CN103985606B - 一种消除合闸弹跳的触头结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消除合闸弹跳的触头结构及方法，属于电力电子技术领域。所述的触头结构包括上动触头、静触头、下动触头、第一电磁线圈(501)、第二电磁线圈(502)、第一弹簧(601)、第二弹簧(602)、器件外壳(800)。利用所述触头结构实现电网线路通断，电网线路两端分别连接在上动触头和静触头上，线路断开时上动触头与静触头分离，下动触头与静触头闭合。上动触头在电磁线圈(501)作用下向下运动，与静触头碰撞时，冲量向下传递，通过冲量转移消除上动触头弹跳；下动触头得到冲量被弹出，与静触头分离；冲击能量最终由第二弹簧(602)消耗；上动触头在第一弹簧(601)作用下保持与静触头可靠接触，实现电网线路联通。
Description
技术领域
本发明涉及一种消除合闸弹跳的触头结构及方法，属于电力电子技术领域。
背景技术
触头结构是继电器、断路器等电力系统中常用开关器件的基本组成部分。传统触头结构存在合闸弹跳现象，当开关器件执行闭合操作时，动触头与静触头碰撞接触后，持续多次被反作用力推开，再接触又被推开的现象。严重者反复弹跳4～5次，过程持续2～10ms。
合闸弹跳现象影响供电质量，开关器件合闸时触头的弹跳现象会产生操作过电压，有时高达外加电压的5倍以上，对电力设备造成极大伤害。并且在合闸弹跳过程中，触头断开距离小，电弧不会熄灭，引起触头间的电气磨损和材料侵蚀，从而影响器件寿命，大大降低工作可靠性。严重时甚至导致“热熔焊”现象发生，线路无法断开，导致供电事故，给电力系统安全生产和可靠供电造成重大损失。
从本质上说，这是一种受迫阻尼振荡，现阶段多采用降低冲击能量和增加阻尼的方法来抑制触头弹跳。通过对动触头进行动力学模型分析，采用降低触头闭合速度、减小开距、选择振动衰减系数大的触簧材料、适当增加弹簧预压力等方法提高抗触头弹跳性能。零部件如支座、灭弧室、轴销等的加工精度、安装、调试质量等也同样影响合闸弹跳时间的长短。
这就要求使用性能优良的合金材料、复杂的机构设计，及高精度加工、安装和调试，并且只能是不断增强对触头弹跳的抑制效果，难以实现完全的触头无弹跳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种消除合闸弹跳的触头结构及方法，以解决前述问题，保障电力系统安全生产和可靠供电。
本发明采用的技术方案是提供一种消除合闸弹跳的触头结构，包括上动触头、静触头、下动触头、第一电磁线圈(501)、第二电磁线圈(502)、第一弹簧(601)、第二弹簧(602)、器件外壳(800)；
所述的静触头包括定触片(101)、定触点(102)；所述的上动触头包括第一动触点(201)、第一动触片(301)、第一永磁铁(401)、第一转动支点(701)；所述的下动触头包括第二动触点(202)、第二动触片(302)、第二永磁铁(402)、第二转动支点(702)；
所述的第一永磁铁(401)固定在第一动触片(301)上，所述的第一永磁铁(401)与第一电磁线圈(501)正对；第二永磁铁(402)固定在第二动触片(302)上，所述第二永磁铁(402)与第二电磁线圈(502)正对；
所述的第一弹簧(601)一端固定于器件外壳(800)，另一端固定于第一动触片(301)；第二弹簧(602)一端固定于器件外壳(800)，另一端固定于第二动触片(302)。
进一步的，第一动触点(201)与第二动触点(202)质量相等。
进一步的，第一弹簧(601)和第二弹簧(602)为压缩弹簧。
进一步的，所述的静触头和上动触头分别接入电网线路的两端；上动触头与静触头分离，下动触头与静触头连接为电网线路断开；上动触头与静触头连接，下动触头与静触头分离为电网线路闭合。
本发明还公开了利用消除合闸弹跳的触头结构实现电网线路闭合的方法，由以下步骤实现：
①第一电磁线圈(501)通电产生磁场，磁场向下吸引固定于上动触头的第一永磁铁(401)，上动触头受到牵引，向下运动；
②上动触头前端的第一动触点(201)与定触点(102)碰撞瞬间产生冲击，上动触头的冲量转移至下动触头，上动触头静止，并由第一弹簧(601)的弹力保持与静触头连接；
③下动触头得到冲量向下运动，与静触头分离，由第二弹簧(602)的弹力保持与静触头分离。
6、还包括：由以下步骤恢复电网线路断开：
①第一电磁线圈(501)反向通电产生磁场，磁场对固定于上动触头的第一永磁铁(401)产生向上斥力，上动触头受推力向上运动，与静触头分离；
②第二电磁线圈(502)同时通电产生磁场，磁场对固定于下动触头的第二永磁铁(402)产生向上引力，下动触头收到牵引向上运动，与静触头闭合。
本发明通过双动触头的设计，实现电网线路上的动触头的动量转移，避免回弹。上动触头在电磁线圈的作用下，向下运动得到动量；当上动触点其接触到静触头时，通过碰撞，其冲量向下传递至下动触头；下动触头无法将动量继续传递，被弹出；最后能量被压缩弹簧的阻尼作用逐渐消耗。通过动量转移的方式，电网线路上的动触头的冲击能量传递至电网线路外部结构再行削减，避免触头弹跳，保障连接回路通畅。
与现有技术相比，本发明的触头结构设计简单，机构合理，实现了消除弹跳的目的，提高器件性能。同时，降低了对触簧系统材料性能及加工精度的要求，从而降低产品成本。
附图说明
图1是本发明中一种消除合闸弹跳的触头结构示意图。
图2是本发明中一种消除合闸弹跳的触头结构断开示意图。
图3是本发明中一种消除合闸弹跳的触头结构闭合示意图。
具体实施方式
实施例1
本发明中触头结构的闭合：
1、电网线路两端分别连接在上动触头和静触头上，初始状态为线路断开状态，如图2所示，上动触头与静触头分离，下动触头与静触头闭合；
2、第一电磁线圈(501)通电产生磁场，磁场向下吸引固定于上动触头的第一永磁铁(401)，上动触头克服压缩弹簧作用力向下运动；
3、上动触头前端的第一动触点(201)与定触点(102)碰撞瞬间产生冲击，上动触头的冲量转移至下动触头，上动触头静止，并在第一弹簧(601)的弹力作用下保持与定触点(102)可靠接触，实现线路联通；
4、下动触头得到冲量向下运动，与静触头分离，由第二弹簧(602)的弹力保持与静触头分离，冲击能量由第二弹簧(602)消耗。
实施例2
本发明中触头结构的断开：
1、线路闭合状态如图3所示，上动触头与静触头连接，下动触头与静触头断开；
2、第一电磁线圈(501)反向通电产生磁场，磁场对固定于上动触头的第一永磁铁(401)产生向上斥力，上动触头受力克服压缩弹簧作用力向上运动与静触头分离，电网线路断开。
3、第二电磁线圈(502)同时通电产生磁场，磁场对固定于下动触头的第二永磁铁(402)产生向上引力，下动触头受牵引作用，克服压缩弹簧作用力向上运动与静触头闭合。
由以上实施例，说明了本发明中触头结构的工作原理。通过动量转移的方式，电网线路上的动触头的冲击能量传递至电网线路外部结构再行削减，避免触头弹跳，保障连接回路通畅，保障电力系统安全生产和可靠供电。
触头结构中的弹簧除了消除冲击能量，还有提供接触压力，保证触头闭合后可靠接触的作用，如图2和图3所示。因此选用压缩弹簧，避免拉伸弹簧易断裂或脱落的缺点。
而触头断路操作中，只需保障线路有效断开，因此可不考虑合闸弹跳的问题。为提高器件断开可靠性，电磁线圈通反向电流产生斥力促使上动触头运动，保障线路断开。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各式修改或采用等效方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (6)
1.一种消除合闸弹跳的触头结构，其特征在于：所述触头结构包括上动触头、静触头、下动触头、第一电磁线圈(501)、第二电磁线圈(502)、第一弹簧(601)、第二弹簧(602)、器件外壳(800)；
所述的静触头包括定触片(101)、定触点(102)；所述的上动触头包括第一动触点(201)、第一动触片(301)、第一永磁铁(401)、第一转动支点(701)；所述的下动触头包括第二动触点(202)、第二动触片(302)、第二永磁铁(402)、第二转动支点(702)；
所述的第一永磁铁(401)固定在第一动触片(301)上，所述的第一永磁铁(401)与第一电磁线圈(501)正对；第二永磁铁(402)固定在第二动触片(302)上，所述第二永磁铁(402)与第二电磁线圈(502)正对；
所述的第一弹簧(601)一端固定于器件外壳(800)，另一端固定于第一动触片(301)；第二弹簧(602)一端固定于器件外壳(800)，另一端固定于第二动触片(302)。
2.根据权利要求1所述的触头结构，其特征在于：所述的第一动触点(201)与第二动触点(202)质量相等。
3.根据权利要求1所述的触头结构，其特征在于：所述的第一弹簧(601)和第二弹簧(602)为压缩弹簧。
4.根据权利要求1所述的触头结构，其特征在于：静触头和上动触头分别接入电网线路的两端；上动触头与静触头分离，下动触头与静触头连接为电网线路断开；上动触头与静触头连接，下动触头与静触头分离为电网线路闭合。
5.一种利用权利要求1所述的消除合闸弹跳的触头结构实现电网线路闭合的方法，其特征在于：由以下步骤实现电网线路闭合：
①第一电磁线圈(501)通电产生磁场，磁场向下吸引固定于上动触头的第一永磁铁(401)，上动触头受到牵引，向下运动；
②上动触头前端的第一动触点(201)与定触点(102)碰撞瞬间产生冲击，上动触头的冲量转移至下动触头，上动触头静止，并由第一弹簧(601)的弹力保持与静触头连接；
③下动触头得到冲量向下运动，与静触头分离，由第二弹簧(602)的弹力保持与静触头分离。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：由以下步骤恢复电网线路断开：
①第一电磁线圈(501)反向通电产生磁场，磁场对固定于上动触头的第一永磁铁(401)产生向上斥力，上动触头受推力向上运动，与静触头分离；
②第二电磁线圈(502)同时通电产生磁场，磁场对固定于下动触头的第二永磁铁(402)产生向上引力，下动触头受到牵引向上运动，与静触头闭合。
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