕的第一主端子〔7〕和门极〔9〕之间，接入一个电阻容(RC)串联回路〔2和3〕。另外那一对触点〔4或者5〕接在双向可控硅〔1〕的第二主端子〔8〕和门极〔9〕之间。图2是用转换式触点组取代反相联动的两对触点〔4和5〕的方案，这是构成本专利技术交流互补开关的一种比较理想的触点结构形式和接线方案。转换式触点组有两个相对设置的静触点〔10和11〕和一个动触点〔12〕。动触点〔12〕也称转换触点，它夹在两个静触点〔10和11〕之间，并且在同一时刻只能同其中的一个静触点相接触，这样分别构成一对常开〔动合〕触点，例如图2中的触点〔10与12〕和一对常闭(动合)触点，例如图2中的触点〔11与12〕。本专利技术通过接线上的安排，巧妙地利用转换式触点组代替了两对反相联动触点。这其中的关键是双向可控硅〔1〕的第二主端子〔8〕必须是同动触点〔12〕相连接，否则就无法实现本专利技术的任务。双向可控硅第一主端子〔7〕和门极〔9〕，则可根据需要或者同静触点〔10〕相连，或者同静触点〔11〕相连，以便构成动合或者动断的开关。第一主端子〔7〕同常开触点〔10〕相连，构成动合开关;反之则构成动断开关。显而易见，这样的触点组结构，在开关制造完成后比较容易实现动合和动断开关的变换。只要对调节第一主端子〔〕和门极〔9〕的连线位置就行了。对用户来说将是很方便的。本专利技术交流互补开关中电阻电容(RC)的取值原则，与一般可控硅应用中RC吸收回路的取值原则基本相同，只要再考虑到满足所用双向可控硅的触发电流条件便可以了。这对于一般技术人员来说是容易做到的。本专利技术互补开关的触点结构，改变了已有互补开关中主触点与辅助触点同态的设计，把主触点和辅助触点设计成相互反相的，即一对触点闭合的过程同步于另一对触点的断开过程。这样设计使得开关动作时间同双向可控硅导通和关断时间相重合，因此，既使将开关动作时间缩短到等于可控硅导通和关断时间，也能够达到最佳的消弧效果。这对于提高开关速度是有用的。本专利技术在双向可控硅第一主端子和门极之间引入的RC回路，与辅助触点相配合，巧妙地解决了双向可控硅截止和导通状态的保护问题，有助于降低对双向可控硅的耐压要求，和对它的尽限应用。这样可以降低成本，提高可靠性，减少管子损坏的可能性。已有的互补开关末采取这些措施(其触点结构所限，也不便采取)，可控硅往往在合闸的瞬间就已经损坏。这不仅造成互补开关的失效，还可能给用电器造成危害。另外，已有互补开关的消弧效果和动作时间与主辅触点间隙都有关，这造成生产中调整间隙的困难，使用中也必须小心维护本文档来自技高网...

【技术保护点】
交流互补开关，具有传动定位机构、一组以上的触点组和双向可控硅［１］，本专利技术的特征在于：每一组所说的触点组均包括一对常开（动合）触点［５］和一对常闭（动断）触点［４］，它们在同一传动定位机构控制下反相同步动作；所说的双向可控硅［１］并联在其中的任意一对触点［４或者５］上，在它的门极［９］和第一主端子［７］之间接有一个阻容（ＲＣ）串联回路［２和３］，另外的那一对触点［５或者４］接在双向可控硅［１］的第二主端子［８］和门极［９］之间。

【技术特征摘要】
1.交流互补开关，具有传动定位机构、一组以上的触点组和双向可控硅[1]，本发明的特征在于每一组所说的触点组均包括一对常开(动合)触点[5]和一对常闭(动断)触点[4]，它们在同一传动定位机构控制下反相同步动作；所说的双向可控硅[1]并联在其中的任意一对触点[4或者5]上，在它的门极[9]和第一主端子[7]之间接有一个阻容(RC)串联回路[2和3]，另外的那一对触点[5或者4]接在双向可控硅[1]的第二主端子[8]和门极[9]之间。2.如权利要求1所述的交流互补开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐国祥，
申请(专利权)人：红山机电研究所，
类型：发明
国别省市：15[中国|内蒙]