[发明专利]几种直流开关灭弧电路

说明书

本发明涉及几种直流开关灭弧电路。

目前，直流开关的灭弧电路以在开关两端并接灭弧网络的方式最多，例如苏联专利（SU1561117，SU1561116，SU1561115，SU1359810，SU1354269，SU1372400，SU1309104，SU1275570，SU1105951，SU943881，SU955249，SU792347），还可参考《防爆电器》1989年第2期第2页至第7页“混合式接触器的若干技术问题”一文中部分内容，及《电杂志》1992年第1期第50页有关内容。其中的混合式直流开关具有较理想的灭弧效果，但其中与开关并联的半导体开关器件容易受过电流、过电压的作用损坏，控制电路一般也比较复杂，使可靠性受到影响，在需要完全切断负载与电源联系（双断点开断）的场合，需要两套灭弧电路。直流开关灭弧电路的另一种方式是在负载两端并接灭弧网络，目前这种网络通常由电阻与电容或二极管串联而成，网络简单，但存在不能完全消除开关电弧的缺点，参见除以上所提《电杂志》1992年第1期外，还有《航空电器》第313页（国防工业出版社1981），及《电接触》第212页至218页（H.霍夫特等编，机械工业出版社，1988）.

本发明的目的是提出几种电路结构较简单、灭弧效果好的直流开关灭弧电路。

本发明的目的是这种实现的，在负载两端并接灭弧网络，以及在直流开关电源入端并接电容，使开关在开断过程的初始时刻，其两端的电压限制在燃弧电压以下，达到消除电弧的目的。本发明的主要特征是一电容器在直流开关闭合期间充电，在开关开断时，该电容器放电为负载续流。本发明提出的第一种灭弧电路，通过一个电阻给电容充电，开关开断时，电容通过二极管放电。第二种灭弧电路中，通过电感给电容充电，可以减短电容器的充电时间，又避免开关接通瞬间流过开关电流过大。第三种灭弧电路中，通过电感与二极管的串联电路给电容充电，不仅可以使充电过程快，还可以使充电电压高，用较小容量的电容就可以达到灭弧的要求。

本发明的优点是，灭弧电路结构简单，半导体元件不承受过电流、过电压，工作可靠，具有很好的灭弧效果，在需要双断点开断点开断负载的场合，只需一套灭弧电路。

以下结合附图对发明作进一步详细叙述。

在所有附图中，线端（7）、线端（8）分别为电源的正级与负级进线端，开关（1）控制负载（5，6）与电源间的通断。在以下表述中，用Ton表示开关（1）由闭合至开断的最短时间，I₀表示开关（1）开断的负载电流。

附图1中，由电阻（2）、电容（3）、二极管（4）组成的网络为基本消弧电路。电阻（2）与电容（3）串联后与负载（5，6）并接。二极管（4）与电阻（2）并联，当开关（1）闭合电容器（3）充电时，二极管（4）为反向截止。电容（3）的容量C₃与I₀成正比，数值上需满足：C₃（uf）≥I₀（A）.括号中为量纲，以下同。为使电容（3）在Ton期间充电至接近电源电压，电阻（2）的阻值R₂应满足：R₂（KΩ）≤0.25Ton（ms）/C₃（uf）。

附图2中，由电感（12）、电容（13）、二极管（14）构成的网络为基本消弧电路。电感（12）与电容（13）串联后与负载（5，6）并接。二极管（14）与电感（12）并联，其极性接法使得开关（1）闭合电容（13）开始充电时，它为反向截止的。电容（13）的容量C₁₃要求与附图1中电容（3）相同。电感（12）的电感量L₁₂应满足：L₁₂（H）≤0.4 T²on（ms）/C₁₃（uf）.还可以与电感（12）串入电阻（15）后再与二极管（14）并联，以调节电容（13）的充电过程。