CN102709105B

CN102709105B - 用于真空断续器的触点

Info

Publication number: CN102709105B
Application number: CN201110319154.3A
Authority: CN
Inventors: 金成泰; 金秉徹
Original assignee: LS Industrial Systems Co Ltd
Current assignee: LS Electric Co Ltd
Priority date: 2010-10-18
Filing date: 2011-10-18
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2031-10-18
Also published as: US20120091102A1; ES2526142T3; KR101085286B1; JP2012089495A; RU2011141985A; EP2442338A1; RU2508575C2; ES2526142T5; EP2442338B1; EP2442338B2; CN102709105A

Abstract

本发明的目的可以通过提供这样一种用于真空断续器的触点来达到：其具有活动触点和固定触点，其中，所述活动触点和所述固定触点分别包括：分别于从触点表面间隔开的多个位置朝向外周表面以延伸的方式形成的多个槽部；以及形成在一对邻近的槽部之间的瓣部；并且使得瓣部中具有狭窄宽度的机械脆性部分最小同时引起弧的旋转运动，每个槽部包括：第一端部，其闭合并且邻近于所述中心；第二端部，其打开并且邻近于所述外周表面；所述第一槽部从所述第一端部线性地延伸出，并且所述第二槽部通过以预定角度从所述第一槽部弯曲而线性延伸至所述第二端部。

Description

用于真空断续器的触点

技术领域

本发明涉及真空断续器，其是真空断路器(下文中，简称为VCB)的核心触点机构，并且尤其涉及具有快速灭弧性能和作为对于当活动触点和固定触点彼此接触时施加在电极上的机械应力的耐受性的良好机械强度的真空断续器的触点。

背景技术

将参照图1描述典型真空断续器的配置的示例。

如图1所示，通常地，真空断续器可以包括：绝缘容器9，其由例如具有良好的电绝缘特性和优良的耐热性的陶瓷等陶瓷类材料制成，绝缘容器9的上部和下部分别是打开的；固定电极4，其插入绝缘容器9中，并且其一端部设置有固定触点3而另一端部电连接有例如电源侧等；以及活动电极1，其插入绝缘容器9中，并且其一端部设置有活动触点2而另一端部点连接有例如电负载侧等。

附图标记5可以表示可活动地支撑活动电极1的金属密封膜盒(bellow)，以及附图标记6可以表示安装在活动电极1上从而以保护方式遮蔽膜盒5免受弧的遮蔽板。

附图标记7可以表示第一密封杯状物，其以固定方式焊接设置至绝缘容器9以在绝缘容器9的下开口部和活动电极1之间密封；以及附图标记8可以表示第二密封杯状物，其焊接设置成固定至绝缘容器9以在绝缘容器9的上开口部和固定电极4之间密封。

附图标记10可以表示安装在绝缘容器9的中心上以保护绝缘容器9的内壁表面免受弧的中心遮蔽板。

典型的真空断续器具有上述配置，当图1中的活动电极1通过传递自具有例如弹簧或者电机和链杆等未示出的驱动源的致动器的驱动力向上移动时，设置在活动电极1的一个端部上的活动触点2可以与固定触点3相接触。因此，使得电连接至活动电极1的电负载侧和电连接至固定电极4的电源侧相互电连接，并且因此操作状态变成了闭合电路状态。

当活动电极1通过传递自具有未示出的驱动源的致动器的驱动力向下移动时，设置在活动电极1的一个端部上的活动触点2与固定触点3相分离。因此，使得电连接至活动电极1的电负载侧和电连接至固定电极4的电源侧相互电分离，并且因此操作状态变成了断开电路状态。

同时，当电路断开时，如图2所示，在活动触点2和固定触点3之间发生电弧(A)，并且弧电流(I_arc)通过电弧(A)流动，并且在弧电流(I_arc)周围形成有由弧电流(I_arc)产生的磁场(B)。然后，根据活动触点2和固定触点3之间的距离(L)和磁场(B)，电弧(A)受到水平力，即，所谓的洛伦兹力。因此，由洛伦兹力向外推动弧沿着导电路径的形状(称为如图3所示的活动触点2和固定触点3上的多个瓣)在触点表面上旋转。

同时，将参照图4至图7描述根据现有技术中的两个示例的真空断续器的触点的配置。

图4至图7中的真空断续器的触点可以具有如图3所示的水平磁场型触点配置。水平磁场型触点配置可以指因为电流的方向具有如使用箭头在“a→b→c→d→e”的路径中所示的轴向(即，垂直方向)所以垂直于电流的磁场形成在水平方向上。图4至图7中的真空断续器的触点具有下文将描述的水平磁场型触点配置。

在具有水平磁场型触点配置的真空断续器的情形中，触点之间的绝缘状态，即，触点之间的空间被完全断开(broken)的状态，可以根据弧是否通过金属蒸气快速旋转而被熄灭立即达到，所述金属蒸汽在由于例如电路上的短路电流等故障电流在触点表面上打开以及相互分离的触点之间产生的弧中，从而确定有效的电路断开的成功或者失败。

因此，为了增强用于使得弧中的金属蒸气旋转的旋转力，根据如图4和图5所示的现有技术的示例执行了增加触点2、3的瓣2a、3a的长度的方案。

在现有技术的示例的情形中，通过增加瓣2a、3a的长度使得弧中的金属蒸气快速旋转可以是有效的，但是也可能具有以下缺陷：真空断续器的直径随着触点2、3的直径(Φ)的增加而增加，并且此外，采用真空断续器的真空断路器的大小增加。

此外，如图4所示，瓣2a、3a的弯曲部的宽度(W)如图4所示那样的狭窄，并且因此由于在真空断续器的触点闭合操作期间的机械冲击，可能发生触点的变形和损坏，从而造成了大幅减少触点转换特性的问题。

同时，在如图6和图7所示的现有技术的另一个示例的情形中，其具有以下特征：当增加瓣2a、3a的长度(l)时，触点2、3的直径不增加。

在如图6和图7所示的现有技术的另一个示例的情形中，由于通过增加瓣2a、3a的长度(l)而有效地使得弧中的金属蒸气快速旋转，所以可以具有不增加真空断续器和真空断路器的大小以及其长度的效果。

然而，如图6所示，瓣2a、3a的启动部的宽度(Ws)如图6所示那样的狭窄，并且因此由于真空断续器的触点闭合操作期间的机械冲击，可能发生触点的变形和损坏，从而造成了大幅减少触点转换特性的问题。

发明内容

因此，将本发明设计成解决现有技术中的问题，并且本发明的目的在于提供这样一种真空断续器的触点：其中，瓣的长度是长的以获得良好的灭弧性能，并且触点的直径不大，即使当在打开或者闭合触点的时候施加机械冲击时能够防止机械变形和损坏，从而保持其机械强度。

根据本发明的用于真空断续器的触点可以进一步包括从所述触点的中心以预定的直径凹入形成的中心触点凹槽部，并且可能更加有效的是从所述中心触点凹槽部的外周表面至所述第一槽部的距离具有预定的第一距离以引起弧的旋转运动。

在根据本发明的用于真空断续器的触点中，可能更加有效的是所述预定的第一距离可以大于零并且小于或者等于5mm。

在根据本发明的用于真空断续器的触点中，可能更加有效的是预定角度可以大于或者等于30度并且小于或者等于60度。

在根据本发明的用于真空断续器的触点中，对于每个槽部，可能更加有效的是至槽部的邻近于其第一端部的第二槽部的距离具有预定的第二距离以引起弧的旋转运动。

在根据本发明的用于真空断续器的触点中，可能更加有效的是所述第二距离大于或者等于0.8倍触点厚度并且小于或者等于2倍触点厚度。

附图说明

被包括以提供对本发明的进一步理解的附图示出了示例性实施例，附图被并入并构成本说明书的一部分，其与说明书一起用于解释本发明的原理。

在附图中：

图1是图示出典型的真空断续器的配置的剖视图；

图2是图示出在触点之间的打开并分离时产生的弧被图1的真空断续器中的洛伦兹力向外推动的说明性视图；

图3是图示出在图1中的真空断续器中触点相互接触时的电流流动图形的运行状态图；

图4是图示出根据现有技术的示例的真空断续器的触点配置的触点的平面图；

图5是图4的纵向剖视图；

图6是图示出根据现有技术的另一个示例的真空断续器的触点配置的触点的平面图；

图7是图6的纵向剖视图；

图8是图示出根据本发明的优选实施例的真空断续器的触点配置的触点(活动触点或者固定触点)的平面图；

图9是图示出当触点沿着图8的线A-A被纵向截取时的根据本发明的优选实施例的真空断续器的触点的形状的纵向剖视图；

图10是图示出根据本发明的优选实施例的真空断续器的触点配置的触点(活动触点或者固定触点)的立体图；

图11是图示出在根据本发明的优选实施例的真空断续器的触点中的触点被打开以及相互分离时弧的推进移动状态的运行状态图；以及

图12是图示出当根据本发明的优选实施例的真空断续器的触点中的触点被打开以及相互分离时弧的电压波形的波形图。

具体实施方式

通过参照附图对本公开的优选实施例的以下说明，将清楚地理解本发明的目的，以及为了达到上述目的的配置及其作用效果。

根据本发明的优选实施例的真空断续器的触点2、3可以包括如图10所示的活动触点2和固定触点3。在图10中，附图标记3a1、2a1表示槽部，并且附图标记1和4分别表示活动电极和固定电极。上文描述了真空断续器的整体配置，因此将省略其除了根据本发明的触点的配置以外的部分的说明和图示以避免重复。

根据本发明的优选实施例的真空断续器的触点2、3具有水平磁场型触点配置，其中电流是垂直方向的并且磁场垂直于电流形成，因此形成了水平磁场。

参照图8和图9，在根据本发明的优选实施例的真空断续器中，活动触点2和固定触点3可以分别包括：多个槽部，即，活动触点2的槽部2a1、2a2或者固定触点3的槽部3a1、3a2；以及瓣部，即，活动触点2的瓣部2a或者固定触点3的瓣部3a。

多个槽部2a1、2a2或者3a1、3a2可以分别从多个(优选实施例中为三个)位置朝向外周表面以延伸的方式形成，分别从活动触点2和固定触点3中的触点表面的中心(C)间隔开。

三个瓣部2a、3a可以分别根据参照图8和图10的本发明的优选实施例设置。并且每个瓣部2a、3a可以形成在一对相邻槽部2a1、2a2或者3a1、3a2之间，并且具有翼状的形状，而且由具有传导性的材料制成。

为了在引起弧的旋转运动的同时使得在瓣部2a、3a中具有狭窄宽度的机械脆性部分最小，槽部2a1、2a2或者3a1、3a2的每个可以包括：第一端部2a3、3a3，其闭合并且邻近于中心(C)；第二端部2a4、3a4，其打开并且邻近于活动触点2或者固定触点3的外周表面；第一槽部2a1、3a1从第一端部2a3、3a3线性地延伸出，并且第二槽部2a2、3a2通过以预定的角度从第一槽部2a1、3a1弯曲来线性地延伸至第二端部2a4、3a4。

也即是说，根据本发明的特征，槽部2a1、2a2或者3a1、3a2可以包括线性延伸的槽部分，以及通过以预定的角度(θ)从所述槽部分弯曲而延伸的另一个槽部分，因此由一对邻近的槽部2a1、2a2或者3a1、3a2形成的多个瓣部2a、3a可以形成旋转翼形以引起弧的旋转，并且通过其中槽部被线性延伸和弯曲的配置，能够使得在瓣部2a、3a中具有狭窄宽度的机械脆性部分最小。这里，预定角度(θ)可以优选地大于或者等于30度并且小于或者等于60度。

参照图8和图9，根据本发明的优选实施例的真空断续器可以包括从触点的中心(C)以预定的直径(d)凹入形成的中心触点凹槽部(C1)。

为了在打开或者闭合触点时保持机械强度，从中心触点凹槽部(C1)的外周表面至第一槽部2a1、3a1的距离具有预定的第一距离(W1)。优选地，预定的第一距离(W1)可以大于零并且小于或者等于5mm。

将在以下等式(1)中描述上述特征。

0＜W1≤5mm-----(1)

为了在打开或者闭合触点时保持机械强度，对于每个槽部2a1、2a2或者3a1、3a2，从第一端部2a3、3a3至槽部的邻近于其第一端部2a3、3a3的第二槽部2a3、3a2的距离具有预定的第二距离(W2)。这里，第二距离(W2)可以优选地大于或者等于0.8倍触点厚度(参照图9中的附图标记“t”)并且小于或者等于2倍触点厚度(t)。

将在以下等式(2)中描述上述特征。

0.8t≤W2≤2t-----(2)

参照图10，在根据本发明的优选实施例的真空断续器中，活动触点2和固定触点3可以连接至待设置在如图1所示的真空断续器中的活动电极1和固定电极4。

同时，将主要参照图11和图12并且辅以参照图8至图10，描述具有根据本发明的上述配置的真空断续器的操作。

首先，将参照图11和图12描述以下操作的条件和效果：其中根据本发明的真空断续器的触点被打开并相互分离以基于在连接至包括真空断续器的真空断路器的电源电路上发生例如短路电流等大电流而切断电路。

图11中从(a)至(e)的推进图示出其中触点被打开并相互分离的操作的过程。

在图11的(a)中，在当活动触点2和固定触点3被打开并相互分离的早期阶段，弧(A)发生在金属蒸气中同时切断大电流，并且弧(A)被收缩为柱形同时被如上文参照图2描述的活动触点2和固定触点3之间的洛伦兹力向外推动，从而具有如图12所示大体恒定的电压。

随后，由于如图11中的(b)、(c)和(d)所示增加了活动触点2和固定触点3之间的距离，如附图所示弧(A)沿着触点表面旋转同时在弧旋转周期期间具有波动电压。

随后，在如图12所示的完全分散期间弧(A)的电压突然减小，并且如图11的(e)所示被完全分散以消失。

在根据本发明的活动触点2和固定触点3中，槽部2a1、2a2或者3a1、3a2可以包括线性延伸的槽部分，以及通过以预定的角度(θ)从所述槽部分弯曲而从所述槽部分延伸出的另一个槽部分。因此，由一对邻近的槽部2a1、2a2或者3a1、3a2形成的多个瓣部2a、3a可以形成旋转翼形以引起弧的旋转，从而减小打开并分离以及恢复绝缘的时间，即，完全切断活动触点2和固定触点3之间的故障电流。

此外，将参照图11描述以下操作的条件和效果：其中根据本发明的真空断续器的触点被闭合以在连接至包括真空断续器的真空断路器的电源电路上实施电路连接(闭合)。

使得根据本发明的真空断续器的触点移动至闭合位置的操作使得活动触点2和固定触点3能够移动至其相互接触的位置，从而以如图11的(a)至(e)所示的顺序的打开并分离的操作的相反顺序(以图11的(e)至(a)的顺序)进行操作。结果，在如图11所示的闭合操作期间弧(A)不会发生。

虽然在闭合操作期间大的接触负载被施加在活动触点2和固定触点3上，但是根据本发明的活动触点2和固定触点3具有以下形状：以线性弯曲方式形成的槽部2a1、2a2或者3a1、3a2，并且在触点表面上不具有在瓣部2a、3a中具有狭窄宽度的机械脆性部分，并且因此可以防止活动触点2和固定触点3的变形或者损坏，从而获得保证转换性能和操作可靠性以及真空断续器的较长寿命的效果。

此外，根据本发明的优选实施例的真空断续器的活动触点2和固定触点3可以进一步包括从触点的中心(C)以预定的直径(图9中的符号“d”)凹入形成的中心触点凹槽部(C1)，并且从中心触点凹槽部(C1)的外周表面至第一槽部2a1、3a1的距离可以具有预定的第一距离(W1)，从而获得在转换触点时保持相关部的机械强度的效果。

在用于根据本发明的真空断续器的触点中，预定的第一距离(W1)可以大于零并且小于或者等于5mm，从而获得在转换触点时保持相关部的机械强度的效果。

此外，如图8所示，在用于根据本发明的真空断续器的触点中，预定角度(θ)可以大于或者等于30度并且小于或者等于60度，以引起弧的旋转运动，从而获得快速熄灭弧中的金属蒸气以及使得瓣部中具有狭窄宽度的机械脆性部分最小的效果。

在用于根据本发明的真空断续器的触点中，对于每个槽部2a1、2a2或者3a1、3a2，从第一端部2a3、3a3至槽部的邻近于其第一端部2a3、3a3的第二槽部2a3、3a2的距离可以具有预定的第二距离(W2)，从而可以使得瓣部2a、3a中具有狭窄宽度的机械脆性部分最小，并且可以防止由于在打开或闭合触点时的冲击引起的变形或损坏，从而获得位置触点的机械强度的效果。

在用于根据本发明的真空断续器的触点中，第二距离(W2)可以优选地大于或者等于0.8倍触点厚度(t)并且小于或者等于2倍触点厚度(t)，并且因此可以使得瓣部2a、3a中具有狭窄宽度的机械脆性部分最小，以及可以防止由于在打开或者闭合触点时的冲击引起的变形或者损坏，从而获得保持触点的机械强度的优势。

Claims

1.一种用于具有活动触点和固定触点的真空断续器的触点，其特征在于，所述活动触点和所述固定触点分别包括：

分别于从触点表面的中心间隔开的多个位置朝向外周表面以延伸的方式形成的多个槽部；以及

形成在一对邻近的槽部之间的瓣部；

其中，为了使得瓣部中具有狭窄宽度的机械脆性部分最小同时引起弧的旋转运动，

每个槽部包括：

第一端部，其闭合并且邻近于所述中心；

第二端部，其打开并且邻近于所述外周表面；

第一槽部，其从所述第一端部线性地延伸出；以及

第二槽部，其通过以预定角度从所述第一槽部弯曲而线性延伸至所述第二端部，

其中，所述多个槽部中的一个槽部的第一端部与所述多个槽部中的另一个槽部的第二槽部之间的距离大于或者等于0.8倍触点厚度并且小于或者等于2倍触点厚度。

2.根据权利要求1所述的用于真空断续器的触点，进一步包括：

从所述触点的中心以预定的直径凹入形成的中心触点凹槽部，

其中，从所述中心触点凹槽部的外周表面至所述第一槽部的距离具有预定的第一距离，以在打开或者闭合所述触点时保持机械强度。

3.根据权利要求2所述的用于真空断续器的触点，其中，所述预定的第一距离大于零并且小于或者等于5mm。

4.根据权利要求1所述的用于真空断续器的触点，其中，预定角度大于或者等于30度并且小于或者等于60度。