CN113161213A - 一种断路器的触头系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断路器的触头系统，包括第一载流铜排、第二载流铜排、静主触头、动主触头、静弧触头、动弧触头组件、动触头杆、弹簧机构及软连接机构；第一载流铜排与第二载流铜排均固定安装在断路器的框架上；静主触头及与静弧触头均固定安装在第一载流铜排上，且静弧触头位于静主触头的上方；弹簧机构的一端与断路器的框架转动连接，另一端与动触头杆转动连接；动主触头固定安装在动触头杆的顶端的侧面，动弧触头组件安装在动触头杆的顶端，且动弧触头组件通过软连接机构与第二载流铜排电连接；动弧触头组件包括动弧触头，动弧触头能够在一定范围内运动，动弧触头位于动主触头的上方；动主触头及动弧触头均能够随动触头杆的转动而运动。

Description

一种断路器的触头系统

技术领域

本发明涉及开关设备领域，尤其是涉及一种断路器的触头系统。

背景技术

对于断路器来说，触头系统是核心部件。为保证断路器长时间稳定可靠地运行，必须做到：1)触头系统长期通过额定电流时，温升不超过国家标准规定的数值，而且温升长期保持稳定；2)触头系统通过整定脱扣值以下的短路电流时，触头接触部分不发生熔焊或松弛；3)断路器在开断过程中，触头材料损失应尽量小；4)断路器在闭合过程中，触头接触部分不应发生不能断开的熔焊，且触头表面不应有严重变形或损伤。

基于上述基本要求，断路器的触头结构设计尤为重要。在断路器设计过程中，如何保证触头接触电阻稳定、减小触头合闸弹跳及减少触头材料的熔焊和磨损一直是研究断路器的核心。现有的断路器的触头系统通常难以很好地完成上述要求。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题，本发明的目的在于提供一种断路器的触头系统。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种断路器的触头系统，包括第一载流铜排、第二载流铜排、静主触头、动主触头、静弧触头、动弧触头组件、动触头杆、弹簧机构及软连接机构；

所述第一载流铜排与第二载流铜排均固定安装在断路器的框架上；

所述静主触头及与静弧触头均固定安装在所述第一载流铜排上，且所述静弧触头位于静主触头的上方；

所述弹簧机构的一端与断路器的框架转动连接，另一端与所述动触头杆转动连接；

所述动主触头固定安装在所述动触头杆的顶端的侧面，所述动弧触头组件安装在所述动触头杆的顶端，且所述动弧触头组件通过所述软连接机构与所述第二载流铜排电连接；

所述动弧触头组件包括动弧触头，所述动弧触头能够在一定范围内运动，所述动弧触头位于动主触头的上方；

所述动主触头及动弧触头均能够随所述动触头杆的转动而运动，从而分别与静主触头及静弧触头接触或断开。

在一些实施例中，所述动弧触头组件还包括止位片、弹簧、弹簧支撑杆、软连接部及碟簧组件；

所述动弧触头与软连接部的顶端固定在一起，且所述软连接部的底端与所述软连接机构固定连接；

所述动弧触头还通过转轴与动触头杆转动连接；

所述动弧触头远离静弧触头的一端与所述止位片固定连接；

所述止位片与所述弹簧的一端固定连接，所述弹簧的另一端固定在所述动触头杆上，且所述弹簧套设在所述弹簧支撑杆上；

所述弹簧支撑杆的一端与所述动触头杆固定连接，所述弹簧支撑杆的另一端穿过所述止位片及动弧触头上的通孔，并与位于所述止位片上方的碟簧组件固定连接。

在一些实施例中，所述动弧触头组件还包括安装片与保护套；

所述动弧触头、安装片与软连接部的顶端通过紧固螺栓固定在一起，所述安装片的顶面用于为紧固螺栓提供平面支撑；

所述转轴穿过所述安装片的侧面，所述安装片的侧面用于限制转轴的轴向位移；

所述塑料套设置于弹簧支撑杆与弹簧之间，用于防止弹簧支撑杆与弹簧产生磨损。

在一些实施例中，还包括固定安装在断路器的框架上的第一引弧角与第二引弧角，且第一引弧角与第二引弧角的安装位置分别与所述静弧触头及动弧触头对应。

在一些实施例中，还包括绝缘支撑块及弧区隔板；

所述绝缘支撑块的两端分别与所述第一载流铜排和静弧触头固定连接，且位于所述静弧触头的接触端的另一端，所述绝缘支撑块用于支撑所述静弧触头；

所述弧区隔板固定在所述动触头杆上，用于起到电隔离作用，避免电弧进入所述软连接机构。

在一些实施例中，所述静主触头与动主触头均采用银合金材料制成，所述静弧触头、与动弧触头均采用铜合金材料制成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的断路器的触头系统，将触头系统设计为主、弧两档触头，可实现触头合闸零弹跳，可有效避免断路器触头系统闭合过程产生的电损伤；断路器分断过程中，优先烧蚀弧触头，可有效保护主触头，减少主触头因分断引起的烧蚀和熔焊，从而保证了断路器的接触电阻稳定。

附图说明

图1为本发明提供的断路器的触头系统在合闸过程弧触头刚接触时的瞬态示意图；

图2为图1中的断路器的触头系统在合闸稳定后的示意图；

图3为图1中的断路器的触头系统在分闸状态下的示意图；

图4为图1中的断路器的触头系统中的动弧触头组件的示意图；

图5为图4中的动弧触头组件的部分结构的剖面图。

附图标记说明：

1、第一载流铜排；2、第二载流铜排；3、静主触头；4、动主触头；5、静弧触头；6、动弧触头组件；7、第一引弧角；8、第二引弧角；9、动触头杆；10、弹簧机构；11、软连接机构；12、绝缘支撑块；13、弧区隔板；14、转轴；61、动弧触头；62、安装片；63、弹簧支撑杆；64、软连接部；65、碟簧组件；66、止位片；67、弹簧；68、保护套。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本发明是如何实施的。

参照图1-图3所示，本发明提供了一种断路器的触头系统，包括第一载流铜排1、第二载流铜排2、静主触头3、动主触头4、静弧触头5、动弧触头组件6、动触头杆9、弹簧机构10及软连接机构11；第一载流铜排1与第二载流铜排2均固定安装在断路器的框架上；静主触头3及与静弧触头5均固定安装在第一载流铜排1上，且静弧触头5位于静主触头3的上方；弹簧机构10的一端与断路器的框架转动连接，另一端与动触头杆9转动连接；动主触头4固定安装在动触头杆9的顶端的侧面，动弧触头组件6安装在动触头杆9的顶端，且动弧触头组件6通过软连接机构11与第二载流铜排2电连接；动弧触头组件6包括动弧触头61，动弧触头61能够在一定范围内运动，动弧触头61位于动主触头4的上方；动主触头4及动弧触头61均能够随动触头杆9的转动而运动，从而分别与静主触头3及静弧触头5接触或断开。

进一步地，该断路器的触头系统还包括固定安装在断路器的框架上的第一引弧角7与第二引弧角8，且第一引弧角7与第二引弧角8的安装位置分别与静弧触头5及动弧触头61对应。

优选地，该断路器的触头系统还包括绝缘支撑块12及弧区隔板13；绝缘支撑块12的两端分别与第一载流铜排1和静弧触头5固定连接，且位于静弧触头5的接触端的另一端，绝缘支撑块12用于支撑静弧触头5；弧区隔板13固定在动触头杆9上，用于起到电隔离作用，避免电弧进入软连接机构11。

优选地，静主触头3与动主触头4均采用银合金材料制成，静弧触头5、与动弧触头61均采用铜合金材料制成。

进一步参照图4和图5，优选地，动弧触头组件6还包括止位片66、弹簧67、弹簧支撑杆63、软连接部64及碟簧组件65；动弧触头61与软连接部64的顶端固定在一起，且软连接部64的底端与软连接机构11固定连接；动弧触头61还通过转轴14与动触头杆9转动连接；动弧触头61远离静弧触头5的一端与止位片66固定连接；止位片66与弹簧67的一端固定连接，弹簧67的另一端固定在动触头杆9上，且弹簧67套设在弹簧支撑杆63上；弹簧支撑杆63的一端与动触头杆9固定连接，弹簧支撑杆63的另一端穿过止位片66及动弧触头61上的通孔，并与位于止位片66上方的碟簧组件65固定连接。

可以理解的是，动弧触头61与静弧触头5接触面为弧面，一方面可以保证接触压力集中，另一方面在断路器分断时，能够为电弧流向第二引弧角8提供有效路径。软连接部64与软连接机构11可通过螺纹紧固连接，以保证断路器在合闸和分闸时主触头未接触的瞬时过程中回路的有效导通。碟簧组件65能够减小断路器反复分合闸过程中动弧触头61对弹簧支撑杆63的冲击。

优选地，动弧触头组件6还包括安装片62与保护套68；动弧触头61、安装片62与软连接部64的顶端通过紧固螺栓固定在一起，安装片62的顶面用于为紧固螺栓提供平面支撑；转轴14穿过安装片62的侧面，安装片62的侧面用于限制转轴14的轴向位移；塑料套68设置于弹簧支撑杆63与弹簧67之间，用于防止弹簧支撑杆63与弹簧67产生磨损。

断路器不工作时，触头系统处于分闸状态，如图3所示。控制系统发出合闸命令，断路器执行合闸动作，动触头杆9带动主动触头4、动弧触头组件6、软连接机构11向静主触头3方向运动。由于触头系统有两档触头，并且存在主弧时序差，在触头机构的综合作用下，断路器的合闸过程可分解为以下几个步骤：

1)、动弧触头61与静弧触头5碰撞接触，此时，主动触头4和主静触头3因为主弧时序差，还未接触，此时断路器的回路电流通过弧触头部分导通，电流流向如图1所示。

2)、动触头杆9继续向静主触头3方向运动，动弧触头61与静弧触头5由于碰撞产生弹跳，动弧触头61与静弧触头5分离，动弧触头61绕转轴14转动一端距离，并压缩弹簧67；此时，动触头杆9的运动使动主触头4与静主触头3发生碰撞接触，电流发生转移，断路器回路电流通过主触头部分导通。

3)、动主触头4由于机械碰撞产生弹跳，动主触头4与静主触头3分离，此时，弧触头部分碰撞弹跳结束，动弧触头61与静弧触头5再次接触，电流再次发生转移，电流流向回到图1所示状态。

4)、动主触头碰撞弹跳结束，最终，动弧触头61和动主触头4分别与静弧触头5和静主触头3同时接触，弹簧67和弹簧机构10分别提供电接触压力，电流流向如图2所示。

可见，本发明采用两档触头的设计，在断路器碰撞接触过程中，相互抵消合闸弹跳，实现触头合闸零弹跳，电流无缝切换转移，触头部分不会出现由于弹跳引起的分离，所以也不会产生电弧，有效避免了断路器触头系统闭合过程产生的电损伤。

类似地，在断路器的分闸过程中，控制系统发出分闸命令，断路器执行分闸动作。在弹簧机构10的弹簧力作用下，动触头杆9带动主动触头4、动弧触头组件6、软连接机构11向远离静主触头3方向运动。由于存在主弧时序差，断路器分断时，主触头部分先分离，此时，弧触头部分仍处于接触状态，回路电流经弧触头部分导通。随着弧触头分离，断路器墙体内产生电弧，在电动力的作用下，顺着引弧角进入灭弧室，实现分断。由于断路器回路最后导通部分为弧触头部分，弧触头又处于电弧路径的下游，电弧只对弧触头部分进行烧蚀和熔焊，有效地保护了主触头。主触头部分由银合金材料组成，弧触头部分为铜合金材料组成，银合金的导电率好于铜合金，并且弹簧机构10提供的电接触压力远大于弹簧67提供的电接触压力，使得主触头部分的接触电阻远小于弧触头部分，弧触头的烧蚀和熔焊对断路器合闸后的接触电阻基本没有影响，所以保证了断路器接触电阻的稳定。

综上，本发明提供的断路器的触头系统，将触头系统设计为主、弧两档触头，可实现触头合闸零弹跳，可有效避免断路器触头系统闭合过程产生的电损伤；断路器分断过程中，优先烧蚀弧触头，可有效保护主触头，减少主触头因分断引起的烧蚀和熔焊，从而保证了断路器的接触电阻稳定。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (6)

1.一种断路器的触头系统，其特征在于，包括第一载流铜排(1)、第二载流铜排(2)、静主触头(3)、动主触头(4)、静弧触头(5)、动弧触头组件(6)、动触头杆(9)、弹簧机构(10)及软连接机构(11)；

所述第一载流铜排(1)与第二载流铜排(2)均固定安装在断路器的框架上；

所述静主触头(3)及与静弧触头(5)均固定安装在所述第一载流铜排(1)上，且所述静弧触头(5)位于静主触头(3)的上方；

所述弹簧机构(10)的一端与断路器的框架转动连接，另一端与所述动触头杆(9)转动连接；

所述动主触头(4)固定安装在所述动触头杆(9)的顶端的侧面，所述动弧触头组件(6)安装在所述动触头杆(9)的顶端，且所述动弧触头组件(6)通过所述软连接机构(11)与所述第二载流铜排(2)电连接；

所述动弧触头组件(6)包括动弧触头(61)，所述动弧触头(61)能够在一定范围内运动，所述动弧触头(61)位于动主触头(4)的上方；

所述动主触头(4)及动弧触头(61)均能够随所述动触头杆(9)的转动而运动，从而分别与静主触头(3)及静弧触头(5)接触或断开。

2.根据权利要求1所述的断路器的触头系统，其特征在于，所述动弧触头组件(6)还包括止位片(66)、弹簧(67)、弹簧支撑杆(63)、软连接部(64)及碟簧组件(65)；

所述动弧触头(61)与软连接部(64)的顶端固定在一起，且所述软连接部(64)的底端与所述软连接机构(11)固定连接；

所述动弧触头(61)还通过转轴(14)与动触头杆(9)转动连接；

所述动弧触头(61)远离静弧触头(5)的一端与所述止位片(66)固定连接；

所述止位片(66)与所述弹簧(67)的一端固定连接，所述弹簧(67)的另一端固定在所述动触头杆(9)上，且所述弹簧(67)套设在所述弹簧支撑杆(63)上；

所述弹簧支撑杆(63)的一端与所述动触头杆(9)固定连接，所述弹簧支撑杆(63)的另一端穿过所述止位片(66)及动弧触头(61)上的通孔，并与位于所述止位片(66)上方的碟簧组件(65)固定连接。

3.根据权利要求2所述的断路器的触头系统，其特征在于，所述动弧触头组件(6)还包括安装片(62)与保护套(68)；

所述动弧触头(61)、安装片(62)与软连接部(64)的顶端通过紧固螺栓固定在一起，所述安装片(62)的顶面用于为紧固螺栓提供平面支撑；

所述转轴(14)穿过所述安装片(62)的侧面，所述安装片(62)的侧面用于限制转轴(14)的轴向位移；

所述塑料套(68)设置于弹簧支撑杆(63)与弹簧(67)之间，用于防止弹簧支撑杆(63)与弹簧(67)产生磨损。

4.根据权利要求1所述的断路器的触头系统，其特征在于，还包括固定安装在断路器的框架上的第一引弧角(7)与第二引弧角(8)，且第一引弧角(7)与第二引弧角(8)的安装位置分别与所述静弧触头(5)及动弧触头(61)对应。

5.根据权利要求1所述的断路器的触头系统，其特征在于，还包括绝缘支撑块(12)及弧区隔板(13)；

所述绝缘支撑块(12)的两端分别与所述第一载流铜排(1)和静弧触头(5)固定连接，且位于所述静弧触头(5)的接触端的另一端，所述绝缘支撑块(12)用于支撑所述静弧触头(5)；

所述弧区隔板(13)固定在所述动触头杆(9)上，用于起到电隔离作用，避免电弧进入所述软连接机构(11)。

6.根据权利要求1所述的断路器的触头系统，其特征在于，所述静主触头(3)与动主触头(4)均采用银合金材料制成，所述静弧触头(5)、与动弧触头(61)均采用铜合金材料制成。

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