CN1006426B - 真空断路器 - Google Patents

Abstract

断路器包括：(a)一对电极，可以接合位置相对移动到分离位置以建立电极间的断路电弧，至少一个电极包括：由包括银合金的低电涌材料制成的与另一电极相对的触片；银制的、与触片电连接的并且与另一电极相对的块体；一个由导电材料制成的具有镀银表面的电弧片，与触片电连接并面对另一个电极；(b)密封上述电极并使电极周围的环境保持真空的容器。

Description

本发明一般地涉及真空断路器，特别涉及具有低电涌和大断流能力的真空断路器结构。

一般来说，要求真空断路器电压阻抗高，抗熔焊能力强，低电涌并具有大电流断路能力。这些特性高度依赖于断路器触片使用的材料类型。现在还没有能获得所有这些特性的理想的触片材料。因此，当要切断的电流超过4KA（均方根值）时，大多数断路器要使用复杂的装置，正如美国专利4，367，382中所公开的，增加螺旋电极和垂直磁场电极。在这样一种断路器中，电流产生的磁力驱动电弧旋转，防止电极的局部过热。

近年来，供电系统变得更复杂，包含大电感负载开断和闭合的情况在不断增加。因此，解决电涌问题的要求也在增加。有害的电涌可以通过在真空断路器外增加一个电涌吸收器得到抑制。然而，如果使用一个外部电涌吸收器，就需要一个很大的空间来安装整个真空电路断路器系统，使得断路器体积庞大而不受欢迎。

日本专利公告（Kokai）NO.60-243919示出了一种低电涌真空断路器，它包括一个具有Ag-Wc低电涌触片的电极。电弧铜片的直径大于触片的直径，且电弧铜片的表面镀银。在电弧片的背面装有一个线圈。该电极构成一个所谓的垂直磁场电极结构，当断路的时刻，在其中施加一平行于电弧的磁场。

众所周知，电弧在电极的整个表面均匀分布对于开断大于大约10KA的大电流是很重要的。然而，Ag-Wc触片的稳定电弧电压约20V，而电弧铜片的电弧电压约30V。因此，电弧很难从触片移动到电弧铜片。为了解决这个问题，在电弧铜片上镀银，以利于电弧从触片移动到铜电弧片，使电弧在电极的整个前表面均匀分布，从而形成一个具有良好开断性能的断路器。

当开断小于大约10KA的小电流时，会出现电涌。然而，在这种情况下，电弧滞留在低电涌触片上，电极的局部过热不会产生任何问题。

近年来，人们开始要求改进断路器重复开断大电流的能力，特别是在短路事故经常发生的地区。利用上述传统的电极，在开断大电流时出现的电弧从触片移动到镀银电弧片并引起镀银层的扩散和蒸发。因此，随着断路次数的增加，铜电弧片表面上的银就会散失。在铜电弧片上镀一层能够有足够长寿命的厚银层从技术上和经济上讲都是困难的。当银层从电弧片上消失后，电弧片上的电弧电压上升到铜电弧电压，这使电弧很难从触片移动到铜电弧片。在这种情况下，电弧不再均匀分布。

本发明的目的是延长低电涌，大断流容量的真空断路器的寿命。

根据本发明，提供了一种断路器，它包括：（a）一对电极，可从闭合位置相对移动到分离位置以在电极间建立断路电弧，其中，至少有一个电极具有面对另一电极的由包含银合金的低电涌材料制成的接触装置，一个与接触装置电连接并面对另一电极的银制块体;以及一个由导电材料制成表面镀银的电弧片与接触装置相连并面对另一电极;（b）密封上述电极并使电极周围的环境保持真空的装置。

下面参照附图对最佳实施例的详细描述将使本发明的其它目的、特征和优点变得更加明显。

作为说明书的一部分，附图展示了本发明的一个实施例，与说明一起用以解释本发明的原理。在附图中：

图1是本发明实施例的截面图;

图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线取的视图;

图3是沿图2中Ⅲ-Ⅲ线取的视图。

现在参照图1描述本发明的实施例。抽真空的容器10有一个绝缘园筒12，以及一对端板14和16。端板14和16紧紧地密封在园筒12相对的两端。一对可分离的电极18和20贯穿端板14和16。电极18由穿过端板14的固定连杆22支撑，而电极20与通过波纹管26穿过端板16的一个活动连杆22相连。电弧罩28置于真空容器10中，将电极18和20围住以防止电极18和20分离时产生的金属蒸气在真空容器10的内表面上沉积。当电极18和20分离，电流被断开时，两个电极之间产生电弧。

电极18与20有相同的结构，为了描述方便，在图2和图3中示出了电极20，并叙述如下。电极20具有所谓纵向磁场结构，其中，如美国专利NO.4，367，382所公开的，产生一个与电弧平行的磁场。

电极20有一个园形电弧片40，它被置于与电弧方向垂直的位置上。电弧片40由例如铜的导电材料制成，并且有4条径向开缝42。在电弧片40的背面装有一线圈44。线圈44由导电材料例如由铜制成，并在与电弧平行的方向建立一个磁场。触片46固定在电弧片40的中心。触片46是一个直径小于电弧片40的园形平 板，它由低电涌的银合金制成，最好由Ag-Wc烧结合金制成，触片46的外表面高于电弧片40向另一电极18突出。

一个由银制成的环块48置于电弧片40上，包围并紧接着触片46。环块48的外表面高于电弧片40向另一电极18突出。环块48突出的高度小于触片46的突出高度。

电弧片40由镍或不锈钢加强板50支撑。加强板具有很高的电阻，因此不影响所产生的磁场强度，并且可以防止断路器闭合时产生的机械冲击可能引起的电弧片40和线圈44的变形或断裂。

由于具有上述结构，当不开断电流时，电极20的触片46的突出外表面与另一电极18的触片相接触。

当电极18和20分离并将开断大于大约10KA的电流时，电弧首先出现在触片46上。而后，电弧很容易地移动到银制环块48，进而扩展到镀银电弧片40上。由于电弧打在银制环块48上产生银蒸气，银从电弧片40上的消散被抑制。电弧熄灭并且银蒸气冷却后，银蒸气粒子沉积在触片46，环块48和电弧片40上。因此，即使经过多次断路之后，电弧片40上的银层仍能维持住，并且断路器的寿命大大延长了。

通常，当开断大电流时，不会发生电涌。

当断开小电流时（小于大约10KA），可能会发生电涌。然而，在这种情况下，电弧停留在触片46上。由于触片46由低电涌材料制成，电涌不会产生任何问题。由于电流很小，在这种情况下，电极上局部过热也不会产生任何问题。

前面的描述仅是为了展示本发明的最佳实施例，但并不局限于此。由于本领域的技术人员可对包含本发明的精神和实质的上述实施 例进行修改，本发明的范围只受权利要求及其等同条款的限制。

Claims (9)

1、断路器包括：

(a)一对电极，可从接合位置相对移动到分离位置以在电极间建立断路电弧，至少有一个电极包括：

一个由包括银合金的低电涌材料制成的接触装置，该接触装置面对另一电极；

一个由导电材料制成表面镀银的电弧片，与接触装置电连接并面对另一电极；

(b)密封上述电极并使电极周围的环境保持真空的装置，其特征在于：

与接触装置电气连接并面对另一电极的银制块体。

银制块体高于电弧片向另一电极突出，接触装置高于银制块体向另一电极突出。

2、根据权利要求1的断路器，其中接触装置高于电弧片向另一电极突出。

3、根据权利要求1、2的断路器，其中接触装置由Ag-Wc烧结合金构成。

4、根据权利要求1、2的断路器，其中块体与接触装置相邻接。

5、根据权利要求1、2的断路器，其中块体与电弧片上的镀银层相邻接。

6、根据权利要求1、2的断路器，其中电弧片实质上是由铜制成的。

7、根据权利要求1、2的断路器，其中接触装置和块体处于电弧片之上，因此块体包围接触装置，电弧片的镀银层包围块体。

8、根据权利要求1、2的断路器，其中接触装置是一块平板。

9、根据权利要求1、2的断路器，其中所说的另一个电极包括：

一个由包括银合金的低电涌材料制成的附加接触装置;

一个与附加接触装置电连接的银制附加块体;

一个由导电材料制成的表面镀银的与附加接触装置电连接的附加电弧片。

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