[发明专利]消除直流器件触头电弧的方法及其装置和应用

说明书

技术领域

本发明属于直流电路中电力器件触头灭弧技术领域，尤其涉及一种消除直流器件触头电弧的方法及其装置和应用。

背景技术

现有的触头型直流断路器、直流接触器都会产生一定的电弧，既影响其使用寿命又妨碍安全，特别是直流电压较高的情况下，电弧问题更为突出，灭弧措施十分必要。混合型直流断路器因线路复杂，实际使用时有一定的难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种原理简单、科学有效、安全可靠的消除直流器件触头电弧的方法及其装置和应用。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：消除直流器件触头电弧的装置，包括动触头Mc和固定触头CC，还包括滞后分断触头J、半导体元件、电容C和充放电阻R，固定触头CC与半导体元件的输入极相连接，半导体元件的基极与电容C相连接，充放电阻R并联在半导体元件的输出极和基极之间，半导体元件的输出极与滞后分断触头J相连接。

半导体元件为三极管，也可为绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或集成门极换流晶闸管(IGCT)。

上述消除直流器件触头电弧的装置在高压或低压的直流断路器、直流接触器、直流插座中的应用。

具有上述消除直流器件触头电弧的装置的直流断路器，动触头Mc与滞后分断触头J通过滑动面相互连接。

具有上述消除直流器件触头电弧的装置的直流接触器，上下两组动触头的行程不一样，上下两组固定触头一端相互连接。

具有上述消除直流器件触头电弧的装置的直流插座，具有a、b、e三个固定触头，其中e与直流电源V-连接，固定触头b、e位置一致，a固定触头低于b固定触头。

使用上述装置消除直流器件触头电弧的方法，在一路分断点上，具有动触头Mc、固定触头CC和滞后分断触头J共三个触头，分断时有两个过程：首先是动触头Mc与固定触头CC分断，然后是动触头Mc与滞后分断触头J分断；当动触头Mc与固定触头CC接触时，半导体元件的输入输出极被短路；当动触头Mc与固定触头CC分离时，但动触头Mc与滞后分断触头J仍接触时，充放电阻R由充电状态瞬间变为放电状态，半导体元件被启动并迅速由饱和导通变为截止。

上述消除直流器件触头电弧的方法在高压或低压的直流断路器、直流接触器、直流插座中的应用。

针对目前解决直流器件触头电弧缺乏有效措施的问题，发明人设计制作了一种消除直流器件触头电弧的装置，包括动触头Mc和固定触头CC，还包括滞后分断触头J、半导体元件、电容C和充放电阻R，固定触头CC与半导体元件的输入极相连接，半导体元件的基极与电容C相连接，充放电阻R并联在半导体元件的输出极和基极之间，半导体元件的输出极与滞后分断触头J相连接。本发明通过增加滞后分断触头J，由它来启动半导体元件工作，并在滞后分断过程中充分利用半导体元件的关断性能，安全可靠地分断直流电，从而实现在分断过程中消除电弧之目的。该装置及其方法适用于高压或低压的直流断路器、直流接触器、直流插座，而且具有较强实用性。首先，在正常使用时，较脆弱半导体元件的输入输出极被短路，不会产生影响元件使用的热量，而且工作时间也很短；其次，由于增加的滞后分断触头，巧妙地启动并瞬时改变了半导体元件的工作状态；第三，滞后分断触头也使充放电阻R具有两个工作状态，正常工作时，充放电阻R给电容充电，断开时，充放电阻R给电容放电，简化了电路。

附图说明

图1消除直流器件触头电弧装置原理图。

图2动触头与固定触头及滞后分断触头均接触示意图，图中：a结构及状态示意图，b电路原理图，21转轴，22软连接。

图3是动触头与固定触头分断与滞后分断触头接触示意图，图中：a结构及状态示意图，b电路原理图。

图4是直流断路器分断时示意图，图中：a结构及状态示意图，b电路原理图。

图5是分断时动触头对V-的电压变化图，图中：51动触头与固定触头分断时的电压，52动触头与固定触头分断后滞后分断触头的电压变化曲线，53动触头与滞后分断触头分断时间。

图6是目前常用断路器与带滞后触头断路器示意图，图中：a目前常用断路器，b带滞后分断触头断路器。

图7是具有消除直流器件触头电弧的装置的直流断路器原理图，图中：71负载。

图8是普通插头插座和直流插头插座示意图，图中：虚线框内为插座，a普通插头插座，b直流插头插座，1为插头1脚，2为插头2脚，81负载，82灭弧电路。

图9具有消除直流器件触头电弧的装置插座原理图，图中：1插头1脚，2插头2脚，91负载。