CN112582202A - 一种配电系统用真空断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电系统用真空断路器，包括静触头和动触头，所述静触头和动触头的外周设有屏蔽罩，所述屏蔽罩的内部设有位于静触头和动触头外侧的隔温罩，所述屏蔽罩的内壁上设有对称的第一蒸汽吸引装置和第二蒸汽吸引装置，所述第一蒸汽吸引装置和第二蒸汽吸引装置均贯穿隔温罩且延伸至隔温罩的内腔中。本发明通过给电磁线圈通电产生的横向磁场对带电金属蒸汽以及电离的电荷的力作用，使得静触头和动触头之间的金属蒸汽以及电荷向静触头和动触头之外的区域发散，从而减少静触头和动触头之间的金属蒸汽和电荷的量，达到提高电弧电压上限的作用。

Description

一种配电系统用真空断路器

技术领域

本发明属于配电系统技术领域，具体涉及一种配电系统用真空断路器。

背景技术

触头表面在微观上是凹凸不平的，两触头接触时只有少数表面突起部分接触，通过电流。接触点的多少和接触面积的大小与接触电压有关。当触头在真空中开断电流时，随着触头分开，接触压力减少，接触点的数量和接触面积也随之减少。电流集中在越来越少的接触点上，损耗增加，接触点温度急剧升高，出现熔化。随着触头继续分开，熔化的金属桥被拉长变细并最终断裂产生金属蒸汽。金属蒸汽的温度很高，部分原子可能产生热电离，加上触头刚分离时，间隙距离很短，电场强度很高，阴极表面在高温、强电场的作用下又会发射大量电子，并很快发展成温度很高的阴极斑点。而斑点又会蒸发出新的金属蒸汽和发射电子，这样触头间的放电将转变为自持的真空电弧了。

可见，维持真空电弧的是金属蒸气而不是气体分子，真空电弧实为金属蒸气电弧。在正常燃弧状况下，阴极斑点不断产生电子、正离子及中性金属蒸气，同时弧柱中的带电粒子不断向真空中扩散，当阴极斑点提供的金属蒸气不足时，带电粒子的产生不能抵消因扩散造成的带电粒子的损失而导致电弧熄灭。

动触头和静触头接触时会发生“合闸弹跳”，在合闸弹跳过程中，触头断开距离小，电弧不会熄灭，导致触头电磨损加重，从而影响灭弧室的电寿命。

在电弧产生前和产生时，金属蒸汽和电离的电荷进行恶性循环，相互促进产生，降低了真空电弧的电压；

在燃弧后，部分金属蒸汽积聚冷却在触头的表面，使得触头的表面更加凹凸不平，触头的接触面积更小，促使了电弧的形成，降低了真空电弧的电压限值。

发明内容

针对背景技术中提出的现有真空断路器在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种配电系统用真空断路器，具备防弹跳、真空电弧电压高的优点，解决了上述背景技术中提出的合闸弹跳加速触头磨损、金属蒸汽与电荷相互促进降低真空断路器电压以及金属蒸汽冷凝在触头上导致触头不平整的问题。

本发明提供如下技术方案：一种配电系统用真空断路器，包括静触头和动触头，所述静触头和动触头的外周设有屏蔽罩，所述屏蔽罩的内部设有位于静触头和动触头外侧的隔温罩，所述屏蔽罩的内壁上设有对称的第一蒸汽吸引装置和第二蒸汽吸引装置，所述第一蒸汽吸引装置和第二蒸汽吸引装置均贯穿隔温罩且延伸至隔温罩的内腔中，所述第一蒸汽吸引装置和第二蒸汽吸引装置与静触头的底面在同一高度，所述隔温罩上设有位于动触头一端的电磁条，所述动触头上连接有绝缘的推杆。

进一步，所述电磁条的数量有两个且绕着隔温罩旋转，所述屏蔽罩的内壁上设有磁化线圈，所述电磁条水平时与磁化线圈同轴，所述电磁条的一端设有重心块。

进一步，所述屏蔽罩和隔温罩之间的空腔内设有位于磁化线圈下方的缓冲组件，所述缓冲组件的一端固定在隔温罩的外壁上，所述电磁条旋转时与缓冲组件相接触。

进一步，所述缓冲组件包括缓冲器和接触板，所述缓冲器呈弯曲的弧状，所述缓冲器的一端转动连接有接触板，所述缓冲器的另一端固定连接在隔温罩的表面。

进一步，所述第一蒸汽吸引装置包括有电磁线圈、铁芯、波纹管和导磁头，所述铁芯呈圆筒状，所述电磁线圈绕制在铁芯的外壁上，所述铁芯的一端与固定在隔温罩的内壁上，所述铁芯位于隔温罩内腔的一端与波纹管固定连接，所述波纹管的一端与导磁头固定连接。

进一步，所述铁芯的内腔固定安装有伸缩杆，所述伸缩杆的伸缩端固定连接在导磁头的表面，所述导磁头的上下表面均设有刮刀。

进一步，所述隔温罩上开设有供电磁条旋转的通孔，所述通孔处设有密封组件，所述密封组件包括密封板和密封磁条，所述密封板的数量为两个且分别位于通孔处的外壁上，所述密封板远离隔温罩的一端分别设有相互吸引的密封磁条。

有益效果：

1、本发明通过给电磁线圈通电产生的横向磁场对带电金属蒸汽以及电离的电荷的力作用，使得静触头和动触头之间的金属蒸汽以及电荷向静触头和动触头之外的区域发散，从而减少静触头和动触头之间的金属蒸汽和电荷的量，达到提高电弧电压上限的作用。

2、本发明通过动触头在动作的过程中推动电磁条旋转，从而使得两个电磁条交换进入隔温罩的内腔中，利用电磁条消磁吸热的性能吸收隔温罩内腔中的热量，降低静触头和动触头所处空间的温度，从而减少静触头和动触头上金属蒸汽的量，进一步提高电弧电压的上限。

3、本发明通过动触头动作过程中的移动，利用推杆推动电磁条过程中与缓冲组件的接触挤压作用，将动触头的动能转换成缓冲器的势能，达到降低动触头移动速度的目的，从而避免静触头和动触头接触时的“弹跳”现象，降低了静触头和动触头的磨损。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明第一蒸汽吸引装置和第二蒸汽吸引装置处局部俯视剖视图；

图3为本发明电磁条处局部俯视剖视图；

图4为本发明密封组件的结构示意图。

图中：1、静触头；2、动触头；3、屏蔽罩；4、隔温罩；5、第一蒸汽吸引装置；501、电磁线圈；502、铁芯；503、伸缩杆；504、波纹管；505、导磁头；506、刮刀；6、第二蒸汽吸引装置；7、电磁条；701、重心块；8、磁化线圈；9、缓冲组件；901、缓冲器；902、接触板；10、密封组件；1001、密封板；1002、密封磁条；11、推杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，一种配电系统用真空断路器，包括静触头1和动触头2，静触头1和动触头2的外周设有屏蔽罩3，静触头1、动触头2的两端还设有导电块、屏蔽罩3的外周还设有陶瓷外壳等，这些属于现有技术，不作赘述；屏蔽罩3的内部设有位于静触头1和动触头2外侧的隔温罩4，隔温罩4用于吸热和隔温的作用，可吸收隔温罩4内腔中的热量，同时也可防止屏蔽罩3和隔温罩4之间的空腔中的热量重新传导致隔温罩4的内腔中，屏蔽罩3的内壁上设有对称的第一蒸汽吸引装置5和第二蒸汽吸引装置6，第一蒸汽吸引装置5和第二蒸汽吸引装置6均用于施加横向磁场，第二蒸汽吸引装置6与第一蒸汽吸引装置5的结构相同且第一蒸汽吸引装置5和第二蒸汽吸引装置6交替施加横向磁场，从而使得静触头1和动触头2之间的金属蒸汽能够向两侧扩散，而不是一种积聚在隔温罩4一侧的表面上，延长隔温罩4的寿命，第一蒸汽吸引装置5和第二蒸汽吸引装置6均贯穿隔温罩4且延伸至隔温罩4的内腔中，第一蒸汽吸引装置5和第二蒸汽吸引装置6与静触头1的底面在同一高度，保证第一蒸汽吸引装置5和第二蒸汽吸引装置6的磁场能够最大限度的吸引金属蒸汽，隔温罩4上设有位于动触头2一端的电磁条7，动触头2上连接有绝缘的推杆11，推杆11在移动时能够碰到电磁条7，并在推杆11随着动触头2向上移动的过程中推动电磁条7旋转，使得两个电磁条7的位置交换。

电磁条7的数量有两个且绕着隔温罩4旋转，电磁条7为纵向磁化的磁铁，即水平放置的电磁条7，其磁场为纵向的，对金属蒸汽施加纵向的力，使得金属蒸汽在第一蒸汽吸引装置5和第二蒸汽吸引装置6的作用下，从静触头1和动触头2之间流出后不会一直水平移动而沾附在隔温罩4上，而是向隔温罩4的一端发散，均匀分布，避免隔温罩4上一个部位的金属蒸汽太多而损坏隔温罩4；另外位于隔温罩4内腔中的电磁条7在高温下磁性减小，但仍能够吸引电荷，在此过程中，电磁条7吸收隔温罩4内腔中的热量，可降低隔温罩4内腔中的温度；屏蔽罩3的内壁上设有磁化线圈8，磁化线圈8对位于屏蔽罩3和隔温罩4之间空腔中的电磁条7进行充磁；电磁条7在充磁过程中将会释放热量，从而使得隔温罩4内腔中的热量转移至屏蔽罩3和隔温罩4之间的空腔中；电磁条7水平时与磁化线圈8同轴，电磁条7的一端设有重心块701，重心块701用于保证电磁条7在旋转后能够保持水平。

屏蔽罩3和隔温罩4之间的空腔内设有位于磁化线圈8下方的缓冲组件9，缓冲组件9的一端固定在隔温罩4的外壁上，电磁条7旋转时与缓冲组件9相接触，当动触头2向静触头1靠近时，推杆11与电磁条7相接触，推动电磁条7旋转，而位于屏蔽罩3和隔温罩4之间空腔中的电磁条7同步旋转并且挤压缓冲组件9，从而对动触头2的移动起到一个缓冲的作用，降低动触头2与静触头1的撞击力度，防止“弹跳现象”。缓冲组件9包括缓冲器901和接触板902，缓冲器901呈弯曲的弧状，且缓冲器901是由至少两端不同直径的圆弧组成，缓冲器901的一端转动连接有接触板902，缓冲器901连接接触板902的一端的弧半径小于电磁条7的运行半径，因此使得电磁条7旋转时可以挤压缓冲器901，而当电磁条7旋转一段距离后，会从接触板902的表面滑过，而缓冲器901此段的弧半径需大于电磁条7旋转的半径，防止缓冲器901阻碍电磁条7的旋转；而缓冲组件9对动触头2的缓冲效果体现在缓冲器901被压缩的一段距离上；缓冲器901的另一端固定连接在隔温罩4的表面，参阅图1，接触板902在正常状态下是沿垂直方向向左倾斜45度至60度，当电磁条7逆时针旋转时，电磁条7沿着接触板902的表面下滑并挤压缓冲器901；当电磁条7顺时针旋转时，电磁条7与接触板902的边缘接触，推动接触板902向逆时针旋转，从而减少接触板902对缓冲器901的拉扯作用。

第一蒸汽吸引装置5包括有电磁线圈501、铁芯502、波纹管504和导磁头505，导磁头505为磁铁，铁芯502呈圆筒状，电磁线圈501绕制在铁芯502的外壁上，给电磁线圈501通入电流后，电磁线圈501产生横向磁场，此磁场对导磁头505具有吸引作用，铁芯502的一端与固定在隔温罩4的内壁上，铁芯502位于隔温罩4内腔的一端与波纹管504固定连接，波纹管504的一端与导磁头505固定连接，上述横向磁场可对金属蒸汽粒子以及电离的离子进行吸引或者排斥，从而减少静触头1和动触头2之间产生的金属蒸汽；铁芯502的内腔固定安装有伸缩杆503，伸缩杆503的伸缩端固定连接在导磁头505的表面，导磁头505的上下表面均设有刮刀506，在电弧熄灭之后，给电磁线圈501通入反向电流，使得第一蒸汽吸引装置5产生的磁场与导磁头505相互排斥，从而推动导磁头505向前移动，导磁头505上下两端的刮刀506与静触头1和动触头2的外壁相接触，将静触头1和动触头2表面的蒸汽凝固的金属颗粒刮掉，提高静触头1和动触头2接触面的平整度。

隔温罩4上开设有供电磁条7旋转的通孔，通孔处设有密封组件10，密封组件10包括密封板1001和密封磁条1002，密封板1001的数量为两个且分别位于通孔处的外壁上，密封板1001上设有横向的筋条，便于密封板1001在电磁铁7移动后弹性恢复原状，防止密封板1001弯曲；密封板1001远离隔温罩4的一端分别设有相互吸引的密封磁条1002，密封板1001和密封磁条1002的作用是保证隔温罩4的密封性。

为保证本申请中电磁线圈501、磁化线圈8的作用，需要通过PLC控制对电磁线圈501和磁化线圈8中通入电流。

本发明的使用方法如下：

首先，当动触头2动作时，动触头2向静触头1移动，并带动推杆11移动，推杆11推动电磁条7旋转，电磁条7在旋转过程中挤压缓冲组件9，对静触头1和动触头2的接触起到缓冲的作用；

其次，两侧的电磁线圈501交替通入电流，电磁线圈501产生的磁场吸引金属蒸汽向静触头1和动触头2之外的空间发散，同时电磁条7对金属蒸汽具有纵向力的作用，使得金属蒸汽发散性沾附在隔温罩4的表面；同时电磁条7逐渐吸收热量磁性降低；

最后，动触头2动作结束后，动触头2向远离静触头1的方向移动，推动电磁条7顺时针旋转，当前电磁条7旋转至屏蔽罩3和隔温罩4之间，被磁化线圈8磁化，而已磁化的另一个电磁条7则旋转至隔温罩4的内腔中，等待下一次动触头2动作。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种配电系统用真空断路器，包括静触头（1）和动触头（2），所述静触头（1）和动触头（2）的外周设有屏蔽罩（3），其特征在于：所述屏蔽罩（3）的内部设有位于静触头（1）和动触头（2）外侧的隔温罩（4），所述屏蔽罩（3）的内壁上设有对称的第一蒸汽吸引装置（5）和第二蒸汽吸引装置（6），所述第一蒸汽吸引装置（5）和第二蒸汽吸引装置（6）均贯穿隔温罩（4）且延伸至隔温罩（4）的内腔中，所述第一蒸汽吸引装置（5）和第二蒸汽吸引装置（6）与静触头（1）的底面在同一高度，所述隔温罩（4）上设有位于动触头（2）一端的电磁条（7），所述动触头（2）上连接有绝缘的推杆（11）。

2.根据权利要求1所述的一种配电系统用真空断路器，其特征在于：所述电磁条（7）的数量有两个且绕着隔温罩（4）旋转，所述屏蔽罩（3）的内壁上设有磁化线圈（8），所述电磁条（7）水平时与磁化线圈（8）同轴，所述电磁条（7）的一端设有重心块（701）。

3.根据权利要求1所述的一种配电系统用真空断路器，其特征在于：所述屏蔽罩（3）和隔温罩（4）之间的空腔内设有位于磁化线圈（8）下方的缓冲组件（9），所述缓冲组件（9）的一端固定在隔温罩（4）的外壁上，所述电磁条（7）旋转时与缓冲组件（9）相接触。

4.根据权利要求3所述的一种配电系统用真空断路器，其特征在于：所述缓冲组件（9）包括缓冲器（901）和接触板（902），所述缓冲器（901）呈弯曲的弧状，所述缓冲器（901）的一端转动连接有接触板（902），所述缓冲器（901）的另一端固定连接在隔温罩（4）的表面。

5.根据权利要求1所述的一种配电系统用真空断路器，其特征在于：所述第一蒸汽吸引装置（5）包括有电磁线圈（501）、铁芯（502）、波纹管（504）和导磁头（505），所述铁芯（502）呈圆筒状，所述电磁线圈（501）绕制在铁芯（502）的外壁上，所述铁芯（502）的一端与固定在隔温罩（4）的内壁上，所述铁芯（502）位于隔温罩（4）内腔的一端与波纹管（504）固定连接，所述波纹管（504）的一端与导磁头（505）固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种配电系统用真空断路器，其特征在于：所述铁芯（502）的内腔固定安装有伸缩杆（503），所述伸缩杆（503）的伸缩端固定连接在导磁头（505）的表面，所述导磁头（505）的上下表面均设有刮刀（506）。

7.根据权利要求1所述的一种配电系统用真空断路器，其特征在于：所述隔温罩（4）上开设有供电磁条（7）旋转的通孔，所述通孔处设有密封组件（10），所述密封组件（10）包括密封板（1001）和密封磁条（1002），所述密封板（1001）的数量为两个且分别位于通孔处的外壁上，所述密封板（1001）远离隔温罩（4）的一端分别设有相互吸引的密封磁条（1002）。

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