断路器的触头系统
技术领域
本发明涉及一种断路器的触头系统,在发生大的故障电流时,它能快速切断电路并保证不会使故障电流再次导通,起到限流保护作用。
背景技术
断路器的触头系统在操作机构的带动下可以接通或分断电路,同时断路器中还设有脱扣器,当电路发生过载或短路时,脱扣器可以驱动操作机构使动、静触头分离,切断电路,起到保护的作用。然而脱扣器的保护作用是有限的,因为脱扣器的动作相对迟缓,脱扣器动作以后,还要经过一系列的机械传递过程才能使动、静触头分离,对于特别大的故障电流来说,这种反应速度是无法保证电路安全的。
利用故障电流所产生的电动斥力来直接使动、静触头分离,可以达到快速切断电路的目的,这种技术已经在现有的断路器触头系统中得到了应用。图1所示就是这样的一种触头系统,静触杆1a呈U型折弯,动触杆2a安装在转轴4a上,转轴4a与操作机构相连接并可在操作机构的带动下转动,弹簧3a的一端压在动触杆2a上,使动、静触头之间保持一定的闭合终压力。当动、静触头闭合时,静触杆1a与动触杆2a的方向平行,电流使它们之间产生电动斥力,强大的故障电流产生的电动斥力足以使动触杆2a克服弹簧3a的压力而转动,动、静触头分离,起到限制故障电流的作用。然而,动、静触头一旦分离,电动斥力随之减小,此时的操作机构还没来得及发生动作,动触杆2a又在弹簧3a的作用下回落,向静触杆1a靠近,靠近到一定距离时,动、静触头之间就会产生电弧,不但影响限流效果,还会造成触头严重烧损甚至发生熔焊,使故障电流毁坏负载元件。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种断路器的触头系统,在动触杆因故障电流而被斥开时,该触头系统的动触杆将被卡住不能回落,从而大大提高触头系统的安全性。
为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:一种断路器的触头系统,包括动触杆、具有弯曲部分的静触杆、转轴、轴销,该系统还包括一个卡住机构,该卡住机构包括一个卡销,卡销位于动触杆的侧面并向外突出;一块卡板,其内缘压在卡销上,其内缘上设有凹陷的前卡口和后卡口,前卡口和后卡口之间设有弧形过渡面,卡板的后端与转轴可转动连接;一根触头弹簧,其前端与卡板的前端相连接,其后端与转轴固定连接。
当动、静触头闭合时,卡板的前卡口部位压在卡销上,弹簧的拉力作用在卡销上使动触杆产生逆时针方向的转矩,该逆时针方向的转矩保证了动、静触头之间的闭合终压力。当电路中出现大的故障电流时,电动斥力将动触杆斥开,动触杆在转轴中顺时针转动,同时动触杆上的卡销沿着卡板的内缘滑动,当卡销滑动到卡板的后卡口部位时,弹簧的拉力作用在卡销上使动触杆产生了顺时针方向的转矩,从而与电动斥力一道促使动、静触头分离,并能保持动、静触头的分离状态,避免了动触头回落重新形成电流通路,或者再次形成电弧烧损触头,达到限制、分断故障电流的效果。
优选地,所述静触杆的弯曲部分呈V形,这种形状的静触杆使电弧更容易进入灭弧栅片。
优选地,所述转轴上设有与轴销平行的第一固定销和第二固定销,卡板的后端通过销孔可转动地连接在第一固定销上,触头弹簧的后端固定连接在第二固定销上。这样更便于卡板和触头弹簧的安装。
作为上述优选方案的改进,所述转轴是一个有端面的圆筒,轴销、第一固定销和第二固定销的两端均支承在圆筒的两个端面上,动触杆可以在其中作有限范围地转动,这种结构更加紧凑,也便于机构组件的安装。
进一步改进的方案还包括另外一个卡住机构,包括:第二卡销,位于动触杆的侧面并向外突出,第二卡销和卡销关于轴销中心对称;第二卡板,与卡板形状相同,其内缘压在第二卡销上,其后端可转动地连接在第二固定销上;第二触头弹簧,其前端与第二卡板的前端相连接,其后端固定连接在第一固定销上。这种对称安装的机构更适合应用于双触头系统中。
作为对上述改进方案的进一步优化,所述动触杆的另一侧也对称地设置有两个卡住机构。这样共有四套卡住机构对称地布置在动触杆的两侧,使动触杆的受力更加均衡,运动更加稳定可靠。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是现有技术中的一种断路器触头系统的结构示意图。
图2是本发明的断路器触头系统的示意图。
图3是卡板的一种形状示意图。
图4是本发明的一种双触头系统在触头闭合状态下的示意图。
图5是本发明的触头系统在动触杆被斥开时的中间状态示意图。
图6是本发明的触头系统在动触杆处于卡住状态的示意图。
具体实施方式
如图2、图3所示,本发明的断路器触头系统,包括动触杆1、具有弯曲部分的静触杆5、转轴4、轴销8,动触杆1通过轴销8安装在转轴4上并可绕轴销8转动,从而使动触杆1端部的动触点11可以与静触杆5端部的静触点51接触或分离。同时转轴4还与断路器的操作机构相连接,并可在操作机构的带动下旋转,从而带动动触杆1一起转动,实现分闸合闸动作。
卡销12、卡板2和触头弹簧7构成一个卡住机构,其中卡销12位于动触杆1的侧面并向外突出;卡板2的内缘压在卡销12上,其内缘上设有凹陷的前卡口21和后卡口23,前卡口21和后卡口23之间设有弧形过渡面22,卡板2的后端与转轴4可转动连接;触头弹簧7的前端与卡板2的前端相连接,触头弹簧7的后端与转轴4固定连接。在本实施例中,卡销12插在动触杆1的销孔中,与轴销8平行并间隔一定距离,卡销12的端部露出适当长度用以支持卡板2,转轴4的中心两侧分别安装有第一固定销3和第二固定销6,卡板2的后端通过销孔24可转动地安装在第一固定销3上,触头弹簧7的后端固定连接在第二固定销6上。转轴4类似圆筒结构,动触杆1沿直径方向穿过圆筒,轴销8、第一固定销3和第二固定销6则沿轴向插在圆筒中并且支承在圆筒的两端。
图4所示的是本发明的另一个实施例,两套相同的卡住机构关于转轴4的转动中心对称布置,应用在双触头系统中,动触杆1的两端都设有动触点11,分别与两个静触杆5上的静触点51相对应。其中第二卡板9的后端安装在第二固定销6上,前端与第二触头弹簧10的前端相连接,第二触头弹簧10的后端连接在第一固定销3上,动触杆1上还设有第二卡销13,第二卡板9的内缘压在第二卡销13上。
本发明的另外一个实施例是采用四套卡住机构对称地布置在动触杆1的两侧,卡销12、第二卡销13的两端向动触杆1的两侧伸展,四块卡板分别从两侧压在卡销12、第二卡销13的两端,这种结构可以使动触杆1的受力更加均衡,运动更加稳定可靠。
为了更清楚地理解本发明的作用原理和有益效果,下面来说明本发明的作用过程。
如图2所示,当动、静触头闭合时,卡板的前卡口21部位压在卡销12上,弹簧7的拉力作用在卡销12上使动触杆1产生逆时针方向的转矩,该逆时针方向的转矩保证了动、静触头之间的闭合终压力。
电流通过时,由于静触杆5设计成弯曲状,且其端部与动触杆1大致平行,静触杆5端部的电流方向与动触杆1中的电流方向相反,这样在动、静触杆之间就会形成电动斥力。当电路中出现大的故障电流时,电动斥力克服弹簧7的作用将动触杆1斥开,动触杆1在转轴4中顺时针转动,同时动触杆1上的卡销12沿着卡板2的内缘滑动,如图5所示。
随着动触杆1转动角度的增大,当卡销12越过卡板上的弧形过渡面22滑动到后卡口23部位时,如图6所示,弹簧7的拉力作用在卡销12上使动触杆1产生的转矩变为顺时针方向,从而与电动斥力一道促使动、静触头分离,并能卡住动触杆,保持动、静触头的分离状态,避免了动触头回落重新形成电流通路,或者再次形成电弧烧损触头,达到限制、分断故障电流的效果。
随后,操作机构在脱扣器的触发下跳闸,转轴4带动动触杆1继续顺时针转动,在转动的过程中动触杆1会遇到障碍,在障碍的限制下,动触杆1相对于转轴4逆时针转动,卡销12回到卡板的前卡口21部位,动触杆1在转轴4中复位,这样就保证了操作机构合闸时动、静触头能够闭合。