[发明专利]一种开关消弧电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电器领域，用于防止开关电器在闭合或断开时拉弧的消弧电路及其控制方法。

背景技术

各类开关、插座、分断器、交流接触器、继电器等开关电器在闭合或断开时往往会产生拉弧现象，不但严重损坏开关电器的触点，还会给用电电路造成种种事故隐患；为了消除开关电器的拉弧现象，现有技术中主要有以下几种克服拉弧的方法：

(1)采用真空灭弧室或SF6灭弧装置来消除电弧，尤其是在高压大电流领域，这种灭弧装置虽然克服了拉弧现象，能够达到较好的灭弧效果，但其本身结构复杂，制造成本较高，维修困难，使用寿命受到限制，不利于普遍推广使用。

(2)采用固态继电器取代普通继电器来消除电弧，尤其是在自动化控制领域，这种灭弧装置虽然也克服了拉弧现象，能够达到较好的灭弧效果，但其本身同样存在结构复杂，制造成本较高，维修困难的缺陷，还存在电路易发热，使用寿命和载流量受到限制的缺陷，也不利于普遍推广使用。

(3)目前还有一种效果较好的消除电弧的方法就是主辅开关消弧电路，其做法是在开关电器主开关的电极两端并联一个辅助电路(如大型分断器等)，且使辅助电路与主开关在闭合或断开时形成简单的先、后逻辑关系来达到消弧效果，这种消弧方法虽能在一定程度上有效克服拉弧现象，但存在以下缺陷：第一，其辅助电路内阻偏大，导通时压降较大；第二，当开关电器的工作电路为交流电路，且负载为电感性负载时，存在浪涌电流，而其辅助电路又不能有效克服这些浪涌电流的影响，这些将会给主开关通、断时造成一定程度上的拉弧现象，严重时甚至会损坏开关电器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状而提供一种灭弧效果更佳，使用领域更广泛的开关消弧电路及其控制方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种开关消弧电路，该开关消弧电路包括有主开关K1、控制电路C和可控三端电路A，所述主开关K1为机械式开关，包括有第一电极端P1和第二电极端P2，在其第一电极端P1和第二电极端P2之间还并联有一可控三端电路A和一控制电路C；所述可控三端电路A包括有第一电压端、第二电压端和控制端，其中第一电压端和所述主开关第一电极端P1共端，第二电压端和所述主开关第二电极端P2共端；所述控制电路C包括第一电压端、控制端和控制单元E，其第一电压端与所述主开关的第一电极端P1共端，其控制端与所述可控三端电路A的控制端共端；其结构要点是：

所述控制电路C的控制单元E为基极偏置电阻R3、电子触发信号开关T2、电子触发信号输入端口Vi、三极管T1、稳压电源电压端Vcc、稳压电源接地端GND、集电极偏置电阻R2、光耦合器IC和限流电阻R1构成的组合电路，所述稳压电源电压端Vcc连接基极偏置电阻R3的一端和集电极偏置电阻R2的一端，基极偏置电阻R3的另一端连接电子触发信号开关T2的集电极，电子触发信号开关T2的发射极连接三极管T1的基极，三极管T1的发射极连接稳压电源接地端GND，三极管T1的集电极连接光耦合器IC的一输入端，所述集电极偏置电阻R2的另一端连接光耦合器IC的另一输入端，光耦合器IC的一输出端连接限流电阻R1的一端，限流电阻R1的另一端连接所述第一电极端P1，所述光耦合器IC的另一输出端连接可控三段电路A；其中电子触发信号输入端Vi连接电子触发信号开关T2的基极；所述可控三端电路A为一双向可控硅SCR开关电路。

所述的开关消弧电路的控制方法如下：

所述主开关K1与所述可控三端电路A之间存在如下逻辑控制关系：

当开关电器处于导通过程时，所述可控三端电路A必须首先导通，在延迟时间Δt后，令所述主开关K1闭合，其中，Δt大于所述主开关K1的起弧时间；

当开关电器处于断开过程时，所述主开关K1必须首先断开，在延迟时间Δt后，令所述可控三端电路A截止，其中，Δt大于所述主开关K1的起弧时间。

所述可控三端电路A和所述控制电路C之间存在如下逻辑控制关系：

当可控三端电路A的第一电压端相对于第二电压端加正向电压时，如控制电路C对可控三端电路A的控制端施加 触发信号，可控三端电路A即时处于导通状态；如控制电路C对可控三端电路A的控制端不施加触发信号，可控三端电路A即时处于截止状态；

与现有技术相比，本发明的优点在于：