[发明专利]无电弧断电电力开关

说明书

本发明涉及一种电力开关。

在电力领域中，开关关断电源时，触头间隙中会产生电弧，它不但影响开关的使用寿命，而且会酿成预想不到的事故。本发明针对这一问题，利用电容器特性，提出一种无电弧断电电力开关。

说明书附图说明如下：

图1是本发明总体构思原理图，图中1是开关连接电源和负载的主触头，10是电容续流截断电路，4是辅助触头。

图2、3分别是本发明直流开关和交流开关结构原理图，图中2是电容器，3是整流电桥，6、7是二极管，8是放电电路。

图4是电容续流截断电路连接的另一种方式图，图中5也是一个主触头。

开关断电起弧的主要原因是触头气隙中电场强度大于介质的绝缘强度，使介质电离，变为导电物质，进行放电，形成电弧。电容器有两个极好的特性：1、电容器两端电压不会突变；2、电容器达到稳态时具有隔断直流作用。利用这两个特性可以很好地解决上述问题。

以下阐明无电弧断电电力开关的原理和结构。如图1所示，这种开关起限制电弧产生的主要部分是电容续流截断电路10，该电路与连接电源和负载的主触头1并联，断电时主触头1先分离，电容续流截断电路再和电路断开，通电时主触头1闭合不迟于电容续流截断电路和电路连接时刻，电容续流截断电路可分为直流型和交流型，如图2所示，对于直流开关，电容续流截断电路由电容器2和放电电路8并联构成，它们再并联在开关连接电源及负载的触头1两端。这种开关不产生电弧的机理是：1当触头断开时，电容器有一个充电过程，其两端电压由零逐渐上升，其容量选择适当，可使触头间隙增大过程中，始终大于其两端电压可击穿的距离，因而不会产生电弧。2、电容器和电路断开时，电容器基本充电饱和，电路中几乎不存在电流，也不会产生电弧。如图3所示，对于交流开关，电容续流截断电路由整流电桥3、电容器2及放电电路8构成，整流电桥的输入端并联在开关连接电源及负载的触头1两端，整流电桥输出端连接电容器2和放电电路8。上述两种开关，断电后都都通过放电电路对电容器进行放电，以消除电容续流截断电路和电路连接时产生电容放电电弧。交流开关增加整流电桥是因为交流电流是双向的，直接接电容器不会隔断交流的，采用电桥会使电容器饱和而隔断电流，达到无弧的目的。其抑制电弧产生机理和直流开关类似，不再赘述。

如图1、2、3所示，对于电容续流截断电路，它和电路的连接及分离是通过在它和主触头1并联连接电路中增设辅助触头4来实现，该触头分离滞后于主触头1的分离，闭合不超前于主触头1的闭合。

如图4所示，对于电容续流截断电路，和电路的连接及分离也可通过增设主触头5实现，主触头5和主触头1在电路中是串联关系，该触头分离滞后于主触头1的分离，闭合不超前于主触头1的闭合。

如图2所示，对于连接电感性负载的直流开关，在开关连接负载一端正负极间连接二极管6，二极管正极和负载端负极连接，负极和负载端正极连接。这样就抑制了负载感应电动势对电容器的额外充电。

如图2所示，对于连接的电源电压波动较大的直流开关，在电容器支路上串联二极管7，二极管方向和电流方向一致。

如图2、3所示，对于交流或直流开关中的放电电路由电阻构成，电阻和电容器2可以是固定的并联连接，也可以通过触头在电容续流截断电路和电路分离后再并联。

以下是开关中电容选择实施例，对于直流开关，由于可增加二极管6消除电感反压，电容的耐压值不低于电源电压值，其容量的选择应使开关触头分离过程中，间隙中电场强度小于介质电离的临界电场强度；对于交流开关，电容耐压值应考虑负载电感的反压，应高于电源电压30％～50％，容量和直流开关选择相似。

实验表明这种开关能彻底抑制电弧的产生，并且附加成本很低，是一种理想的电力开关。