CN112750653A - 一种具有灭弧功能的三相负荷开关以及灭弧方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有灭弧功能的三相负荷开关以及灭弧方法，将负荷开关中的动作机构设置为双触点结构，通过对于推动杆上抽头结构的设计，使得双触点结构中的两组触点中设置有热敏电阻的一组在后断开，从而在达到了灭弧功能的同时使得灭弧后能够自动切除灭弧元件中热敏压敏、RC等元件的负荷开关，解决了现有技术采用RC、压敏、热敏等元件并联在触点两端以吸收电弧的方案中，在负荷开关断开状态下，压敏等元件一直并联在电路中，压敏、热敏等元器件损坏可能会形成导通内阻，导致负载一直供电的风险的问题。

Description

一种具有灭弧功能的三相负荷开关以及灭弧方法

技术领域

本发明涉及电能仪表用负荷开关技术领域，尤其涉及一种具有灭弧功能的三相负荷开关以及灭弧方法。

背景技术

无论在仪器仪表、工业自动化领域或者是家用电器等领域，要想实现自动控制，负荷开关是必不可少的一个环节，所以在这些领域负荷开关得到了广泛的使用，通过负荷开关控制家庭用电负荷、交流接触器、电池炉、电风扇、电热毯、变压器等阻性、感性、容性负载。但是现有仪表用负荷开关在吸和释放过程中，由于其控制的电路存在感性负载，因电感的电流不会突变，开关断开瞬间，电磁能量需要靠断点产生自感高压来击穿空气维持电流，从而产生电弧，通过电弧发热来释放能量，自感产生的高压大小由电路中电流大小决定的。所以负载的电流越大，电弧就会越大。

因为吸合和释放过程中出现拉弧现象，这会加速负荷开关触点的氧化、碳化灼烧，导致负荷开关接触电阻增大，产生发热、接触不良或粘连现象。同时在拉弧飞溅的氧化碳化物在负荷开关内部形成粉末堆积，一定的积累后，会形成粉末电阻，导致负荷开关失效。因此负荷开关的设计与使用中如何有效准确的减少拉弧现象对负荷开关来说至关重要。在国家电网关于智能表相关标准中已经明确提出采用内置负荷开关的电能表进行开关操作时，应有相应的硬件或者软件消弧措施。

目前针对负荷开关灭弧，普遍采用软件灭弧和硬件灭弧两种方式，软件灭弧基本都是采用软件检测负载电流过零点时刻进行通断，实现软件灭弧；硬件灭弧基本均为采用RC、压敏、热敏等原件并联触点以吸收电弧。

针对单相智能电能表，大部分厂家均采用的软件检测负载电流过零点时刻进行通断，实现软件灭弧，但是针对三相智能电能表用负荷开关，因需要同时动作三路供电电源，如果通过软件进行灭弧实现起来较为复杂，现有技术中是采用RC、压敏、热敏等原件并联触点以吸收电弧，此方案虽较方便，但是因为目前方案在负荷开关断开状态下，压敏等元件一直并联在电路中，同时压敏等器件损坏很可能会形成导通内阻，导致负载一直供电，风险较大。

针对单相智能电能表，大部分厂家均采用的软件检测负载电流过零点时刻进行通断，实现软件灭弧，但是针对三相智能电能表用三相一体式负荷开关，因A、B、C三相电源为同一个动作机构控制，无法采用软件实现过零点灭弧方式。现有技术中是采用RC、压敏、热敏等原件并联触点以吸收电弧，此方案虽较方便，但是因为目前方案在负荷开关断开状态下，压敏等元件一直并联在电路中，同时压敏等器件损坏很可能会形成导通内阻，导致负载一直供电，风险较大。

发明内容

基于现有技术的上述情况，本发明的目的在于提供一种三相一体式具有灭弧功能且灭弧后能够自动切除灭弧元件中热敏压敏、RC等元件的负荷开关，以达到减少现有技术中采用RC、压敏、热敏等原件并联在触点两端以吸收电弧的方案中，在负荷开关断开状态下，压敏等元件一直并联在电路中，压敏等器件损坏很可能会形成导通内阻，导致负载一直供电的风险的目的。

为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种具有灭弧功能的三相负荷开关，包括驱动机构、推动杆、以及三组与三相回路分别对应的动作机构；其中，

所述驱动机构与推动杆连接，以驱动所述推动杆动作；

每组所述动作机构包括分别包括第一和第二动簧片、第一和第二动触点以及第一和第二静触点；

所述推动杆推动各组所述动作机构中的动簧片，使得动触点与静触点闭合或分离，并且所述第一动触点与第一静触点早于第二动触点与第二静触点分离。

进一步的，所述推动杆包括第一至第四抽头；

所述第一至第三抽头分别对应三组动作机构，所述推动杆通过第一至第三抽头分别推动各组动作机构中的第一和第二动簧片，使得第一和第二动触点与静触点分别闭合或分离；

所述第四抽头连接触点检测器，根据动触点和静触点的闭合或分离状态输出负荷开关开闭状态信号。

进一步的，所述第一至第三抽头中的每一个抽头，包括用于推动对应动作机构中第一动簧片的第一部分和用于推动其中第二动簧片的第二部分。

进一步的，所述第一部分在推动杆使得动静触点分离的运动方向上比第二部分突出预设厚度，以使得第一动触点与第一静触点早于第二动触点与第二静触点分离。

进一步的，所述第二动触点或第二静触点的内部包含PTC热敏电阻，当所述第一动触点和第一静触点分离后，所述第二动触点或第二静触点的阻值降低回路的电流值，并当该第二动触点和第二静触点分离动作时吸收拉开电弧。

进一步的，当第一动触点与第一静触点以及第二动触点与第二静触点均闭合时，两组触点的电阻并联。

进一步的，所述驱动机构包括驱动线圈、磁钢、和衔铁；

所述驱动线圈被施加导通电压时产生磁场，通过与其连接的磁钢传递磁性；

所述磁钢与衔铁连接，并辅助衔铁做摆动操作，以驱动推动杆动作。

进一步的，所述负荷开关还包括分别与三相回路对应的三组引出片，每组引出片包括第一引出片和第二引出片，所述第一引出片与动簧片连接，所述第二引出片与静触头连接。

进一步的，述负荷开关还包括隔磁罩，所述隔磁罩用于防范外部磁场干扰。

根据本发明的另一个方面，提供了一种三相负荷开关的灭弧方法，所述三相负荷开关包括如本发明第一个方面所述的负荷开关；该方法包括：

当三相回路对应的各组动作机构中动触点和静触点分离时，使得第一动触点与第一静触点早于第二动触点与第二静触点分离；其中，

所述第二动触点或第二静触点的内部包含PTC热敏电阻。

综上所述，本发明提供了一种具有灭弧功能的三相负荷开关以及灭弧方法，将负荷开关中的动作机构设置为双触点结构，通过对于推动杆上抽头结构的设计，使得双触点结构中的两组触点中设置有热敏电阻的一组在后断开，从而在达到了灭弧功能的同时使得灭弧后能够自动切除灭弧元件中热敏压敏、RC等元件的负荷开关，解决了现有技术采用RC、压敏、热敏等元件并联在触点两端以吸收电弧的方案中，在负荷开关断开状态下，压敏等元件一直并联在电路中，压敏、热敏等元器件损坏可能会形成导通内阻，导致负载一直供电的风险的问题。

附图说明

图1是本发明三相负荷开关的整体结构示意图1；

图2是本发明三相负荷开关的整体结构示意图2；

图3是本发明三相负荷开关中动作机构的结构示意图；

图4是本发明三相负荷开关中推动杆的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。根据本发明的一个实施例，提供了一种具有灭弧功能的三相负荷开关，该三相负荷开关的整体结构示意图1如图1所示，该负荷开关包括驱动机构、推动杆6、以及三组与三相回路分别对应的动作机构。该驱动机构包括驱动线圈1、磁钢2、和衔铁3，通过负荷开关控制线对驱动线圈1施加导通电压时产生磁场，磁钢2传递磁性，辅助衔铁3做摆动操作，该衔铁3可以为T型衔铁3，衔铁3做摆动操作使得推动杆6动作，推动杆6进而可以推动动作机构动作。驱动线圈1在导通电压时产生磁场，根据电表发送闭合和断开命令，导通电流方向不同，驱动线圈1产生的磁场也不同。磁场传导通过接触的磁钢2，和磁钢2另一边的衔铁3相互作用。衔铁3每端有两个磁片，极性相反。驱动线圈1产生磁场与接触衔铁3磁片的磁极相反时，衔铁3不动作；磁性相同时，同极磁性排斥，接触的衔铁3磁片抬起，另一个的磁片磁性相反，加速吸引到一起。T型衔铁3的转动通过摆臂，带动推动杆6在卡槽内动作。驱动线圈1可以设置在在负荷开关上方中部，有两根负荷开关控制线从左侧引出负荷开关壳体外。驱动线圈1两端为L型磁钢2，驱动线圈1、磁钢2和衔铁3组成一个长方形框体。衔铁3每端有两个磁片(磁性相反)，磁钢位置在两平行磁片中间，磁性作用下保持状态为接触任一磁片。不同方向的驱动电压，驱动线圈1产生相反磁性，使磁钢2与T型衔铁3的磁片一个排斥，一个吸引，衔铁3产生摆动。T型衔铁3下方为摆臂，摆臂末端处于推动杆6的卡槽中，可以随驱动电压正负变化做往返动作，推动杆6的抽头11可以克服动簧片的弹性势能推动动触点8与静触点9断开或闭合。动触点8闭合时，通过引出片电能表的电流回路得到导通。

该三相负荷开关的整体结构示意图2如图2所示，图2从另一个角度示出了该三相负荷开关，如图2所示，动作机构共有三组，分别与三相回路相对应，每一组动作机构均包括动簧片7、动触点8和静触点9，本实施例中，动作机构采用双触点结构，即在每组动作机构中，动触点8和静触点9均为两个，分别为第一和第二动触点以及第一和第二静触点，相应的，每组中的动簧片7也为两个，采用配套的双引片形式，分别为第一和第二动簧片，图3中示出了该动作机构的结构示意图。推动杆6推动各组所述动作机构中的动簧片7，使得动触点8与静触点9闭合或分离。该推动杆6包括四个抽头，分别为第一至第四抽头，其中，第一至第三抽头分别对应三组动作机构，所述推动杆6通过第一至第三抽头分别推动各组动作机构中的第一和第二动簧片，使得第一和第二动触点与静触点分别闭合或分离，以达到控制A、B、C三相回路闭合和断开的目的。第四抽头用于连接触点检测器5，以根据动触点8和静触点9的闭合或分离状态输出负荷开关开闭状态信号，以便于电表做状态信号处理。触点检测器5输出状态至触点检测线6，触点检测线6导通或闭合以输出负荷开关开闭状态信号。当动静触点处于闭合状态时，推动杆6的第四抽头按压触点检测器5，引出的触点检测线为闭合状态；当动静触点处于断开状态时，推动杆6的第四抽头不按压触点检测器5，引出的触点检测线为断开状态。图4中示出了该推动杆6的结构示意图，其中包括三个抽头11，分别为第一至第三抽头，该第一至第三抽头中的每一个抽头，均包括用于推动对应动作机构中第一动簧片的第一部分12和用于推动其中第二动簧片的第二部分13。图4中示出的A方向表示，推动杆6朝此方向运动，使动簧片7拉开，动触点8与静触点9断开，B方向表示，推动杆6朝此方向运动，使动簧片7回归，动触点8与静触点9闭合。如图4所示，该第一部分12在推动杆6使得动静触点分离的运动方向(即A方向)上比第二部分13突出预设厚度，该预设厚度例如可以为0.2mm，以使得第一动触点与第一静触点早于第二动触点与第二静触点分离。将推动杆6的抽头11采用特殊制作方式，使得第一部分12在推动杆6使得动静触点分离的运动方向(即A方向)上比第二部分13突出预设厚度，目的是使得推动动簧片7两条引片分离时有前后分别动作的效果。先断开为正常触点，保证负荷开关闭合时电流回路低阻抗不受影响；后断开的为特殊触点，内部包含PTC热敏电阻，即第二动触点或第二静触点的内部包含PTC热敏电阻，当所述第一动触点和第一静触点分离后，所述第二动触点或第二静触点的阻值降低回路的电流值，并当该第二动触点和第二静触点分离动作时吸收拉开电弧。当第一动触点与第一静触点以及第二动触点与第二静触点均闭合时，两组触点的电阻并联，根据欧姆定律总阻值小于任一组触点阻值，可以保证回路电流不受影响。

根据某些实施例，该负荷开关还包括分别与三相回路对应的三组引出片4，每组引出片4包括第一引出片和第二引出片，所述第一引出片与动簧片连接，所述第二引出片与静触头连接，引出片4连接和保持动簧片7和静触点9，固定负荷开关壳体，安装到电能表的电流回路中。该负荷开关还可以包括隔磁罩，隔磁罩设置于负荷开关的外部，所述隔磁罩用于防范外部磁场干扰。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种三相负荷开关的灭弧方法，该三相负荷开关包括如本发明第一个实施例所述的负荷开关；该方法包括：

当三相回路对应的各组动作机构中动触点和静触点分离时，使得第一动触点与第一静触点早于第二动触点与第二静触点分离；其中，所述第二动触点或第二静触点的内部包含PTC热敏电阻。

综上所述，本发明涉及一种具有灭弧功能的三相负荷开关以及灭弧方法，将负荷开关中的动作机构设置为双触点结构，通过对于推动杆上抽头结构的设计，使得双触点结构中的两组触点中设置有热敏电阻的一组在后断开，从而在达到了灭弧功能的同时使得灭弧后能够自动切除灭弧元件中热敏压敏、RC等元件的负荷开关，解决了现有技术采用RC、压敏、热敏等元件并联在触点两端以吸收电弧的方案中，在负荷开关断开状态下，压敏等元件一直并联在电路中，压敏、热敏等元器件损坏可能会形成导通内阻，导致负载一直供电的风险的问题。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种具有灭弧功能的三相负荷开关，其特征在于，包括驱动机构、推动杆、以及三组与三相回路分别对应的动作机构；其中，

所述驱动机构与推动杆连接，以驱动所述推动杆动作；

每组所述动作机构包括分别包括第一和第二动簧片、第一和第二动触点以及第一和第二静触点；

所述推动杆推动各组所述动作机构中的第一和第二动簧片，使得动触点与静触点闭合或分离，并且所述第一动触点与第一静触点早于第二动触点与第二静触点分离。

2.根据权利要求1所述的负荷开关，其特征在于，所述推动杆包括第一至第四抽头；

所述第一至第三抽头分别对应三组动作机构，所述推动杆通过第一至第三抽头分别推动各组动作机构中的第一和第二动簧片，使得第一和第二动触点与静触点分别闭合或分离；

所述第四抽头连接触点检测器，根据动触点和静触点的闭合或分离状态输出负荷开关开闭状态信号。

3.根据权利要求2所述的负荷开关，其特征在于，所述第一至第三抽头中的每一个抽头，包括用于推动对应动作机构中第一动簧片的第一部分和用于推动其中第二动簧片的第二部分。

4.根据权利要求3所述的负荷开关，其特征在于，所述第一部分在推动杆使得动静触点分离的运动方向上比第二部分突出预设厚度，以使得第一动触点与第一静触点早于第二动触点与第二静触点分离。

5.根据权利要求4所述的负荷开关，其特征在于，所述第二动触点或第二静触点的内部包含PTC热敏电阻，当所述第一动触点和第一静触点分离后，所述第二动触点或第二静触点的阻值降低回路的电流值，并当该第二动触点和第二静触点分离动作时吸收拉开电弧。

6.根据权利要求5所述的负荷开关，其特征在于，当第一动触点与第一静触点以及第二动触点与第二静触点均闭合时，两组触点的电阻并联。

7.根据权利要求6所述的负荷开关，其特征在于，所述驱动机构包括驱动线圈、磁钢、和衔铁；

所述驱动线圈被施加导通电压时产生磁场，通过与其连接的磁钢传递磁性；

所述磁钢与衔铁连接，并辅助衔铁做摆动操作，以驱动推动杆动作。

8.根据权利要求7所述的负荷开关，其特征在于，所述负荷开关还包括分别与三相回路对应的三组引出片，每组引出片包括第一引出片和第二引出片，所述第一引出片与动簧片连接，所述第二引出片与静触头连接。

9.根据权利要求8所述的负荷开关，其特征在于，述负荷开关还包括隔磁罩，所述隔磁罩用于防范外部磁场干扰。

10.一种三相负荷开关的灭弧方法，其特征在于，所述三相负荷开关包括如权利要求1-9中任意一项所述的负荷开关；该方法包括：

当三相回路对应的各组动作机构中动触点和静触点分离时，使得第一动触点与第一静触点早于第二动触点与第二静触点分离；其中，

所述第二动触点或第二静触点的内部包含PTC热敏电阻。

Images