>[0035]以下各例均未給出各元件Q、R、C的具體參數，主要因0到t2時間因直流斷路器、直流接觸器及直流插座而不同(圖5)。
[0036]二、應用實例
[0037]1、直流斷路器
[0038]圖6a是目前常用斷路器示意圖。圖6b顯示的是具有消除直流器件觸頭電弧的裝置的直流斷路器。可見，兩者動觸頭臂不同，本發明直流斷路器動觸頭Me與滯后分斷觸頭J通過滑動面相互連接，既能與固定觸頭CC良好接觸，又能與滯后分斷觸頭J接觸良好。圖7是具有消除直流器件觸頭電弧的裝置的直流斷路器原理圖。圖中Y是壓敏電阻，D是續流二極管，F是熔絲，V+與V-作為輸入端；V+與三極管Q的集電極及固定觸頭CC相連接，三極管Q的發射極與滯后分斷觸頭J相連接，動觸頭Me與V-經熔絲的另一端作為輸出端與負載相連接。其中，Y的作用是吸收直流電源中尖峰和過壓成分，D是防止負載產生的感應電動勢損壞元件，F為防止線路短路時起保護作用，短路時由于電流大于三極管能承受的電流，故由直流熔絲保護分斷。
[0039]正常分斷時，動觸頭Me離開固定觸頭CC的那一刻，但與滯后分斷觸頭J仍接觸時，三極管Q的基極由于電容C的高電位而使三極管Q處于飽和導通狀態，CC與J之間電位差是三極管的飽和壓降，小于1伏，故Mc從CC處分斷只有小的電火花。同時，電阻R也不再給電容充電，而成為放電電阻，使三極管Q基極電位迅速下降，三極管Q也由飽和導通迅速變為截止，并使J點電位迅速下降，從而使動觸頭Me離開滯后分斷觸頭J時也不會產生電弧。
[0040]2、直流插座
[0041]圖8a是普通插頭插座示意圖。圖8b是具有消除直流器件觸頭電弧的裝置(滅弧電路)的直流插座示意圖，相比可見插頭沒有區別，可以通用。而本發明的直流插座多了一固定觸點及滅弧電路，該插座直流電源V+上具有a、b兩個固定觸點，a起到固定觸頭CC的作用，b起到滯后分斷觸頭J的作用，插頭的某一腳充當了動觸頭Me。其中，要求b、e固定觸點位置高度一樣，這是為了防止V+上插頭與b還沒斷開時V-上的插頭先斷開(即實用時插頭上腳1和腳2應同時離開b、e點，否則三極管Q還沒截止時引起電弧)。
[0042]安裝使用時，把V+與三極管Q的集電極及插座上a相連接，三極管Q的發射極與插座上b相連接，V-與插座上e相連接。如圖9所示，插入時插頭1腳經過插座b插入插座a，同時插頭2腳插入插座e，插入時不會拉弧；拔出時插頭1腳與插座a點分離，但與插座b點仍接通，三極管是導通狀態，只有很小的電火花；同時，三極管迅速由導通變為截止，當插頭1腳與插座b分離時，也無電弧；這時，插頭2腳也與插座e分離，實現了無弧帶電拔插。
[0043]3、直流接觸器
[0044]圖10a是普通接觸器示意圖，兩組觸頭同時接觸，同時分斷。圖10b是兩組動觸頭的行程不一樣的直流接觸器示意圖。
[0045]圖11是具有消除直流器件觸頭電弧的裝置直流接觸器原理圖。虛線框內是接觸器的線圈及1、2兩組觸頭。直流接觸器1組的動觸頭行程長于2組的動觸頭行程，兩組動觸頭的行程不一致，使兩組動觸頭與固定觸頭接觸時間不同，分斷的時間也不同。兩組動觸頭組成本發明中的動觸頭Mc，兩組固定觸頭中互相連接的觸頭組成本發明中的滯后分斷觸頭J，先分斷的一組沒有互連的固定觸頭作為本發明中的固定觸頭CC。直流接觸器吸合時1組與2組觸頭均接通，分斷時，1組首先分斷，三極管Q的基極由于電容C的高電位而使三極管處于飽和導通狀態，2組與1組之間電位差是三極管的飽和壓降，小于1伏，故分斷時只有小的電火花；同時，電阻R也不再給電容充電，而成為放電電阻，使三極管Q基極電位迅速下降，三極管Q也由飽和導通迅速變為截止，并使2組的電位迅速下降，使2組分斷時也不會產生電弧，從而消除了電弧。使用時，把V+與三極管Q的集電極及直流接觸器1組的固定觸頭一端相連接，三極管Q的發射極與直流接觸器1組的固定觸頭另一端及2組的固定觸頭一端相連接，2組另一端固定觸頭與V-作為輸出端與負載相連接。
[0046]4、IGBT代替三極管
[0047]上述各例中三極管Q可替換為IGBT或IGCT，原理一樣，但電路稍有變動。如圖12所示，由于半導體器件IGBT具有柵極輸入阻抗高和柵極易被擊穿等特點，所以沿用原來電路將無法保證IGBT可靠工作及關斷，因此增加了 Dl、D2兩個二極管。
[0048]當電阻R放電時，D1的作用是降低IGBT的GE極電位；D2起保護作用，防止柵極被擊穿。當Me與J、CC均連接時，IGBT的集電極與發射極短路，電壓V+通過電阻R向電容C充電；分斷時，動觸頭Me離開固定觸頭CC的那一刻，但與滯后分斷觸頭J仍接觸時，IGBT的柵極由于電容c的高電位而使IGBT處于飽和導通狀態，CC與J之間電位差是IGBT的飽和壓降加D1的壓降，故Me從CC處分斷不會有大的電弧；同時，電阻R也不再給電容充電，而成為放電電阻，使IGBT的柵極電位迅速下降，IGBT也由飽和導通迅速變為截止，并使J點電位迅速下降，從而使動觸頭Me離開滯后分斷觸頭J時也不會產生電弧。
【主權項】
1.一種消除直流器件觸頭電弧的裝置，包括動觸頭Me和固定觸頭CC，其特征在于還包括滯后分斷觸頭J、半導體元件、電容C和充放電阻R，固定觸頭CC與半導體元件的輸入極相連接，半導體元件的基極與電容c相連接，充放電阻R并聯在半導體元件的輸出極和基極之間，半導體元件的輸出極與滯后分斷觸頭J相連接。2.根據權利要求1所述的消除直流器件觸頭電弧的裝置，其特征在于:所述半導體元件為三極管、IGBT或IGCT。3.權利要求1所述消除直流器件觸頭電弧的裝置在高壓或低壓的直流斷路器、直流接觸器、直流插座中的應用。4.具有權利要求1所述消除直流器件觸頭電弧的裝置的直流斷路器，其特征在于:所述動觸頭Me與滯后分斷觸頭J通過滑動面相互連接。5.具有權利要求1所述消除直流器件觸頭電弧的裝置的直流接觸器，其特征在于上下兩組動觸頭的行程不一樣，上下兩組固定觸頭一端相互連接。6.具有權利要求1所述消除直流器件觸頭電弧的裝置的直流插座，其特征在于具有a、b、e三個固定觸頭，其中e與直流電源V-連接，固定觸頭b、e位置一致，a固定觸頭低于b固定觸頭。7.使用權利要求1所述裝置消除直流器件觸頭電弧的方法，其特征在于在一路分斷點上，具有動觸頭Mc、固定觸頭CC和滯后分斷觸頭J共三個觸頭，分斷時有兩個過程:首先是動觸頭Me與固定觸頭CC分斷，然后是動觸頭Me與滯后分斷觸頭J分斷；當動觸頭Me與固定觸頭CC接觸時，半導體元件的輸入輸出極被短路。當動觸頭Me與固定觸頭CC分離時，但動觸頭Me與滯后分斷觸頭J仍接觸時，充放電阻R由充電狀態瞬間變為放電狀態，半導體元件被啟動并迅速由飽和導通變為截止。8.權利要求7所述消除直流器件觸頭電弧的方法在高壓或低壓的直流斷路器、直流接觸器、直流插座中的應用。
【專利摘要】本發明公開了一種消除直流器件觸頭電弧的裝置，包括動觸頭Mc和固定觸頭CC，還包括滯后分斷觸頭J、半導體元件、電容C和充放電阻R，固定觸頭CC與半導體元件的輸入極相連接，半導體元件的基極與電容C相連接，充放電阻R并聯在半導體元件的輸出極和基極之間，半導體元件的輸出極與滯后分斷觸頭J相連接。本發明通過增加滯后分斷觸頭J，由它來啟動半導體元件工作，并在滯后分斷過程中充分利用半導體元件的關斷性能，安全可靠地分斷直流電，從而實現在分斷過程中消除電弧之目的。該裝置及其方法適用于高壓或低壓的直流斷路器、直流接觸器、直流插座，而且具有較強實用性。
【IPC分類】H01H50/54
【公開號】CN105304413
【申請號】CN201510752814
【發明人】沈紅, 沈易, 沈治民
【申請人】沈紅
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月6日