CN1016656B - 带有曲面形弧根迁移导向装置的旋转式开关 - Google Patents

Abstract

一种具有密封外壳的旋转式开关，在该外壳里装有与支撑在外壳内周缘的两静触头配合的旋转刀形片。一个永磁铁装在静触头里以便在一个曲面形迁移导向装置上将弧根磁吹到不面对刀形片的隐蔽位置。本发明应用于中压气体绝缘开关。

Description

本发明涉及一种带有密封外壳的中压旋转式开关，它的内周缘装有两个径向面对面设置的静触头，每个静触头能与桥式触头的一个动触头相配合组成一对触头，所述的在枢轴上转动的刀形桥式触头由旋转操作轴支撑，该桥式触头可选择置于使两对触头连接的闭合位置和断开位置。

现有的所述类型的旋转式开关包括内装压缩气体的腔室，以便进行有利于灭弧的气压吹弧。这些气压灭弧装置是复杂的并且需要明显地增加开关的操作力。

本发明的目的是提供一种简单的旋转式开关，并无需对开关设备进行大的改变就能增加其开断能力。

本发明的旋转式开关的特征在于：包括一个使一对触头断开时产生的弧根迁移的导向装置;该导向装置向与该对触头中另一触头相反的方向延展，以便使弧根和伴生的过热点向隐蔽位置移动，在该隐蔽位置与两个弧根相关联的过热点不是相互面对面的;一个可靠地装于迁移导向装置式触头中的永磁铁，它被安置成把弧根吹向所说的隐蔽位置以有利对电弧熄灭和电流切断。

在中压开关中，利用电弧在电流过零时自然熄灭进行断电，以便防止电弧复燃。为了减小电流通过零点后电弧复燃的危险性，一些开关配备了主要是利用永磁铁迫使电弧旋转的磁吹弧装置。电弧及其根 部旋转减弱了热量上升、减少了绝缘气体的离子化，抑制了触头上过热点的出现以及减少热电发射散发的电子。本发明的开关也利用永磁铁，用磁方法吹灭弧根，但由于它是建立在观察到电流过零后不复燃的一个重要因素是避免两个触头上的两个过热点面对面这种现象基础上的，因此，切断的原理是不一样的。通过至少把弧根中的一个移到隐蔽位置，特别是移到避开另一触头的该触头的后部，就有可能避免在触头分离的区域里发生电子发射。

旋转式力型开关可由两个串联的开断点组成，发明的弧根迁移系统可以同时涉及两个断口，也可以仅涉及它的中心一个开断点。具有隐蔽过热点的电弧迁移导向装置触头可以是动触头，也可以是静触头，或其两者。永磁铁最好能装在柱形触头里，尤其是圆柱形的触头里。一个或多个的圆柱形触头柱的轴都垂直于刀形片的运动平面，弧根迁移导向装置由触头柱的外周缘而形成，该周缘可以是柱的圆柱形表面或是该柱的一个或多个侧面部分。电弧的移动能够通过用绝缘层复盖该触头柱的相邻部分而被引导到迁移导向装置上。弧根以及伴生的过热点按照曲面形导向装置移动，不言而喻，当弧根到达圆柱形上与电弧点燃点径向相反的隐蔽位置时，该隐蔽位置相对于另一个触头来说，被该触头柱本身掩蔽起来了。按预定方向转动的刀形片能用来导致有利于弧根转动方向中的一个的不对称情况。转动方向由该磁铁的极性和在某一给定时刻的电流方向确定。在电流的一半波中，弧根按给定的方向在迁移导向装置上移动，在下一半波能自动地反过来。通过下面更详细地叙述，可以更清楚地看出，选择这个能动方向既能用来加快灭弧的速度也能增强开关的开断能力。本发明适用于任何类型的开关，特别适用于邻接触头和我们下面还要着重讲到类型的触 头。开关可以是对所有的刀具有一个共同的外壳或分别具有外壳的多刀型开关。绝缘并充满外壳的气体是一种高绝缘强度气体，例如，在常压或压缩状态下的六氟化硫气体。外壳能够用绝缘的或导电的材料制成，操作机构可以装在外壳里或放在外壳外面。

按照本发明进一步发展，弧根迁移导向装置可被隐蔽位置区域的一个盖所盖住，以便限制该区域发射电子的发散。该盖与迁移导向装置确定了限制离子化气体和金属蒸汽的电弧引入狭道。

其他的优点和特征将从以下本发明所举各种实施例说明中更清楚地阐述，这些实施例并不是对发明进行限制的例子。它们展示在附图中，其中：

图1展示了本发明多刀开关的部分剖面简图;

图2展示了按图1的处于闭合位置开关的沿线Ⅱ-Ⅱ剖面图;

图3展示了开关处于断开过程中的类似于图2的示图;

图4展示了所举本发明另一可供选择实施例的半个剖面图;

图5展示了图4开关的侧面剖示图;

图6至11展示了所举本发明其他各种可供选择实施例的类似于图2的示图。

在图中，一个中压旋转式开关包括一个密封外壳10，该密封外壳里装有开关的三个刀R、S、T。密封外壳10为三个刀R、S、T所共有，并且由金属或绝缘材料制成。它也能由三个组件组合而成，每个组件设置一个刀或者如图1所示仍为一个外壳10，该外壳10通过内隔板12分隔成三个室。三个刀R、S、T是同样的，以后仅对其中的一个进行详细描述。密封外壳10充满了高绝缘强度气体，例如常压或超压的六氟化硫气体。

每刀包括两个设置在外壳10的内周缘上经向相对而置的静触头14，16，每个静触头14，16通过外壳10的密封衬套18，20伸出。开关的旋转部件由操作轴22形成，操作轴支承着由两个接触片24，26构成的旋转式刀形片28，两个接触片24，26的两对端30、32形成与静触头配合的夹型动触头。在开关的闭合位置如图2所示，刀形片28在电气上与静触头14、16连接，并且开关的断开是通过轴22的逆时针旋转实现的。两个静触头14，16是同样的，每一个都装配成呈圆柱形，该圆柱的轴平行于轴22。在圆柱14，16内装有包围在圆柱形导电壳36中的永磁铁34。很薄的钢片38安装在轴的磁化永磁铁34的极面和壳36之间。在闭合位，夹型动触头30、32夹住圆柱形触头14，16的向里的下方，接触刀24，26与该触头柱的外侧部分相接触。圆柱14，16的轴向尺寸稍大于刀24，26所形成夹的间隙以便得到足够的接触压力。触头14，16的外侧的上部套有绝缘材料40以免电弧迁移到该部分。

永磁铁34的磁力线在图中以刀S上的虚线展示出来，并且能看作这些线能平行于触头柱14、16的圆柱形周缘42延伸。周缘42构成一个连在该触头14、16上的弧根的迁移导向装置。在开关的闭合位，如图2所示，电流流经永久磁铁外部的触头柱14，16的壳36而不致使永磁铁有退磁危险。当轴22旋转进行断开时，刀形片28与静触头14，16分离，而在电气上串联的电弧44，46被相应地形成在静触头14和刀形片28之间以及刀形片28和静触头16之间。由于永磁铁34的磁场作用，连在静触头14，16上的弧根48，50被吹走，他们移动到形成一个弧根迁 移导向装置的圆柱形周缘42上。弧根48、50的转动方向取决于断开发生瞬间交流电的极性，而在图3中可见，两个弧根48，50被吹到与面向刀形片28的电弧形成点径向相反的隐蔽位置。这样与弧根48，50伴生的过热点就会迁移到隐蔽位置52，54，当电弧44，46自然灭弧，电流过零时就会出现不复燃最佳条件。事实上，过热点52，54的热电发射不会对着刀形片28发生，就避免或限制了在恢复电压时电弧44，46复燃的危险。当然弧根48，50的迁移既拉长了电弧也使它在绝缘气体介质中迁移从而促进了用常规方法进行的电弧开断。从图3可见，当电流的极性相反于形成电弧44，46时的情况下，弧根48、50向朝着衬套18，20相反方向旋转，移动到处于与隐蔽位置52和54相比，离刀形片28较近和较不隐蔽的位置，如果在电流第一次过零时，没有切断电流，那么必须等到下半波，那时在隐蔽位置52，54处出现过热点的最佳条件再次出现。后面描述的某些具体布置避免了这种不对称情况。

在下面例举的各种可供选择的实施例的图中，相同的标号表示与图1至3中类似的或相同的条件。

参见图4和5，它们展示了一种可供选择的实施例，其中静触头14包括一个绝缘外套，具体地说是套在柱型触头14圆柱形外表面上的环氧树脂制品56，另一方面柱型触头14的扁平部分或表面是赤裸的，它们构成了弧根接触和迁移表面。开关的操作不会受这一改变的影响，连在静触头14上的弧根被永磁铁的磁场吹走并沿着柱型触头14的侧面周缘到一个不面对动触头片的隐蔽点58。在这个可供选择的实施例中，其优点在于利用了一个具有径向磁化的永磁铁 34。接触片24，26已被延伸以便向外壳10方向上移动接触点和使电流途径远离磁铁34，从而限制了退磁危险。这一特征也能应用于其他所描述的实施例中。

在图6的开关中，用滑动触头60代替了一对触头14，28。刀形片28在断开方向上的旋转会导致产生单个弧46，以便实现用上述的将弧根迁移到隐蔽位置的方式进行灭弧。在被中断的电路中引入单个电弧限制了开关的开断能力，但被开断容易实现。

永磁铁34的极性决定了电弧44，46的转动方向，从图1至3所示例子的描述可知，电流的灭弧和断开在交流电的一半周内被强化了。在图7所示的实施例中，由于触头14，16中的磁铁34选择了相反的极性，由此导致了触头14，16之间的不对称，用这样的方式，如果电弧中的一个，例如弧44在某一瞬间被吹向隐蔽位置52，而另一弧46在下半周被吹向隐蔽位置54。无论在触头14，16，28断开瞬间半波的极性如何，电弧44，46中的一个将被吹向隐蔽位置增强灭弧。这样就避免了电流断开的任何延迟，但稍有损于对弧44，46中的一个灭弧能力。

用以上描述的方式推荐了在静触头14，16上设置弧根迁移导向装置，但是很清楚如果这些导向装置应用到由刀形片28（图8）所支撑的动触头30，32上。其仍未超出本发明的构思。由于装入了永磁铁34使得可动部件的惯性增加，但是其弧根明显地向不面对所配合接触头的隐蔽位置移动的作用将完全地保留下来。此外，能仅对触头30，32中的一个装备有电弧迁移导向装置，而另一个触头为标本触头或者是有弧根迁移导向装置的触头为静触头。任何其他的组合也都是可以接受的。更具体地说，在图10中展示了一种组合， 其中所有的触头14，16，30，32都装备有一个迁移导向装置和一个相关联的永磁铁。这样，弧根转动方向的选择性将明显增强，这种选择可根据运行需要确定。

靠本发明避免了过热点在断开时相互面对面，复燃的风险降低了，但根据本发明通过对这些过热点的限制能进一步降低复燃的危险。在如图9所示的可供选择的实施例中，其相应于图2和图3描述的一般结构，在隐蔽位置52，54附近围绕着柱式静触头14，16设置盖62。盖62形成了很窄的狭长通道允许弧根进入并迁移到隐蔽位置52，54上，而限制由过热点发射的电子进入远离触头的空间。盖62可以将静触头14，16围起来，仅留有一个槽，以便通过该槽电弧能进入，或者这盖62能由面对过热点设置的单一防护屏组成。从以上描述中可知，刀形片28的转动导致了在一电流半波内增强断开的不对称情况。如图11所示，通过将柱形静触头14，16相对于衬套18，20错位，使得触头14，28;16，28的分离位置和柱形触头14，16的电流输入点分布在径向相对位置，该不对称情况被避免了并且无论什么样的电流半波都能达到隐蔽点。

很明显，本发明能应用于其他类型的开关，尤其适用于具有整体外壳，组合式外壳或金属外壳的开关。开关也许还包括由外壳10支撑的并和刀形片28相配合的接地接点，而触头14，16，28也许是邻接型的或是任何其他结构。

Claims (9)

1、一种中压旋转式开关，其中包括，一个密封外壳(10)，在该外壳内周缘的径向对置位置上设有两个静触头(14，16)；一个其两端作为动触头(30，32)的桥式触头，每个动触头能与所述静触头(14，16)中的一个配合形成触头对；一个支撑所述桥式触头的旋转操作轴(22)，桥式触头可以选择位于两对触头(14，30；16，32)闭合的闭合位置，也可以选择位于两对触头断开的断开位置；其特征在于，至少在所说触头对中，一对触头中的一个触头包含一个由触头对断开时产生的电弧(44，46)的弧根(48，50)迁移导向装置(42)，该导向装置向所述触头对的一对中的另一个触头相反的方向延伸，并且具有一个隐蔽位置，以便使弧根和伴生的过热点移向所述的隐蔽位置(52，54；58)，在该隐蔽位置，由两弧根而伴生的两过热点不是面对面的；一个可靠装在迁移导向装置触头上的永磁铁(34)，它被设置用来将弧根吹向所述的隐蔽位置(52，54；58)，以便有利于灭弧和电流开断。

2、按照权利要求1所述的旋转式开关，其特征在于所述迁移导向装置描述了一曲面轨迹，并且其中永磁铁（34）安置在所述的导向装置内，而其产生的磁力线使弧要移向所述的曲面轨迹上。

3、按照权利要求2所述的旋转式开关，其特征在于，迁移导向装置触头（42）是圆柱形的，它的轴平行于所说的旋转操作轴（22），并且，其中，所述的永磁铁（34）是圆柱形的并被装在由一个形成接触面的圆柱形导电壳（36）构成的所述的导向装置内。

4、按照权利要求3所述的旋转式开关，其特征在于，所述的壳（36）包括一个形成迁移导向装置的圆柱形表面，该表面相对所述触头对中的另一触头相反伸展，并且扁平表面至少部分地被绝缘层（40）复盖以便防止电弧在这些平展表面点燃。

5、按照权利要求3所述的旋转式开关，其特征在于，所述的壳（36）包括扁平的表面，该表面具有一个形成迁移导向装置的周缘，并且圆柱形表面至少部分地被绝缘层（56）复盖。

6、按照权利要求1所述的旋转式开关，其特征在于，每对触头（14，30;16，32）包括一个装备有一个迁移导向装置和一个吹弧永磁铁的触头（14，16），磁铁的极性是这样的，以致于两个电弧（44，46）被同时吹向于所述的隐蔽位置（52，54）。

7、按照权利要求1所述的旋转式开关，其特征在于，包括一个盖住所述隐蔽位置（52，54）区域中的迁移导向装置的盖，留有一个用于电弧进入和迁移到隐蔽位置的狭长通道。

8、按照权利要求1所述的旋转式开关，其特征在于，每一个所述的触头都装有一个迁移导向装置和一个永磁铁。

9、按照权利要求1所述的旋转式开关，其特征在于，一对触头中的一个触头（14）包含一圆柱形永磁铁（34），它的轴平行于所述的旋转轴，而圆柱形导电壳围着所述的圆柱形磁铁，并且其中，所述的一对触头中的另一触头（30）包括一个触头夹，该触头夹在闭合位置时，夹住所述的圆柱形壳的两侧面。

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