[发明专利]触头型无弧断路器

说明书

本发明涉及一种适用于配电系统的触头型无弧断路器，是对现有混合式断路器的改进。

目前已存在有多种结构的无电弧开关和断路器，就无弧断路器来说，混合式断路器具有导通压降损耗小，并可简化散热装置等优点，它的基本结构是采用机械触头和晶闸管电子开关相并联的方式，由机械触头承载电路的长期负载，而晶闸管电子开关只是在机械触头通断的瞬间转移触头电流，以实现断路器的无弧闭合和分断，目前，混合式断路器还存在以下的不足：其一，由于半导体器件和电容自身特性的作用，该断路器在分断以后仍然存在一定量的泄漏电流，影响了它的隔离绝缘性能，第二，对晶闸管来说，因其不能自关断，需采用过零关断或强迫关断的方式，才能提高晶闸管的过载能力和分断容量，如苏联专利SU1517074《混合式断路器分断电流的方法》中所提出的采用晶闸管和换向电容组成强迫关断电路，可使分断容量得到较大的提高，但上述的强迫关断电路存在着换向电容体积大，控制电路较为复杂的问题。

在中国专利CN86205676U中公布了一种互补开关，它是在主触头两端并接电子开关组件，并设置与主触头联动的辅助性触头与电子开关组件中的控制端(基极)相联，通过辅助性触头的先闭后开来控制电子开关的通断实现主触头的无弧闭合和分断，但该开关在分断后晶体管的发射极和集电极仍并接于主触头的两端，由于半导体器件自身的特件，在分断状态它仍存在一定量的泄漏电流，因而其隔离绝缘性能仍存在问题。

本发明的目的在于避免上述不足之处而提供一种分断后具有良好的隔离绝缘性能、分断容量高且电子开关结构较为简单的触头型无弧断路器。

本发明的目的由以下方案来实现：具有主触头2，在主触头两端并接有一电子开关组件3、电子开关组件(3)由晶体管电路构成，晶体管电路包括有晶体管和基极驱动电路7，其不同之处在于在晶体管的主回路上串接有与主触头联动的辅助性主触头1，在基极驱动电路上串接有联动-变阻器R₃。

上述方案中，辅助性主触头1与主触头2的联动时序为：在闭合时，辅助性主触头先于主触头闭合，在断开时，辅助性主触头后于主触头断开。

上述晶体管电路由晶体管和基极驱动电路7组成，在交流电路中电子开关组件3可由二个反向并接的晶体管电路构成，在直流电路中电子开关组件3可由一个单向的晶体管电路构成。

本发明的工作过程如下：当断路器开始闭合时，主触头2动作并带动辅助性主触头1先行闭合，在基极驱动电路的作用下，晶体管导通，负载电流由晶体管与路接通，直至主触头闭合负载电流转移至主触头支路，此时，晶体管两端电压相等，即自动截止，完成无弧闭合过程；当断路器分断时，在主触头开始分离的瞬间，晶体管两端的电压增加，通过基极驱动电路使晶体管导通，负载电流从主触头支路转移至晶体管支路随着主触头分离动作的继续，晶体管的导通率随之减小，直至晶体管截止，随后，由于联动作用，辅助性主触头也滞后分离断开，完成断路器无弧断开的过程，并使负载和电源安全可靠的绝缘隔离。

本发明的主要特点在于：与主触头联动的辅助性主触头的增设，可防止电子开关电路在截止状态时泄漏电流的产生，使断路器具备安全可靠的隔离绝缘性能；另一方面，电子开关组件采用晶体管电路，构成晶体管快速衰减自关断电路，它能在主触头2接通和分断的瞬间快速转移电弧电流，并在分断过程中自衰减截止，在断路器闭合时，晶体管的导通率由小到大，在断路器分断时，晶体管的导通率由大到小而截止，导通时间通常为1-3ms，由于导通时间短，因而使晶体管的过载能力和分断容量得到大幅度的提高，使本发明具备了高断流容量特性，此外，由于采用晶体管电路，整个电路的结构也较为简单。

图1为本发明的结构原理图。

图2为本发明一个实施例的电路图。

图3为本发明一个实施例的结构图示。

图4为本发明在交流电路中闭合和断开时的动作时序图。

图5为本发明另一个实施例的电路图。

图6为本发明在直流电路中闭合和断开时的动作时序图。