实用新型专利《带手柄的软开关》(申请号201820723695X)简称为DSB,是能在手动或者自动状态进行电路通断操作中发挥有、无触点开关各自优势进而协调地完成软操作任务的新型软开关。DSB可利用自身的特征如利用具有不同开距的触点而按照不同开距形成的动作顺序所产生的程序进行通断来实现对负载电流进行无电弧地软通断操作、同时还可通过手柄位置直观地观察到DSB的通断状态的新型软开关。DSB由有触点元件如传统的高低压刀闸、断路器、真空开关、胶盖闸、墙壁开关、扳把开关之类和由无触点元器件如SCR、IGBT、IGCT、SGCT、GTO、GTR、功率MOSFET、MCT、MGT、传统软开关之类构成的电子开关及用电磁铁、电动机、永久磁铁可作为开关的动力源组合构成。电动机的引入使DSB具有了比电磁铁更强的可控性。nDSB是由抗干扰及过载能力强的有触点开关承担传输稳态负载电流和隔离电源电压、由无触点开关承担在暂态过程中对负载电流的无电弧软操作。由于DSB可以实现无电弧操作并具有可靠的联锁保护,大大提高了DSB的安全性能;不仅在运行中能避免DSB自身故障造成的损害,而且还能避免在恶劣环境中引发事故。例如在使用煤气等易爆介质的场所例如住宅万一发生了介质泄露时,如操作普通开关,其电火花就可能引发一场爆炸灾难;而如果使用DSB则无此可能。因此在这些场所应该推广使用DSB;还可见,DSB可以显著降低其操作过程中的噪音,这个能够静音操作的性质在某些特殊场合(例如DSB作为潜水艇的驱动电动机控制开关而能避免操作噪声)将对其安全潜行尤其有用。可见,由于DSB具有简单的结构、多样的设计、安全的性能、低廉的成本和便捷的操作,可以预见到DSB将有广阔的市场。`!`(一)技术领域:n《带手柄的软开关》简称为DSB,是能在手动或者自动状态进行电路通断操作中发挥有、无触点开关各自优势进而协调地完成软操作任务的新型软开关。DSB可利用自身的特征如利用具有不同开距的触点而按照不同开距形成的动作顺序所产生的程序进行通断来实现对负载电流进行无电弧地软通断操作、同时还可通过手柄位置直观地观察到DSB的通断状态的新型软开关。DSB由有触点元件如传统的高低压刀闸、断路器、接触器、继电器、行程开关、墙壁开关、万能转换开关等等和由无触点元器件如SCR、ASCR、IGBT、IGCT、SGCT、GTO、GTR、功率MOSFET、SITH、MCT、MGT、传统软开关等等构成的电子开关及用电动机、电磁铁、永久磁铁作为开关的动力源组合构成。n(二)背景技术:n传统负载开关如刀开关、接触器、断路器或其他有触点开关,因为在带负载分、合闸时会造成负载电流、电压发生阶跃型波动,使电路中di/dt、du/dt过大而产生电弧及电磁干扰信号,既增加了维护的麻烦,还成为导致电网设备及使用环境发生事故的隐患;而且为了灭弧常要用灭弧装置覆盖其触头,使其通断状态不能直接观察、并且相应的增加了灭弧及冷却的许多装置。而现有的软开关为无触点元件,在长期通电的状态下的散热问题和抗干扰问题成为它推广的难题。n(三)发明内容:nDSB包含有两条并联的主电路:第一主电路由与熔断器【16】串联着的电子开关【9】等等组成,第二主电路由主开关的动刀片【2】和串联着的触头【14】等等组成;两主电路的分工:在DSB通断转换的过渡过程中由电子开关【9】实现负载电流的无电弧软通断;而在DSB完成对负载电流的无电弧软接通后电子开关【9】立即被第二主电路的有触点元件依操作程序短接使其不流通负载电流,避免电子开关【9】发热及受到电网的电磁信号的干扰,输送稳态负载电流的任务改由DSB的动刀片【2】承担;或在依操作程序电子开关【9】完成软关断后DSB将与电源断开而使电子开关【9】被稳定地隔离电压。nDSB的电子开关【9】发生故障时由于采用了联锁保护,即使继续操作DSB仍然无电弧产生,可见DSB非常安全。要求DSB其中的熔断器有可靠隔断电弧的功能。DSB可利用各种角位移信息、利用时间继电器、利用开距各不相等的触点来产生DSB的操作程序。n下面,首先用单相DSB[图1]来说明它的原理。nDSB的动刀片【2】的接线柱【6】经过常开触头【14】接向DSB的负载端【18】,动刀片【2】的静触头【13】接向电源端【17】;DSB另外两组静触头:复式静触头【7】、复式静触头【8】都是由相互绝缘的静触头两极组成的复式静触头。动刀片【2】的高度不等的三个静触头的设置要保证DSB的动刀片【2】向下关合时的接通顺序为:复式静触头【7】→复式静触头【8】→静触头【13】;打开时顺序恰恰相反。其中复式静触头【7】是被触桥【4】所接通,复式静触头【8】是被触桥【5】所接通,触桥【4】触桥【5】都通过绝缘块【3】牢固地固定在动刀片【2】上,触桥【4】触桥【5】与动刀片【2】相互绝缘。DSB的电子开关【9】输入端上串联着熔断器【16】,而输出端连接着另n端接地的联锁接触器【10】线圈,它的常开触点【14】串联在动刀片【2】与DSB的负载端【18】之间。依靠高内阻信号灯【20】、【27】进行故障报警。nDSB[图1]的操作过程如下。当推动DSB的把手【1】进行合闸时:n1动刀片【2】从打开位置关合时,触桥【4】先接通复式静触头【7】的两极,使电源端【17】经静触头【7】和熔断器【16】加到未导通的电子开关【9】的输入端,信号灯【20】点亮;n2动刀片【2】相对闭合位置的角位移继续降低,使触桥【5】将复式静触头【8】的两极接通,控制电源经复式静触头【8】加到电子开关【9】的控制端【19】和电容器【11】,随着电容器【11】n连续地充电,其越来越高的电压作为触发电压加到控制端【19】使电子开关【9】无阶跃地软导通, n将电源端【17】经复式静触头【7】熔断器【16】和电子开关【9】与负载端【18】无电弧地软接通第一主电路及负载电流,信号灯【20】熄灭,继而联锁接触器【10】得电其触点【14】无电弧地闭合; n3因电子开关【9】已经接通负载电流,故当动刀片【2】与静触头【13】无电弧地将电源端【17】和负载端【18】经过触点【14】接通第二主电路,使其导通负载电流,同时使导通状态的电子开关【9】被动刀片【2】短接被屏蔽而退出工作;但联锁接触器【10】仍能得电维持触点【14】闭合,完成了DSB[图1]的软接通的全部过程。n当拉动DSB的把手【1】进行分闸时:n1因为此时电子开关【9】为导通状态,动刀片【2】与静触头【13】可无电弧地断开第二主电路,即导通的电子开关【9】的短接线被断开,仍处于导通状态的电子开关【9】自动恢复工作而重新流通负载电流;且联锁接触器【10】仍得电维持其触点【14】闭合。n2触桥【5】抬起将复式静触头【8】断开,电子开关【9】的控制端【19】失去控制电源,电容器【11】经过电阻【12】放电而降低触发电压逐渐至零,使电子开关【9】逐渐失去触发信号而无电弧地软关断第一主电路、负载电流无电弧地逐渐减小到零而软断开;信号灯【20】点亮,进而使联锁接触器【10】失电使触点【14】无电弧地打开; n3因电子开关【9】已关断,负载电流已经为零,触桥【4】与复式静触头【7】可无电弧地断开,将电子开关【9】的输入端与电源端【17】隔离,信号灯【20】熄灭;完成了DSB[图1]无电弧的软断开的全部过程。n联锁保护的作用:n如果在关合DSB之前电子开关【9】已发生故障断路,则执行上面的合闸程序时因电子开关【9】不通路使联锁接触器【10】不能得电其常开触点【14】也不会闭合,同时信号灯【20】信号灯【27】点亮报警,即使动刀片【2】与静触头【13】合闸也无电流通过不会产生电弧。如果在操作DSB合闸之前【9】已发生短路故障,则必致熔断器【16】断开,同时信号灯【20】不亮,执行上面的操作程序时联锁接触器【10】不能得电,触点【14】维持打开,即使动刀片【2】与第3静触头【13】合闸其间也无电流,仍然不会产生电弧。而当DSB正常合闸后电子开关【9】已被动刀片【2】短接隔离保护起来,电子开关【9】不可能再发生短路或者断路事故。故只要DSB能实现正常合闸,则在它在重新打开时必定状态正常,不必考虑对电子开关【9】事先发生内部故障的保护。可见无论电子开关【9】发生了短路或者断路等内部故障,操作DSB时它都不会产生电弧,可以保证DSB运行的安全。n由于电子开关【9】只在DSB切换电路的过渡过程的极其短暂的瞬间通过电流并发挥软操作n的作用,在DSB稳态时间电子开关【9】不是被静触头【7】隔离外电源就是被动刀片【2】短接,因此电子开关【9】不但在防止受到电网中的过电压、过电流及杂散波干扰方面受到极好的保护,而且发热微乎其微,散热问题很容易解决。因其工作条件非常优良,使电子开关【9】的使用寿命将显著延长。n由于操作程序是由三个静触头的高度h关系(复式静触头h7>复式静触头h8>静触头h13)所刚性规定而不需要另行人工遍程,不但节约了人力资源,而且只要DSB的机构不被破坏此K程序就刚性地不变,这样还避免了运行中出现程序故障。DSB[图1]其中动刀片【2】与复式静触头【7】、复式静触头【8】、静触头【13】之间按照动刀片【2】角位移的大小所规定的通断顺序和时间间隔构成了将角位移转换为程序信号的角位移转换器。nDSB[图2]是[图1]的变形。[图2]是把[图1]中的复式静触头【7】、复式静触头【8】用与动刀片【2】能协同动作来完成操作程序的从动刀开关【7、8】(例如【2、7、8】都是由手柄【1】操作的同轴而不同开距[此三刀开关的开距K分别是K7 < K8 < K2]的同轴的三刀开关、或【2、7、8】都是由轴间有变速软链接的开距K分别是K7 < K8 < K2的软链接的三刀开关等等)来代替而构成。此DSB[图2]三刀开关的闭合顺序是【7→8→2】;断开顺序是【2→8→7】。DSB[图2]与[图1]具有相同的通断程序和性能,故不再重复。n[图3-7]的说明略……n同理,DSB[图1、3、5]经过类似[图6、7]的简单修改设计,都可得出相应的高压形态。n如果将上述DSB[图6]再增加可正反转的电动机作为其自动操作的动力源、及自动操动机构以增加带负载自动通断功能,则可将传统的隔离开关和传统的断路器的功能集中于DSB一体实现,如DSB[图8]所示。DSB[图8]中的三个独立而又动作协调以实现K程序的刀开关【2、7、8】可以类似为是一个可协同动作的三刀开关来实现,不过它的三个刀片【2、7、8】各有不同的开距K(K7
