專利名稱：電流零點(diǎn)附近斷電交流電力開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交流電力開關(guān)。
技術(shù)背景-
交流電幾乎用于所有用電領(lǐng)域。交流電力開關(guān)是交流供電必不可 少的電器設(shè)、備。工業(yè)上交流接觸器、交流斷電器都屬于交流電力開關(guān)。 交流電力開關(guān)在斷電過程中動、靜觸頭間會產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧，致使觸 頭表面燒蝕氧化，這是影響交流電力開關(guān)電壽命最主要的原因。這種 現(xiàn)象使開關(guān)導(dǎo)電能力降低，觸頭發(fā)熱，造成電能浪費(fèi)，同時(shí)還消耗了 大量制造觸頭的稀有金屬材料，嚴(yán)重時(shí)還可能釀成火災(zāi)等災(zāi)難性后 果。本發(fā)明針對上述問題，提出一種電流零點(diǎn)附近斷電交流電力開關(guān)， 實(shí)現(xiàn)了交流電力開關(guān)無電弧斷電或者小電弧斷電。

發(fā)明內(nèi)容
交流電流隨時(shí)間呈正弦函數(shù)變化，在電流零點(diǎn)或零點(diǎn)之前一段很 短時(shí)間內(nèi)電流為零或者很小，在這段時(shí)間內(nèi)關(guān)斷電流，交流電力開關(guān) 動、靜觸頭之間出現(xiàn)的電弧很小，甚至沒有電弧。這是因?yàn)?、關(guān)
斷時(shí)電流很??；2、經(jīng)歷很短時(shí)間電流過零點(diǎn)，致使觸頭附近介質(zhì)電 離的正負(fù)離子重新復(fù)合，介質(zhì)的絕緣特性恢復(fù)；3、電流反向后，觸 頭已經(jīng)分?jǐn)嘁欢ǖ木嚯x，不會二次擊穿導(dǎo)通。尤其對于電感性負(fù)載， 由于電感的磁場能量正比于電流的平方，在接近于電流零點(diǎn)時(shí)，電感 的磁場能量幾乎為零，不會形成電感強(qiáng)放電電弧。這就是本發(fā)明的基本理論依據(jù)。
圖1是本發(fā)明的總體構(gòu)思圖。本發(fā)明包括串聯(lián)在交流電路1中的 由動、靜觸頭組成的主觸頭組11，控制交流電路1電流的通斷。它
還由交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)2、控制系統(tǒng)4和伺服系統(tǒng)3構(gòu)成。交流電路 1和交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)2關(guān)聯(lián)，交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)2和控制系統(tǒng)4連 接，控制系統(tǒng)4和伺服系統(tǒng)3連接。交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)2周期性地取 得交流電路1電流零點(diǎn)位置信息，或者周期性地取得與交流電路1電 流零點(diǎn)相差一個(gè)固定相位的特定位置信息，并將這些信息傳遞給控制 系統(tǒng)4?？刂葡到y(tǒng)4可以是一個(gè)微處理器，也可以是一個(gè)邏輯電路。 控制系統(tǒng)4的作用是接收交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)2發(fā)來的信號，并在需要 交流電路1斷開時(shí)，適時(shí)地向伺服系統(tǒng)3發(fā)出斷電控制信號。伺服系 統(tǒng)3由開關(guān)通斷機(jī)構(gòu)5和相應(yīng)的驅(qū)動電路6構(gòu)成。伺服系統(tǒng)3接收到 控制系統(tǒng)4發(fā)出的斷電控制信號后，通過驅(qū)動電路6驅(qū)動開關(guān)通斷機(jī) 構(gòu)5，分?jǐn)嘟涣麟娏﹂_關(guān)的動、靜觸頭的接觸。常用的一種開關(guān)通斷 機(jī)構(gòu)5是由電磁鐵直接驅(qū)動動觸頭的直動機(jī)構(gòu)，電磁鐵線圈31通電， 電磁鐵吸合，動、靜觸頭閉合，而電磁鐵線圈31斷電，電磁鐵釋放， 動、靜觸頭分?jǐn)唷Ｔ诮涣麟娏﹂_關(guān)導(dǎo)通狀態(tài)下，交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)2 將取得的信息傳遞給控制系統(tǒng)4，需要交流電路l斷開時(shí)，控制系統(tǒng) 4在時(shí)刻
t4= t3+kT/2-At (1)
或者
t4= t3+kT/2-At— 5 (2)對伺服系統(tǒng)3中驅(qū)動電路6發(fā)出斷電控制信號，驅(qū)動電路6驅(qū)動開關(guān) 通斷機(jī)構(gòu)5分?jǐn)鄤?、靜觸頭的接觸。上兩式中，t3為任意一個(gè)交流電 流零點(diǎn)時(shí)刻(一般選取最近的交流零點(diǎn)時(shí)刻)，T為交流電流的周期， At為從控制系統(tǒng)4發(fā)出斷電控制信號到動、靜觸頭開始分離之間時(shí) 間間隔的平均值。k為整數(shù)，假設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為t2， k的取值應(yīng)使t4 2t2 (k一般選取滿足條件的最小值)。3是動、靜觸頭分?jǐn)嘞鄬τ陔娏髁?點(diǎn)提前的微小時(shí)間間隔。引入3的目的是避免跨越電流零點(diǎn)后動、靜 觸頭分?jǐn)嚅g隔過小，引起二次電弧。J的最佳值與動、靜觸頭分離速 度以及電流有效值有關(guān)，可由實(shí)驗(yàn)確定。這樣開關(guān)的動、靜觸頭分?jǐn)?時(shí)刻恰好發(fā)生在交流電流零點(diǎn)處附近，或者交流電流零點(diǎn)向前偏移^ 時(shí)間處附近。


圖l是本發(fā)明的總體構(gòu)思圖。
圖2是本發(fā)明在單相交流電力開關(guān)應(yīng)用的具體實(shí)施例。 圖3是本發(fā)明在三相三線制交流電力開關(guān)應(yīng)用的具體實(shí)施例。 圖4是本發(fā)明在對稱負(fù)載三相三線制交流電力開關(guān)應(yīng)用的具體 實(shí)施例。
圖5是本發(fā)明在三相四線制交流電力開關(guān)應(yīng)用的具體實(shí)施例。 在上述各圖中，1、交流電路，11、主觸頭組，12、負(fù)載，13交 流電源，2、交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)，21、電流感應(yīng)器，22、電流信號轉(zhuǎn) 換電路，3、伺服系統(tǒng)，5、開關(guān)通斷機(jī)構(gòu)，6、驅(qū)動電路，31、電磁 鐵線圈，32、開關(guān)管，33、續(xù)流二極管，34、電壓檢測電路，35控制開關(guān)，36、直流電源，4、控制系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
-
以上敘述了構(gòu)成電流零點(diǎn)附近斷電交流電力開關(guān)的一般原則。根 據(jù)這個(gè)原則，以下分別闡明構(gòu)成一個(gè)單相交流電力開關(guān)、三相三線制 電力開關(guān)、對稱負(fù)載三相三線制電力開關(guān)和三相四線制交流電力開關(guān) 的具體實(shí)施例。
圖2是本發(fā)明在單相交流電力開關(guān)應(yīng)用的具體實(shí)施例?？刂葡到y(tǒng) 4采用微處理器。交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)2由電流感應(yīng)器21和電流信號 轉(zhuǎn)換電路22連接構(gòu)成。電流感應(yīng)器21由導(dǎo)磁環(huán)套裝在交流電路1上， 形成初級線圈，在導(dǎo)磁環(huán)上繞制若干匝導(dǎo)線形成次級線圈。電流信號 轉(zhuǎn)換電路22由橋式整流器和比較器連接構(gòu)成。橋式整流器的兩個(gè)輸 入端和電流感應(yīng)器21次級線圈兩個(gè)端頭連接，正輸出端通過電阻連 接到比較器負(fù)輸入端，正負(fù)輸出端之間連接一個(gè)電阻，起到限制比較 器輸入端懸浮的作用。比較器正輸入端連接參考電壓23的正極，參 考電壓的負(fù)極和橋式整流器的負(fù)輸出端連接，比較器的輸出端連接到 微處理器的一個(gè)I/O端口。電流感應(yīng)器21輸出信號經(jīng)過橋式整流器 和參考電壓通過比較器進(jìn)行比較，得到負(fù)脈沖信號，這個(gè)信號的中間 點(diǎn)，與交流電流的零點(diǎn)相差一個(gè)固定相位，比較器的輸出端通過連接 的I/O端口將信號輸送到微處理器。伺服系統(tǒng)3包括開關(guān)通斷機(jī)構(gòu)5 (圖中未畫出)、驅(qū)動電路6和電壓檢測電路34。開關(guān)通斷機(jī)構(gòu)5采 用電磁鐵直接驅(qū)動動觸頭的直動機(jī)構(gòu)。驅(qū)動電路6由電磁鐵線圈31、 開關(guān)管32、續(xù)流二極管33、直流電源36及控制開關(guān)35構(gòu)成。其中電磁鐵線圈31 —端通過控制開關(guān)35連接直流電源36的正極，另一 端連接開關(guān)管32的集電極。開關(guān)管35的發(fā)射極和直流電源36的負(fù) 極連接，基極通過一個(gè)電阻連接到微處理器的一個(gè)1/0端口。續(xù)流二 極管33正極連接直流電源36的負(fù)極，負(fù)極通過控制開關(guān)35連接直 流電源36的正極。電壓檢測電路34由兩個(gè)電阻串聯(lián)，串聯(lián)后一端連 接到直流電源36的負(fù)極，另一端連接二極管的負(fù)極，二極管的正極 通過控制開關(guān)35連接到直流電源36的正極，兩個(gè)電阻串聯(lián)的中間結(jié) 點(diǎn)連接到微處理器的一個(gè)I/0端口。直流電源36的負(fù)極、橋式整流 器的負(fù)輸出端和微處理器共地。當(dāng)控制開關(guān)35閉合時(shí)，微處理器通 過相應(yīng)的I/0端口向開關(guān)管32基極提供電流，開關(guān)管32導(dǎo)通，電磁 鐵線圈31通電，電磁鐵吸合，交流電力開關(guān)主觸頭組ll閉合，交流 電路1通電工作。工作中電壓檢測電路34向微處理器始終提供高電 平信號，交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)2始終向微處理器提供交流零點(diǎn)的相位信 息。當(dāng)控制開關(guān)35關(guān)斷時(shí)，電壓檢測電路34電阻串聯(lián)的中間結(jié)點(diǎn)立 即變?yōu)榈碗娖讲⑼ㄟ^相應(yīng)的I/O端口傳遞給微處理器。在控制開關(guān) 35斷開短時(shí)間內(nèi)，電磁鐵線圈31、開關(guān)管32、和續(xù)流二極管33構(gòu) 成續(xù)流回路，電磁鐵線圈31仍有電流流過，交流開關(guān)主觸頭組11的 動、靜觸頭仍處于閉合狀態(tài)。微處理器根據(jù)交流零點(diǎn)位置等相關(guān)參數(shù) 利用上述公式(1)或者(2)來確定發(fā)出斷電信號的時(shí)刻。等待時(shí)間 到，微處理器通過相應(yīng)的1/0端口切斷開關(guān)管32基極電流，電磁鐵 線圈31斷電，電磁鐵分?jǐn)?，?qū)動主觸頭組11的動觸頭分?jǐn)唷?br> 圖3是本發(fā)明在三相三線制交流電力開關(guān)應(yīng)用的具體實(shí)施例。三個(gè)主觸頭組11分別串聯(lián)于A、 B、 C三相電路中控制三相電路的通斷， 其中有兩個(gè)主觸頭組11的動觸頭聯(lián)動。因此三相三線制交流電力開 關(guān)伺服系統(tǒng)3需要兩個(gè)開關(guān)通斷機(jī)構(gòu)5和對應(yīng)的驅(qū)動電路6。其中一 個(gè)開關(guān)通斷機(jī)構(gòu)5由電磁鐵驅(qū)動非聯(lián)動的動觸頭，另一個(gè)開關(guān)通斷機(jī) 構(gòu)5由電磁鐵驅(qū)動兩個(gè)聯(lián)動的動觸頭。每個(gè)驅(qū)動電路6結(jié)構(gòu)和連接方 式都與單相交流電力開關(guān)驅(qū)動電路6相同。電壓檢測電路34與單相 交流電力開關(guān)的電壓檢測電路34結(jié)構(gòu)和連接方式完全相同?？刂葡?統(tǒng)4采用微處理器。三相三線制交流電力開關(guān)需要兩個(gè)交流零點(diǎn)檢測 系統(tǒng)2，每個(gè)交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)2與單相交流電力開關(guān)的交流零點(diǎn)檢 測系統(tǒng)2結(jié)構(gòu)和連接方式相同。其中一個(gè)交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)2的電流 感應(yīng)器21導(dǎo)磁環(huán)套裝在非聯(lián)動動觸頭對應(yīng)的相電路中，另一個(gè)交流 零點(diǎn)檢測系統(tǒng)2的電流感應(yīng)器21導(dǎo)磁環(huán)套裝在兩個(gè)聯(lián)動動觸頭對應(yīng) 的兩相電路其中一相中。兩個(gè)電路信號轉(zhuǎn)換電路中的比較器的輸出端 連接到微處理器對應(yīng)的1/0端口。當(dāng)控制開關(guān)35關(guān)斷后，微處理器 如同對單相開關(guān)關(guān)斷過程一樣，根據(jù)交流零點(diǎn)位置等相關(guān)參數(shù)利用上 述公式(1)或者(2)來確定發(fā)出斷電信號的時(shí)刻，首先對非聯(lián)動動 觸頭進(jìn)行分?jǐn)唷７锹?lián)動動觸頭分?jǐn)嗪?，等待?lián)動動觸頭對應(yīng)的兩相電 路出現(xiàn)電流零點(diǎn)，微處理器再利用新零點(diǎn)的位置，重復(fù)上述過程，對 聯(lián)動觸頭進(jìn)行分?jǐn)?。第二步關(guān)斷過程中等待電流零點(diǎn)出現(xiàn)的原因是三 相三線制供電過程中，關(guān)斷一相電流瞬間，另外任意兩相與負(fù)載構(gòu)成 的電路電流零點(diǎn)時(shí)間要發(fā)生改變。
對于對稱負(fù)載三相三線制交流電力開關(guān)，可以證明，其中一相電路在電流零點(diǎn)斷開，另外兩相和負(fù)載形成的串聯(lián)電路交流零點(diǎn)發(fā)生在
斷開的那相交流零點(diǎn)之后T/4處。由此可以簡化三相三線制交流電力 開關(guān)的結(jié)構(gòu)和電路。
圖4是本發(fā)明在對稱負(fù)載三相三線制交流電力開關(guān)應(yīng)用的具體 實(shí)施例。對稱負(fù)載三相三線制交流電力開關(guān)實(shí)施例和三相三線制交流 電力開關(guān)實(shí)施例相比，除了去掉聯(lián)動動觸頭所在那兩相電路對應(yīng)的交 流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)2,其余部分的結(jié)構(gòu)和連接方式與三相三線制交流電 力開關(guān)完全相同。當(dāng)控制開關(guān)35關(guān)斷后，微處理器如同對單相開關(guān) 關(guān)斷過程一樣，根據(jù)交流零點(diǎn)位置等相關(guān)參數(shù)利用上述公式(1)或 者(2)來確定發(fā)出斷電信號的時(shí)刻，首先對非聯(lián)動動觸頭進(jìn)行分?jǐn)唷?br> 對于聯(lián)動動觸頭的分?jǐn)?，微處理器在時(shí)刻
ts= t3+kT/2—At' +T/4 (3)
或者
ts二 t3+kT/2-At' - (4) 對伺服系統(tǒng)3中聯(lián)動動觸頭對應(yīng)的驅(qū)動電路6發(fā)出斷電控制信號，相 應(yīng)的開關(guān)通斷機(jī)構(gòu)5分?jǐn)嗦?lián)動動觸頭。t3和k與非聯(lián)動動觸頭分?jǐn)嘤?jì) 算取值相同，At'為從控制系統(tǒng)4對聯(lián)動動觸頭對應(yīng)的驅(qū)動電路6 發(fā)出斷電控制信號，到聯(lián)動動觸頭開始分離之間時(shí)間間隔的平均值。 圖5是本發(fā)明在三相四線制交流電力開關(guān)應(yīng)用的具體實(shí)施例。三 個(gè)開關(guān)主觸頭組11分別串聯(lián)于A、 B、 C相電路中控制三相電路的通 斷，因此三相四線制交流電力開關(guān)伺服系統(tǒng)需要三個(gè)開關(guān)通斷機(jī)構(gòu)5 和對應(yīng)的驅(qū)動電路6。每個(gè)開關(guān)通斷機(jī)構(gòu)5都由一個(gè)電磁鐵分別驅(qū)動一個(gè)主觸頭組11的動觸頭，每個(gè)驅(qū)動電路6結(jié)構(gòu)和連接方式都與單 相交流電力開關(guān)驅(qū)動電路6相同。電壓檢測電路34與單相交流電力 開關(guān)的電壓檢測電路34結(jié)構(gòu)和連接方式完全相同。三相四線制交流 電力開關(guān)需要三個(gè)交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)2，每個(gè)交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)2與 單相交流電力開關(guān)的交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)2結(jié)構(gòu)和連接方式相同。每個(gè) 交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)2的電流感應(yīng)器21導(dǎo)磁環(huán)分別套裝在對應(yīng)的相電 路中，電流信號轉(zhuǎn)換電路中的比較器的輸出端連接到微處理器對應(yīng)的 1/0端口。當(dāng)控制開關(guān)35關(guān)斷后，微處理器如同對單相開關(guān)關(guān)斷過 程一樣對每個(gè)動觸頭先后進(jìn)行分?jǐn)唷?br> 交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)2除了上述結(jié)構(gòu)以外，它的電流感應(yīng)器21還 可以采用電流傳感器。電流傳感器將電流信號傳遞給過零比較器或者 模數(shù)轉(zhuǎn)換器。過零比較器產(chǎn)生的方波邊沿的位置或者模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)值 為零的位置都表示了交流電流零點(diǎn)的位置。
對于固定的恒定負(fù)載的交流電路，電流和電壓相位差總是相差一 個(gè)固定值，因此可以通過交流電壓零點(diǎn)求得電流零點(diǎn)位置，這樣任何 可以測定交流電壓零點(diǎn)的電路或者傳感器都可以用來測定間接測定 交流電流零點(diǎn)位置。
權(quán)利要求
1、一種包括串聯(lián)在交流電路中的由動、靜觸頭組成的主觸頭組，控制交流電路電流的通斷的電流零點(diǎn)附近斷電交流電力開關(guān)，其特征在于它還由交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)構(gòu)成；交流電路和交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)連接，控制系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)連接；交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)周期性地取得交流電路電流零點(diǎn)位置信息，或者周期性地取得與交流電路電流零點(diǎn)相差一個(gè)固定相位的特定位置信息，并將這些信息傳遞給控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)可以是一個(gè)微處理器，也可以是一個(gè)邏輯電路；控制系統(tǒng)接收交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)發(fā)來的信號，并在需要交流電路斷開時(shí)，適時(shí)地向伺服系統(tǒng)發(fā)出斷電控制信號；伺服系統(tǒng)由開關(guān)通斷機(jī)構(gòu)和相應(yīng)的驅(qū)動電路構(gòu)成；伺服系統(tǒng)接收到控制系統(tǒng)發(fā)出的斷電控制信號后，通過驅(qū)動電路驅(qū)動開關(guān)通斷機(jī)構(gòu)，分?jǐn)嘟涣麟娏﹂_關(guān)的動、靜觸頭的接觸；在交流電力開關(guān)導(dǎo)通狀態(tài)下，交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)將取得的信息傳遞給控制系統(tǒng)，需要交流電路斷開時(shí)，控制系統(tǒng)在時(shí)刻t4＝t3+kT/2-Δt(1)或者t4＝t3+kT/2-Δt-δ(2)對伺服系統(tǒng)中驅(qū)動電路發(fā)出斷電控制信號，驅(qū)動電路驅(qū)動開關(guān)通斷機(jī)構(gòu)分?jǐn)鄤?、靜觸頭的接觸；上兩式中，t3為任意一個(gè)交流電流零點(diǎn)時(shí)刻，T為交流電流的周期，Δt為從控制系統(tǒng)發(fā)出斷電控制信號到動、靜觸頭開始分離之間時(shí)間間隔的平均值；k為整數(shù)，假設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為t2，k的取值應(yīng)使t4≥t2；δ是動、靜觸頭分?jǐn)嘞鄬τ陔娏髁泓c(diǎn)提前的微小時(shí)間間隔。
2、根據(jù)取利要求1所述的電流零點(diǎn)附近斷電交流電力開關(guān)，其 特征在于對于單相交流電力開關(guān)，控制系統(tǒng)采用微處理器；交流零 點(diǎn)檢測系統(tǒng)由電流感應(yīng)器和電流信號轉(zhuǎn)換電路連接構(gòu)成；電流感應(yīng)器 由導(dǎo)磁環(huán)套裝在交流電路上，形成初級線圈，在導(dǎo)磁環(huán)上繞制若干匝 導(dǎo)線形成次級線圈；電流信號轉(zhuǎn)換電路由橋式整流器和比較器連接構(gòu) 成；橋式整流器的兩個(gè)輸入端和電流感應(yīng)器次級線圈兩個(gè)端頭連接， 正輸出端通過電阻連接到比較器負(fù)輸入端，正負(fù)輸出端之間連接一個(gè) 電阻；比較器正輸入端連接參考電壓的正極，參考電壓的負(fù)極和橋式 整流器的負(fù)輸出端連接，比較器的輸出端連接到微處理器的一個(gè)I/O 端口；電流感應(yīng)器輸出信號經(jīng)過橋式整流器和參考電壓通過比較器進(jìn)行比較，得到負(fù)脈沖信號，比較器的輸出端通過連接的i/o端口將信號輸送到微處理器；伺服系統(tǒng)包括開關(guān)通斷機(jī)構(gòu)(圖中未畫出)、驅(qū) 動電路和電壓檢測電路；開關(guān)通斷機(jī)構(gòu)采用電磁鐵直接驅(qū)動動觸頭的 直動機(jī)構(gòu)；驅(qū)動電路由電磁鐵線圈、開關(guān)管、續(xù)流二極管、直流電源 及控制開關(guān)構(gòu)成；其中電磁鐵線圈一端通過控制開關(guān)連接直流電源的 正極，另一端連接開關(guān)管的集電極；開關(guān)管的發(fā)射極和直流電源的負(fù) 極連接，基極通過一個(gè)電阻連接到微處理器的一個(gè)I/0端口；續(xù)流二 極管正極連接直流電源的負(fù)極，負(fù)極通過控制開關(guān)連接直流電源的正 極；電壓檢測電路由兩個(gè)電阻串聯(lián)，串聯(lián)后一端連接到直流電源的負(fù) 極，另一端連接二極管的負(fù)極，二極管的正極通過控制開關(guān)連接到直流電源的正極，兩個(gè)電阻串聯(lián)的中間結(jié)點(diǎn)連接到微處理器的一個(gè)I/O 端口；直流電源的負(fù)極、橋式整流器的負(fù)輸出端和微處理器共地；當(dāng) 控制開關(guān)閉合時(shí)，微處理器通過相應(yīng)的1/0端口向開關(guān)管基極提供電 流，開關(guān)管導(dǎo)通，電磁鐵線圈通電，電磁鐵吸合，交流電力開關(guān)主觸 頭組閉合，交流電路通電工作；工作中電壓檢測電路向微處理器始終 提供高電平信號，交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)始終向微處理器提供交流零點(diǎn)的 相位信息；當(dāng)控制開關(guān)關(guān)斷時(shí)，電壓檢測電路電阻串聯(lián)的中間結(jié)點(diǎn)立 即變?yōu)榈碗娖讲⑼ㄟ^相應(yīng)的1/0端口傳遞給微處理器；在控制開關(guān)斷 開短時(shí)間內(nèi)，電磁鐵線圈、開關(guān)管、和續(xù)流二極管構(gòu)成續(xù)流回路，電 磁鐵線圈仍有電流流過，交流開關(guān)主觸頭組的動、靜觸頭仍處于閉合 狀態(tài)；微處理器根據(jù)交流零點(diǎn)位置等相關(guān)參數(shù)利用上述公式(1)或 者(2)來確定發(fā)出斷電信號的時(shí)刻；等待時(shí)間到，微處理器通過相 應(yīng)的I/0端口切斷開關(guān)管基極電流，電磁鐵線圈斷電，電磁鐵分?jǐn)啵?驅(qū)動主觸頭組分?jǐn)唷?br> 3、根據(jù)取利要求1所述的電流零點(diǎn)附近斷電交流電力開關(guān)，其 特征在于對于三相三線制交流電力開關(guān)，三個(gè)主觸頭組分別串聯(lián)于 A、 B、 C三相電路中控制三相電路的通斷，其中有兩個(gè)主觸頭組的動 觸頭聯(lián)動；三相三線制交流電力開關(guān)伺服系統(tǒng)需要兩個(gè)開關(guān)通斷機(jī)構(gòu) 和對應(yīng)的驅(qū)動電路；其中一個(gè)開關(guān)通斷機(jī)構(gòu)由電磁鐵驅(qū)動非聯(lián)動的動 觸頭，另一個(gè)開關(guān)通斷機(jī)構(gòu)由電磁鐵驅(qū)動兩個(gè)聯(lián)動的動觸頭；每個(gè)驅(qū) 動電路結(jié)構(gòu)和連接方式都與單相交流電力開關(guān)驅(qū)動電路相同；電壓檢 測電路與單相交流電力開關(guān)的電壓檢測電路結(jié)構(gòu)和連接方式完全相同；控制系統(tǒng)釆用微處理器；三相三線制交流電力開關(guān)需要兩個(gè)交流 零點(diǎn)檢測系統(tǒng)，每個(gè)交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)與單相交流電力開關(guān)的交流零 點(diǎn)檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和連接方式相同；其中一個(gè)交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)的電流 感應(yīng)器導(dǎo)磁環(huán)套裝在非聯(lián)動動觸頭對應(yīng)的相電路中，另一個(gè)交流零點(diǎn) 檢測系統(tǒng)的電流感應(yīng)器導(dǎo)磁環(huán)套裝在兩個(gè)聯(lián)動動觸頭對應(yīng)的兩相電 路其中一相中；兩個(gè)電路信號轉(zhuǎn)換電路中的比較器的輸出端連接到微 處理器對應(yīng)的I/0端口；當(dāng)控制開關(guān)關(guān)斷后，微處理器如同對單相開 關(guān)關(guān)斷過程一樣，根據(jù)交流零點(diǎn)位置等相關(guān)參數(shù)利用上述公式(1) 或者(2)來確定發(fā)出斷電信號的時(shí)刻，首先對非聯(lián)動動觸頭進(jìn)行分 斷；非聯(lián)動動觸頭分?jǐn)嗪?，等待?lián)動動觸頭對應(yīng)的兩相電路出現(xiàn)電流 零點(diǎn)，微處理器再利用新零點(diǎn)的位置，重復(fù)上述過程，對聯(lián)動觸頭進(jìn) 行分?jǐn)唷?br> 4、根據(jù)取利要求l所述的電流零點(diǎn)附近斷電交流電力開關(guān)，其 特征在于對于對稱負(fù)載三相三線制交流電力開關(guān)，和三相三線制交 流電力開關(guān)相比，除了去掉聯(lián)動動觸頭所在那兩相電路對應(yīng)的交流零 點(diǎn)檢測系統(tǒng)，其余部分的結(jié)構(gòu)和連接方式與三相三線制交流電力開關(guān) 完全相同；當(dāng)控制開關(guān)關(guān)斷后，微處理器如同對單相開關(guān)關(guān)斷過程一 樣，根據(jù)交流零點(diǎn)位置等相關(guān)參數(shù)利用上述公式(1)或者(2)來確 定發(fā)出斷電信號的時(shí)刻，首先對非聯(lián)動動觸頭進(jìn)行分?jǐn)?；對于?lián)動動 觸頭的分?jǐn)啵⑻幚砥髟跁r(shí)刻ts= t3+kT/2-At' +T/4 (3)或者ts= t3+kT/2-At' - (4) 對伺服系統(tǒng)中聯(lián)動動觸頭對應(yīng)的驅(qū)動電路發(fā)出斷電控制信號，相應(yīng)的 開關(guān)通斷機(jī)構(gòu)分?jǐn)嗦?lián)動動觸頭；t3和k與非聯(lián)動動觸頭分?jǐn)嘤?jì)算取值 相同，At'為從控制系統(tǒng)對聯(lián)動動觸頭對應(yīng)的驅(qū)動電路發(fā)出斷電控 制信號，到聯(lián)動動觸頭開始分離之間時(shí)間間隔的平均值。
5、 根據(jù)取利要求1所述的電流零點(diǎn)附近斷電交流電力開關(guān)，其 特征在于對于三相四線制交流電力開關(guān)，三個(gè)開關(guān)主觸頭組分別串 聯(lián)于A、 B、 C相電路中控制三相電路的通斷，三相四線制交流電力開 關(guān)伺服系統(tǒng)需要三個(gè)開關(guān)通斷機(jī)構(gòu)和對應(yīng)的驅(qū)動電路；每個(gè)開關(guān)通斷 機(jī)構(gòu)都由一個(gè)電磁鐵分別驅(qū)動一個(gè)主觸頭組的動觸頭，每個(gè)驅(qū)動電路 結(jié)構(gòu)和連接方式都與單相交流電力開關(guān)驅(qū)動電路相同；電壓檢測電路 與單相交流電力開關(guān)的電壓檢測電路結(jié)構(gòu)和連接方式完全相同；三相 四線制交流電力開關(guān)需要三個(gè)交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)，每個(gè)交流零點(diǎn)檢測 系統(tǒng)與單相交流電力開關(guān)的交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和連接方式相同； 每個(gè)交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)的電流感應(yīng)器導(dǎo)磁環(huán)分別套裝在對應(yīng)的相電 路中，電流信號轉(zhuǎn)換電路中的比較器的輸出端連接到微處理器對應(yīng)的 1/0端口；當(dāng)控制開關(guān)關(guān)斷后，微處理器如同對單相開關(guān)關(guān)斷過程一 樣對每個(gè)動觸頭先后進(jìn)行分?jǐn)唷?br> 6、 根據(jù)取利要求1所述的電流零點(diǎn)附近斷電交流電力開關(guān)，其 特征在于交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)的電流感應(yīng)器還可以采用電流傳感器； 電流傳感器將電流信號傳遞給過零比較器或者模數(shù)轉(zhuǎn)換器；過零比較 器產(chǎn)生的方波邊沿的位置或者模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)值為零的位置都表示了交流電流零點(diǎn)的位置。
7、根據(jù)取利要求l所述的電流零點(diǎn)附近斷電交流電力開關(guān)，其 特征在于對于固定的恒定負(fù)載的交流電路，交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)的電 流感應(yīng)器采用任何可以測定交流電壓零點(diǎn)的電路或者傳感器；間接測 定交流電流零點(diǎn)位置。
全文摘要
本發(fā)明提出一種電流零點(diǎn)附近斷電交流電力開關(guān)。交流電流在電流零點(diǎn)或零點(diǎn)之前一段很短時(shí)間內(nèi)電流為零或者很小，在這段時(shí)間內(nèi)關(guān)斷電流，開關(guān)電弧很小，甚至沒有電弧。本發(fā)明由交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和開關(guān)伺服系統(tǒng)構(gòu)成。交流零點(diǎn)檢測系統(tǒng)檢測電流零點(diǎn)位置信息，關(guān)斷交流電路時(shí)，控制系統(tǒng)適時(shí)地發(fā)出斷電控制信號，開關(guān)分?jǐn)鄷r(shí)刻恰好發(fā)生在交流電流零點(diǎn)處附近，或者交流電流零點(diǎn)向前偏移δ時(shí)間處附近。實(shí)現(xiàn)了交流電力開關(guān)無電弧或者小電弧分?jǐn)唷?br> 文檔編號H01H9/54GK101295593SQ200810128818
公開日2008年10月29日 申請日期2008年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月15日
發(fā)明者王振民 申請人:王振民