CN118525347A - 包括烟火致动器的功率接触器 - Google Patents

Abstract

一种功率接触器(100)，包括：‑固定部件；‑可移动部件，该可移动部件能够与固定部件接触并在接触器的断开位置与闭合位置之间移动，该可移动部件包括至少一个功率触点(110)；‑辅助触点(120)和烟火致动器(130)，该辅助触点和烟火致动器与功率触点并联放置，并且烟火致动器被配置成在接触器的悬浮期间被触发以将接触器移动到断开位置中；以及‑电机，该电机被配置成致动可移动部件并且使可移动部件与固定部件接触，其特征在于，功率触点和辅助触点不同步，其方式为当接触器闭合时，功率触点在辅助触点之前与固定部件相接触，并且当接触器断开时，辅助触点在功率触点之前断开。

Description

包括烟火致动器的功率接触器

技术领域

本发明涉及诸如机电接触器和电接触器的电保护构件的一般领域，并且更具体地涉及触发这些保护构件的断开。

现有技术

功率接触器是通常由固定部件和可移动部件构成的电气保护构件，该可移动部件可以与该固定部件接触或不接触。

为了闭合接触器，并因此使可移动部件接触在固定部件上，使得电流可在固定部件和可移动部件之间流动，接触器的电机被供电，这将使得可以将力施加到可移动部件，并因此允许电流在可移动部件和固定部件之间流动。

当在两个部件之间流动的电流超过限定的阈值时，电磁排斥力将被施加到可移动部件并补偿或甚至超过由电机施加到可移动部件的力。这导致接触器悬浮，即，接触器的在固定部件和可移动部件之间的不期望的断开。另外，在此阶段期间，即在悬浮之前施加排斥力期间，接触器的固定部件和可移动部件之间的接触电阻增加并产生局部发热(与接触电阻的平方乘以电流成比例)，该局部发热可导致可移动部件的破坏、接触器的不可逆损坏和/或在可移动部件落回到固定部件上的情况下将可移动部件焊接到固定部件。

目前，为了避免在过电流或短路情况下对接触器的损坏，存在若干解决方案：

-对流经电路的电流进行测量，并且处理装置检测高于给定阈值的电流以在接触器悬浮之前断开该接触器。然而，测量采集、处理和动作时间并不总是与根据源或短路的阻抗可能极快的动态电流兼容。接触器可包括断路元件，但是这使接触器的结构复杂化。

-接触器的断开可由例如热电开关类型的快速致动装置触发，但根据某些动态电流，用于致动和检测电流的系统还可能太慢。

因此希望拥有一种新的功率接触器，对于该功率接触器，在过电流的情况下该断开的触发被加速并且降低了损坏风险。

发明内容

本发明涉及一种功率接触器，包括：

-固定部件；

-可移动部件，该可移动部件能够与固定部件接触并在接触器的断开位置与闭合位置之间移动，该可移动部件包括至少一个功率触点(110)；

-辅助触点(120)和烟火致动器(130)，该辅助触点和烟火致动器与功率触点并联放置，并且烟火致动器被配置成在接触器的悬浮期间以将接触器移动到断开位置的方式被触发；以及

-电机，该电机被配置成致动可移动部件并且使可移动部件与固定部件接触，

其特征在于，功率触点和辅助触点不同步，其方式为在接触器闭合期间，功率触点在辅助触点之前与固定部件相接触，并且在接触器断开期间，辅助触点在功率触点之前断开。

烟火致动器的存在使得可以在接触器悬浮的情况下快速地断开功率触点，例如在小于2毫秒内。

由于功率触点和辅助触点的不同步，烟火致动器能够经由辅助触点供电，而在接触器的标称操作下没有触发或融化烟火致动器的风险。因此，有可能将本发明的接触器与高电压源一起使用，例如递送800V电压的电源。

根据本发明的特定特征，接触器还包括与烟火致动器并联的瞬变电压抑制二极管。

瞬变电压抑制二极管，也称为Transil二极管或者Transzorb二极管，使得可以限制烟火致动器的端子两端的电压，并且在电压将跨功率触点的端子增加太快的情况下保护烟火致动器的端子。

根据本发明的另一特定特征，烟火致动器包括点火器和活塞，点火器被配置成通过熔化并释放活塞以断开接触器来触发烟火致动器。

本发明的另一主题是根据本发明的用于在断开位置中闭合功率接触器的方法，包括使功率触点与固定部件接触，然后使辅助触点与固定部件接触。

本发明的另一主题是根据本发明的用于在闭合位置断开功率接触器的方法，包括断开辅助触点和固定部件之间的接触，然后断开功率触点和固定部件之间的接触。

由于本发明的闭合方法，当功率触点闭合时，电流流过该触点而不是通过烟火致动器。包括功率触点的支路中的电压等于功率触点的电压降(百毫伏的量级)。然后，在闭合辅助触点时，一小部分的电流流过烟火致动器，因为电压是由包括功率触点的并联分支来施加的。因此该电流不足以触发烟火致动器。

在接触器断开时，辅助触点首先断开以能够隔离烟火致动器，然后功率触点断开并且产生电弧。电压在两个并联支路中逐渐上升到连接至接触器的电源的电压，但是烟火致动器的端子两端的电压保持较低。

当接触器闭合时，即，功率触点和辅助触点闭合，并且电流过高时，接触器可能悬浮，即功率触点将被抬起。可以创建电弧并且出现电弧电压。包括烟火致动器的分支中的电流增加并触发烟火致动器，这将断开功率触点。通过在接触器悬浮期间断开功率触点，尤其避免了功率触点再次闭合并且由于由电流增加产生的局部发热而焊接至固定部件，这使得可以限制对接触器的损坏。

附图的简要描述

参照附图，本发明的其他特征和优点将从以下给出的说明中变得清楚，这些附图展示了其示例性实施例而没有任何限制。

[图1A]图1A示意性地且部分地表示根据本发明的实施例的处于断开位置中的功率接触器。

[图1B]图1B示意性地且部分地表示根据本发明的实施例的处于断开位置和闭合位置之间的功率接触器。

[图1C]图1C示意性地且部分地表示根据本发明的实施例的处于闭合位置的功率接触器。

[图1D]图1D示意性地且部分地表示根据实施例的处于断开位置中的功率接触器。

[图2]图2示意性地且部分地表示根据本发明的实施例的在烟火致动器的触发之后处于断开位置中的功率接触器。

[图3]图3示意性地表示根据本发明的实施例的用于闭合功率接触器的方法。

[图4]图4示意性地表示根据本发明的实施例的用于断开功率接触器的方法。

具体实施方式

图1A、1B、1C、1D和2示意性地且部分地表示功处于不同位置的功率接触器100：在接触器的标称操作期间，在图1A和1D中，处于断开位置；在图1C中，处于闭合位置；在图1B中，处于断开位置和闭合位置之间；以及在图2中，在触发烟火致动器130之后，处于断开位置。在这些附图中，由相同附图标记表示各项。

功率接触器100包括固定部件108和可移动部件109，可移动部件109能够与固定部件接触并在接触器100的断开位置和闭合位置之间移动。接触器100的可移动部件包括可移动功率触点110和辅助触点120。接触器100还包括烟火致动器130，其包括点火器。辅助触点120和烟火致动器130，更具体地，辅助触点120和烟火致动器130的点火器(即，触发器)被置于与可移动功率触点110并联。另外，可移动部件还可以包括串联放置在辅助触点120与烟火致动器130之间的电阻140。

烟火致动器130被配置成在接触器100的悬浮期间触发，即，当横越接触器100的电流过高时，当可移动部件与固定部件之间形成电弧时以及当可移动部件提升时，其方式为直接撞击整个可移动部件109或者单独撞击可移动功率触点110，从而断开接触器100。例如，烟火致动器130能够在大于或等于10A的电流下被触发。

接触器100还包括电机170，在图1D中示出，该电机被配置成致动可移动部件并且使其与固定部件接触。电机例如是线性机械电机。

电负载160可以连接至接触器100。

接触器100可以放置在电压源150与负载160之间。电压源150可以是高电压源，该高电压源例如递送800V的电压。

在图1A中示出的接触器100的标称工作下的断开位置中，固定部件和可移动部件不接触，并且在这两者之间没有电流流动。换言之，辅助触点120和功率触点110是断开的并且没有电流可以在源150与负载160之间流动。接触器100的两个分支(包括功率触点110的分支以及包括辅助触点120和烟火致动器130的分支)中的电压ΔU等于电压源150的电压。

当接触器闭合100时，功率触点110和辅助触点120不同时闭合。更具体地，当接触器100闭合时，功率触点110在辅助触点120之前与接触器100的固定部件接触。类似地，当接触器100断开时，功率触点110和辅助触点120不同时断开。更具体地，辅助触点120在功率触点110之前断开。换言之，功率触点110和辅助触点120不同步。在图1B上解说了接触器100在断开与闭合之间的这种状态。

功率触点110和辅助触点120的不同步例如通过将这些触点放置在距固定部件108不同距离处来实现。在接触器的断开位置中，功率触点例如布置在离固定部件距离d1处，辅助触点布置在离固定部件距离d2处，距离d2大于距离d1。

在接触器100的闭合位置中(在图1C中示出)，固定部件和可移动部件接触，其方式为使得电流在这两个部件之间流动。换言之，辅助触点120和功率触点110闭合并且电流流过接触器100的两个分支。

当接触器100闭合时，包括功率触点110的分支中的电压等于功率触点110的电压降，即100毫伏的级别。然后，辅助触点120闭合，并且包括烟火致动器130的分支中的电压也是100毫伏。以如下方式选择电阻140的值：使得流过烟火致动器130的电流保持低于烟火致动器130的触发阈值电流。例如，电阻140是2欧姆。

当接触器100断开时，辅助触点120首先断开并且使得可以隔离烟火致动器130的点火器。然后，功率触点110断开，在该触点110上产生电弧，并且在接触器100的两个分支中的电压逐渐升高，直到达到电压源150的电压。因此，由于辅助触点120的预先断开，烟火致动器130的端子两端的电压和穿越其的电流为零。

由于触点110和120的不同步，烟火致动器130的点火器从未受到电压源150的电压的影响，并且因此受到保护并且没有冒着着火或被不适当地触发的风险。

当接触器100闭合且电流变得过高(例如达到2kA)时，功率触点110可上升且使接触器100悬浮。这产生电弧并且出现电弧电压。接触器100的两个并联支路中的电压与流过烟火致动器130的点火器的电流一起增加。这具有触发烟火致动器130的效果，该烟火致动器130将断开或闭合功率触点110。在悬浮的情况下，接触器100的断开的触发因此比现有技术更快，因为它不需要任何用于测量电流或电压的装置。断开的触发例如与现有技术相比在速度上快一毫秒。

在该示例性实施例中，烟火致动器130包括点火器132和活塞131。当流过烟火致动器130的电流增加时，点火器132熔化并且通过释放活塞131触发烟火致动器130。被释放后，活塞131阻止功率触点110再次闭合，如图2中所解说的。这使得可以防止功率触点110在接触器悬浮后回落到固定部件并焊接到固定部件。因此，避免了对接触器100的损坏。

接触器100还可以包括瞬变电压抑制二极管(也称为Transil二极管或Tranzorb二极管)，其与烟火致动器130和电阻140并联设置。该二极管使得可以限制电压以保护点火器132和电阻140，特别是在跨功率触点110的端子的电压增加太快的情况下。另外，接触器100已描述为具有单个功率触点110和单个辅助触点120，但它可包括两个或更多个功率触点，这些功率触点将总是相对于辅助触点120不同步。在这种情况下，辅助触点120始终连接至同一烟火致动器130并且该烟火致动器130以同步方式致动不同的功率触点。

图3示意性地表示根据本发明的实施例的用于闭合功率接触器的方法300。

接触器最初处于断开位置310，因此固定触点和可移动触点不接触，并且没有电流在这两个部件之间流动。

为了使接触器移动到闭合位置320，以将压力施加到接触器的可移动部件的方式给电机供电，并且首先使功率触点与固定部件接触(步骤301)，然后使辅助触点与固定部件接触(步骤302)。

图4示意性地表示根据本发明的实施例的用于断开功率接触器的方法400。

接触器最初处于闭合位置410，因此固定部件和可移动部件接触，并且电流在这两个部件之间流动。

为了使接触器移动到断开位置420，切断对电机的供电，并且辅助触点首先断开(步骤401)。因此，它不再与接触器的固定部件接触，然后功率触点断开(步骤402)。

Claims (5)

1.一种功率接触器(100)，包括：

-固定部件；

-可移动部件，所述可移动部件能够与所述固定部件接触并在所述接触器的断开位置与闭合位置之间移动，所述可移动部件包括至少一个功率触点(110)；

-辅助触点(120)和烟火致动器(130)，所述辅助触点与所述烟火致动器串联，所述辅助触点和所述烟火致动器与所述功率触点并联放置，并且所述烟火致动器被配置成在所述接触器的悬浮期间以将接所述接触器移动到所述断开位置的方式被触发，以及

-电机，所述电机被配置成致动所述可移动部件并且使所述可移动部件与所述固定部件接触，

其特征在于，所述功率触点和所述辅助触点不同步，其方式为在所述接触器的闭合期间，所述功率触点在所述辅助触点之前与所述固定部件相接触，并且在所述接触器的断开期间，所述辅助触点在所述功率触点之前断开。

2.如权利要求1所述的功率接触器，其特征在于，还包括与所述烟火致动器并联的瞬变电压抑制二极管。

3.如权利要求1或2中任一项所述的功率接触器，其特征在于，所述烟火致动器(130)包括点火器(132)和活塞(131)，所述点火器被配置成通过熔化触发所述烟火致动器，并释放所述活塞以断开所述接触器。

4.一种用于闭合(320)处于断开位置(310)的如权利要求1到3中任一项所述的功率接触器的方法(300)，包括使所述功率触点与所述固定部件接触(301)，随后使所述辅助触点与所述固定部件接触(302)。

5.一种用于断开(420)处于闭合位置的如权利要求1到3中任一项所述的功率接触器的方法(400)，包括断开(401)所述辅助触点与所述固定部件之间的接触，随后断开(402)所述功率触点与所述固定部件之间的接触。