專利名稱：復合投切開關的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種復合投切開關，尤指一種能避免涌流、增加開關使用壽命、保證零電壓開啟和零電流關斷的復合投切開關。
開關，作為機電設備的控制元件，分為觸點開關和無觸點開關，觸點開關的導通電流小，一般不發熱，但由于其固有的機械特性，導通角和分斷角是任意的，使其觸點的閉合和關斷時刻不能被控制，當使用作為接觸器時，可能是在電壓最高的時刻接通或分斷，因此往往在接通時產生很大的涌流；分斷時產生過電壓。涌流的沖擊、過電壓的作用常使機電設備損壞。同時，觸點開關接通和分斷時還會產生電弧，腐蝕觸點，從而使觸點開關的壽命縮短。
針對上述問題，專用開關電容器的接觸器通過一組輔助觸點和串接電阻來抑制涌流的大小，如
圖1所示，但它不能消除涌流。
本實用新型的主要目的在于提供一種復合投切開關，其可在零電壓開啟和零電流關斷，消除涌流和過電壓，消除觸點電弧，延長電器的使用壽命。
本實用新型的次要目的在于提供一種復合投切開關，其對熱設計的要求降低，不需要外加散熱器。
本實用新型的另一目的在于提供一種復合投切開關，其可采用交流或直流驅動，可用作單相或三相開關。
本實用新型的目的是通過如下技術方案來實現的一種復合投切開關，該復合投切開關設有接觸器及控制電路，接觸器的主觸頭連接在供電主回路中，它還包括檢測控制電路、電子開關；控制電路設有信號輸入端，并且具有延時控制輸出端和普通控制輸出端；檢測控制電路的輸出端與控制電路的信號輸入端連接；電子開關與接觸器的主觸頭并聯，該電子開關與控制電路的普通輸出端連接，接觸器的吸合線圈與控制電路的延時控制輸出端連接。
所述的電子開關為雙向可控硅。
所述的電子開關為光電耦合電子開關。
所述的檢測控制電路為過零控制電路，該過零控制電路的信號輸入端連接在供電主回路中。
所述的檢測控制電路為直流信號控制電路。
由于本實用新型的主回路的交流開關接觸器上并聯有一電子開關，當控制輸入接收到閉合信號后，在檢測控制電路和控制電路的控制下，電子開關導通，在零電壓時接通主回路(在交流驅動時)，之后通過控制電路延時接通接觸器的線圈，接觸器觸頭閉合并旁路電子開關的承載電流，觸點閉合時刻兩端的電壓為零。當控制電路輸入端接收到斷開信號時，控制電路控制接觸器斷開，觸點電流轉至電子開關，觸點斷開時刻兩端電壓為零。如此，消除了供電回路接通時的涌流和用電器的過電壓、避免了接觸器觸點電弧，延長了電器壽命；電子開關只在閉合和關斷的(1-3)個周期內承載，其損耗可忽略不計，降低了對熱設計的要求，不需要外加散熱器。
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
圖1為現有技術的電路圖。
圖2為本實用新型的閉合、斷開原理圖。
圖3為本實用新型的實施例1直流驅動的單相開關電路。
圖4為本實用新型的實施例2交流驅動的單相開關電路。
圖5為本實用新型的實施例3交流驅動的三相開關電路。
圖6為本實用新型實施例1在閉合時電子開關電流、電子開關電壓的波形圖。
圖7為本實用新型實施例1在閉合時接觸器觸頭電流、電子開關電壓的波形圖。
圖8為本實用新型實施例1在斷開時電子開關電流、電子開關電壓的波形圖。
圖9為本實用新型實施例1在斷開時接觸器觸頭電流、電子開關電壓的波形圖。
如圖2所示，顯示了在閉合、斷開時，接觸器和電子開關的狀態。當控制信號在t1時給出閉合信號，電子開關即時閉合，經延時后，接觸器閉合并處于導通狀態，而電子開關由于接觸器的導通而不承載電壓；當控制信號在t2時給出開斷信號時，接觸器斷開，流經的接觸器的電流轉至電子開關，在控制電路的作用下，電子開關經過一段時間，并且在電壓過零時斷開。
如圖3所示，本實用新型在直流驅動時，直流控制信號直接輸入控制電路，控制電路由一二極管D、電阻R、電容C、光耦合二極管、繼電器D5組成，控制信號的正極A分兩路連接輸出，一路通過二極管D、電阻R、接到光耦合二極管與電容C的正極，光耦合二極管與電容C的負極連接到控制信號的負極B；另一路通過繼電器D5后連接到控制信號的負極B。需要說明的是，在本實施例中，直流信號控制電路是本領域的現有技術，在此就不再贅述。
主回路的接觸器J的主觸點上并聯有由雙向可控硅組成的電子開關，并聯接點分兩路，一路接控制電路的繼電器D5的觸頭，通過該觸頭向接觸器J的線圈供電；另一路直接通過電容D9接到供電主回路。
當控制信號為閉合信號時，控制信號通過二極管D、電阻R、驅動光耦合二極管，該光耦合二極管發光使雙向可控硅導通，實現零點壓開啟，接通供電主回路；同時控制電路的電容C被充電，經一段延時后，向繼電器D5供電，繼電器D5的觸頭向接觸器J的線圈供電，接觸器J的主觸頭閉合，閉合時刻該觸頭兩端的電壓為零，電子開關被旁路，不承載電流，供電主回路進入工作狀態。
當給出斷開控制信號時，繼電器D5即時斷電，其觸頭即時斷開接觸器J的線圈，接觸器J的主觸頭即時斷開，此刻，接觸器J的觸點電流轉至電子開關，因而，在斷開時刻，接觸器J的觸點兩端電壓為零，同時控制電路的電容C放電，經一段時間后，光耦合二極管供電開斷，雙向可控硅截止，從而，供電主回路斷開。
如圖4所示，本實用新型在交流單相驅動時，過零控制電路產生的控制信號輸入到控制電路的輸入端。控制電路及供電主回路的工作過程與直流驅動控制相同，在此不再贅述。
如圖5所示，本實用新型在交流三相驅動時，過零控制電路與單相驅動電路相同，過零控制電路產生的控制信號輸入到控制電路的輸入端；不同的是，其有兩個控制電路，接觸器的三個觸頭分別連接在供電主回路的三相上，其中兩個觸頭上分別并聯有電子開關，其中一個電子開關由具有延時控制的控制電路控制，另一個電子開關的控制電路不具有延時作用。
當控制信號為閉合信號時，在過零控制電路控制下，通過二極管D、電阻R、光耦合二極管的一路即時導通，光耦合二極管發光使雙向可控硅導通，實現零點壓開啟，接通L1/T1、L2/T2供電回路；同時控制電路的電容C被充電，經一段延時后，向繼電器D5供電，繼電器D5的觸頭接通接觸器J的線圈，接觸器J的觸頭閉合，接通L3/T3供電回路，閉合時刻觸頭兩端的電壓為零，從此，電子開關被旁路，不承載電流，供電主回路進入工作狀態。
當給出斷開控制信號時，繼電器D5即時斷電，其觸頭即時斷開接觸器J的線圈，接觸器J的觸頭即時斷開，L3/T3供電回路斷開，L1/T1、L2/T2供電回路由于電子開關還繼續接通，接觸器J的兩個觸點電流轉至相應的電子開關，因而斷開時刻接觸器J的觸點兩端電壓為零，同時，控制電路的電容C放電，經一段時間，使光耦合二極管斷電，控制雙向可控硅截止，另兩個供電回路斷開。
如圖6所示，顯示的是接通時電子開關電流(Ig)和電子開關的電壓(Vg)的波形，由圖可看出，電子開關零點壓開啟。
如圖7所示，顯示的是接通時接觸器電流(Ij)和Vg的波形，由圖可看出，接觸器零點壓開啟。
如圖8所示，顯示的是關斷時Ig和Vg的波形，由圖可看出，電子開關零電流關斷，承受兩倍的電壓幅值。
如圖12所示，顯示的是關斷時Ij和Vg的波形，由圖可看出，接觸器零電壓關斷，電子開關承受兩倍的電壓幅值。
權利要求1.一種復合投切開關，該復合投切開關設有接觸器及控制電路，接觸器的主觸頭連接在供電主回路中，其特征在于它還包括檢測控制電路、電子開關；控制電路設有信號輸入端，并且具有延時控制輸出端和普通控制輸出端；檢測控制電路的輸出端與控制電路的信號輸入端連接；電子開關與接觸器的主觸頭并聯并與控制電路的普通輸出端連接，接觸器的吸合線圈與控制電路的延時控制輸出端連接。
2.如權利要求1所述的復合投切開關，其特征在于所述的電子開關為雙向可控硅。
3.如權利要求1或2所述的復合投切開關，其特征在于所述的電子開關為光電耦合電子開關。
4.如權利要求1所述的復合投切開關，其特征在于所述的檢測控制電路為過零控制電路，該過零控制電路的信號輸入端連接在供電主回路中。
5.如權利要求1所述的復合投切開關，其特征在于所述的檢測控制電路為直流信號控制電路。
專利摘要一種復合投切開關,其設有接觸器及控制電路,還包括檢測控制電路、電子開關;接觸器的主觸頭連接在供電主回路中,控制電路具有延時控制輸出端和普通控制輸出端;電子開關與接觸器的主觸頭并聯并與控制電路的普通輸出端連接,接觸器的吸合線圈與控制電路的延時控制輸出端連接;由此,消除了涌流和過電壓、避免了觸點電弧、延長了電器壽命、電子開關損耗可忽略不計,降低了對熱設計的要求。
文檔編號H01H9/56GK2476868SQ01223109
公開日2002年2月13日 申請日期2001年4月30日 優先權日2001年4月30日
發明者邱曉軍 申請人:時代集團公司