CN101562103A - 具有改进的闭合和闭锁性能的断路器 - Google Patents

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CN101562103A CNA2009101351930A CN200910135193A CN101562103A CN 101562103 A CN101562103 A CN 101562103A CN A2009101351930 A CNA2009101351930 A CN A2009101351930A CN 200910135193 A CN200910135193 A CN 200910135193A CN 101562103 A CN101562103 A CN 101562103A
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M·J·拉内
J·纳拉亚南
Y·V·内沃斯
S·库尔库雷
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Abstract

本发明涉及具有改进的闭合和闭锁性能的断路器。一种装置包括用于当过电流状态出现时中断电流的多个触头(205，210)，各个触头包括相对于触头中的至少一个触头的枢轴点(215)而成角度地移位的配合面(305，310)，其中配合面(305，310)的移位构造成以便最大限度地减小离触头中的至少一个触头的枢轴点(215)的排斥力矩臂。

Description

具有改进的闭合和闭锁性能的断路器
技术领域
所公开的实施例涉及传导电流的触头，并且具体地说，涉及在配合时经受由于触头所传导的电流量而引起的排斥力的触头。
背景技术
断路器通常用于保护设备避免由于例如短路或接地故障而造成的过电流情形。当出现过电流的情况时，断路器中的电触头设计成可断开，从而中断穿过断路器而流向装备的电流。可设计断路器以用于高的静态电流和高的耐受电流。为了保持高的耐受额定电流，触头在耐受额定电流下必须是锁定闭合的，并能够承受由电流产生的大的电动排斥力。
断路器具有各种设计，包括：吹开和非吹开触头臂；偏心和非偏心触头臂；单触头对装置，其带有位于触头臂一端的触头对和位于另一端的枢轴；双触头对装置，其也被称为旋转断路器，带有位于触头臂各端的触头对以及介于两端中间的触头臂枢轴；单外壳构造，其带有容纳在单个壳体和盖子中的断路器构件；以及盒式构造，其也被称为盒式断路器，带有容纳在相位盒中的各相位的载流构件，并且各相位盒又容纳在壳体和盖子中，其还可包括操作机构。多极断路器通常可以以两极、三极和四极装置来使用，其中两极和三极装置分别用于两相和三相电路。在具有开关中性线(switching neutral)的三相电路中通常采用四极装置，其中第四电极操作，以断开和闭合中性电路，从而与初级电路相位的断开和闭合协调一致。
当断路器的载流触头在故障下闭合时，穿过触头的电流非常高，从而在触头之间导致极大的电磁排斥力。这些电磁排斥力阻碍了断路器闭合。
图1显示了示例性断路器100的简图。断路器100包括固定触头组件105和围绕旋转点115而枢转的可动触头组件110。可动触头组件110可包括一个或多个第一灭弧触头120和一个或多个第一主触头125。相应地，固定触头组件105可包括一个或多个第二灭弧触头130和一个或多个第二主触头135。
固定触头组件105和可动触头组件110大体构造成以便在故障时承受闭合。当在故障下进行闭合时，随着第一灭弧触头120和第二灭弧触头130彼此接触，流过第一灭弧触头120和第二灭弧触头130的电流彼此接近，并由于收缩效应而造成由矢量140所表示的电磁排斥力。电磁排斥力与所施加的闭合力作用相反，并在与可动触头组件110的闭合旋转相反的方向上施加弯矩。当电流在触头之间的环路中流动时，电磁排斥力与电流的大小成正比，并且与触头之间的距离成反比。
因而，排斥力140基本上垂直于力矩臂145，力矩臂145表示旋转点115至力矢量140中心的距离。在这个实施例中，力矩臂具有相当大的量级，从而导致需要相当大的额外的闭合力来使固定触头组件105和可动触头组件110闭合。
提供一种具备减少或重定向的排斥力的断路器将是很有利的。
发明内容
以下是非限制性的示例性实施例。
在一个实施例中，一种装置包括用于当过电流状态出现时中断电流的多个触头，各个触头包括相对于触头中的至少一个触头的枢轴点而成角度地移位的配合面，其中配合面的移位构造成可最大限度地减小离触头中的至少一个触头的枢轴点的排斥力矩臂。
在另一实施例中，一种方法包括当发生过电流情况时，使多个触头的配合面相对于触头中的至少一个触头的枢轴点成角度地移位，并将配合面的移位构造成可最大限度地减小离触头中的至少一个触头的枢轴点的排斥力矩臂，以减小触头之间的电磁排斥力。
附图说明
在以下描述中，结合附图阐述了当前公开的实施例的前述方面和其它特征，其中：
图1显示了示例性断路器的简图；
图2显示了一种适用于实施本文所公开的实施例的示例性断路器200；
图3显示了示例性第一灭弧触头和第二灭弧触头的展开图；和
图4显示了示例性第一灭弧触头和第二灭弧触头的另一实施例的展开图。
具体实施方式
图2显示了一种适用于实施本文所公开的实施例的示例性断路器200。虽然将参照图纸来描述当前公开的实施例，但是应该懂得，其可以以许多备选形式来体现。还应该懂得，另外，还可使用任何合适的尺寸、形状或元件类型或材料类型。
所公开的实施例可包括具备这样的特征的多个触头：其操作以便最大限度地减小触头之间的电磁排斥力。
断路器200可包括固定触头组件205和围绕旋转点215而枢转的可动触头组件210。可动触头组件210可大体包括一个或多个第一灭弧触头220和一个或多个第一主触头225。固定触头组件205可包括一个或多个第二灭弧触头230和一个或多个第二主触头235。固定触头组件205和可动触头组件210可构造成以便承受故障时的闭合。第一灭弧触头220和第二灭弧触头230可构造成在闭合时于第一主触头225和第二主触头235之前彼此接触。
虽然所公开的实施例是关于断路器中的灭弧触头和主触头而描述的，但是应该懂得，所公开的实施例可供在闭合期间承受排斥力的任何触头所利用。
图3显示了第一灭弧触头220和第二灭弧触头230的展开图。第一灭弧触头220和第二灭弧触头230可具有任何合适的形状和构造，以便在它们相互接触时最大限度地减小电弧。例如，第一灭弧触头220和第二灭弧触头230可各具有圆形或弓形的接触面305，310，其具有例如远离固定触头组件205和可动触头组件210而延伸的部分330，340。第一灭弧触头220和第二灭弧触头230的形状可以是复杂形状，其构造成以便引导任何电弧远离触头，并朝向例如电弧猝熄装置，诸如邻近第一灭弧触头220和第二灭弧触头230而定位的屏幕或板。第一灭弧触头220和第二灭弧触头230可各具有用于将灭弧触头联接到相应的固定触头组件205和可动触头组件210上的基部335，340。各基部335，340可具有L-形状，或者各基部可具有任何合适的形状。
在这个实施例中，第一灭弧触头220可具有第一配合面305，且第二灭弧触头230可具有第二配合面310。第一配合面305和第二配合面310可设置在缩小或最大限度地减小离旋转点215的力矩臂315的角度上。由于第一配合面305和第二配合面310的角度定向，流过第一灭弧触头220和第二灭弧触头230的电流可大体进一步远离彼此而行进，或者可穿过第一灭弧触头220和第二灭弧触头230而行进延长的距离。通过将更大的环路引入到电流路径中可减小电磁排斥力，因为当电流处于环路构型时，作用力与触头之间的距离成反比。
这可用以降低或最大限度地减小由于流过第一灭弧触头220和第二灭弧触头230的电流而引起的电磁排斥力320。
第一配合面305和第二配合面310的角度定向还可用以改变施加到第一灭弧触头220和第二灭弧触头230上的电磁排斥力320的方向。如图3中所示，电磁排斥力320的方向可导向枢轴点215，并且可产生缩小的或最大限度地减小了的力矩臂325。结果，可缩小或最大限度地减小电磁排斥力。
图4显示了第一灭弧触头和第二灭弧触头的另一实施例400的展开图。这个实施例可包括固定触头组件405和围绕旋转点415而枢转的可动触头组件410。类似于其它实施例，可动触头组件410可大体包括一个或多个第一灭弧触头420和一个或多个第一主触头425。可动触头组件410可包括指状物440，其上面安装有第一灭弧触头420。固定触头组件405可包括主导体450，其上面安装有一个或多个第二灭弧触头430和一个或多个第二主触头435。在这个实施例中，在指状物440和第一灭弧触头420之间可提供第一物理间隙445。第一间隙445可操作，以便通过致使电流穿过第一灭弧触头420行进更长的距离而延伸或延长经过第一灭弧触头的电流路径465。在主导体450和第二灭弧触头430之间可提供第二物理间隙455。类似于第一间隙445，第二间隙455可操作，以便通过致使电流穿过第二灭弧触头430行进更远的距离而延伸或延长经过第二灭弧触头430的电流路径。
图4显示了一种在没有间隙445，455的条件下可供电流穿过固定触头组件405和可动触头组件410的示例性电流路径460。电流路径465显示了一种可由于包括有间隙445，455而产生的示例性电流路径。电流路径455可大体具有比电流路径445更长的长度，并且可在第一灭弧触头420和第二灭弧触头430之间产生减少的电磁排斥力。
应该理解的是，前面的描述仅仅是本实施例的举例说明。本领域中的技术人员在不脱离本文所公开的实施例的条件下可设计各种变型和修改。因此，这些实施例意图包括落在所附的权利要求范围内的所有这些变型、修改和变体。

Claims (10)

1.一种装置，包括：
用于在过电流状态出现时中断电流的多个触头(205，210)；
各个触头(220，225，230，235)包括相对于所述触头中的至少一个触头的枢轴点(215)成角度地移位的配合面(305，310)，
其中，所述配合面(305，310)的所述移位构造成以便最大限度地减小离所述触头(220，225，230，235)中的至少一个触头的所述枢轴点(215)的排斥力矩臂。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述配合面(305，310)的所述移位构造成以便致使电流穿过所述多个触头(205，210)而行进延长的距离。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述配合面(305，310)的所述移位构造成以便引导所述排斥力朝向所述枢轴点(215)。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，至少一个触头(220，225，230，235)包括构造成以便致使电流穿过所述至少一个触头(220，225，230，235)而行进延长的距离的间隙(445，455)。
5.一种方法，包括：
使多个触头(205，210)的配合面(305，310)相对于所述触头(220，225，230，235)中的至少一个触头的枢轴点(215)成角度地移位；且
将所述移位构造成以便在过电流状态出现时最大限度地减小离所述触头(220，225，230，235)中的至少一个触头的所述枢轴点(215)的力矩臂，以减小所述触头(220，225，230，235)之间的电磁排斥力。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括将所述配合面(305，310)的所述移位构造成以便致使电流穿过所述多个触头(205，210)而行进延长的距离。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括使所述配合面(305，310)移位，以引导所述排斥力朝向所述枢轴点(215)。
8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述间隙(445，455)设于所述至少一个触头和指状物之间，所述至少一个触头在可动触头组件内安装在所述指状物上。
9.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述间隙(445，455)设于所述至少一个触头和主导体之间，所述至少一个触头作为固定触头组件的一部分而安装在所述导体上。
10.一种装置，包括：
构造成以便当出现过电流状态时中断电流的多个触头(205，210)；
各触头包括相对于所述触头中的至少一个触头的枢轴点(215)成角度地移位的配合面(305，310)，其中所述配合面(305，310)移位构造成以便最大限度地减小离所述触头中的至少一个触头的所述枢轴点(215)的排斥力矩臂；且
各触头具有位于所述至少一个触头和所述至少一个触头安装在其上的导体之间的间隙(445，455)，其中所述间隙(445，455)构造成以便致使电流穿过所述至少一个触头而行进延长的距离。
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