CN1271955A - 有电弧转移触头的长寿命省银开关电器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有电弧转移触头的长寿命省银开关电器。用含电弧触头的旁路,电流只能在旁路中分断。利用串联于弧触头的二极管,交流电弧能在半个周波内熄灭。开关的主触头和弧触头都将可靠耐用,还有显著的节银效果。似一项基因技术,从自控系统的微型继电器到大电流的接触器,从微动开关到各种高低压开关都能用之实现低成本、高性能、长寿命的更新换代;还可能向电力电子器件开启更大的市场;在直流开关中也有对应的措施和效果。

Description

有电弧转移触头的长寿命省银开关电器

本发明涉及有电弧转移触头的长寿命省银开关电器，这种开关电器的主触头在合闸时接通电源，分闸时则由转移触头分断电源，合闸与分闸可以是手动控制的，也可以由电操机构来实现。它特别适用于接触器、闸刀开关、主令开关、万能转换开关、自动开关、空气开关、限位开关、行程开关、微动开关、鼓形控制器、继电器、按钮等多种有触点的开关电器。

按电器行业的分类，110v以上，1140v以下的电器，特别是660v以下电器归类为低压电器。本发明所说的低压电器除了包括110v以上1140v以下(包含1140v)的低压电器，还包括110v以下的电器，本发明所说的高压电器是1140v以上的高压电器。本发明所述的开关电器既包括低压电器的开关电器，也包括高压电器的开关电器。

使用传统的有触点开关电器时，除小功率负载，触头在分断电路时，会产生电弧。电感分量越大、电流越大、电源电压越高，灭弧难度也越大，且触头由电弧引起的烧蚀量也越多。所以灭弧技术是有触点开关电器的重要组成部分，不同的灭弧装置是众多有触点开关电器的重要组成部分。

现有用于开断几十安负载的大功率塑壳继电器，在分断AC 250v、50A的额定负载，或分断DC30v、50A的额定负载时，其触头的可靠通新能力、触头的电寿命、塑壳的安全可靠以及触头可能产生熔焊等方面都有问题。此外，在用内燃机驱动或蓄电池驱动的车辆中，大电流直流开关的电寿命指标都不高，大多只能经受几万次的开断循环；

银等贵金属是制造各种触头的重要材料。各国在制造有触点开关电器时，贵金属的消耗量都很可观。另一方面，在低压电器的现有开关电器中，尤其是大电流的开关电器中，还未见使用钨或钨合金等耐热材料制造的触头。

在现有技术中，在接触电阻、导电性能、耐电弧烧蚀、电寿命方面已有性能与银基触头相近的“铜基无银电触头材料”(中国专利号：9410245200)。但这种材料的韧性与机械强度还不理想，还不宜用于100A及150A等电流容量较大的接触器，主要原因在于触头容易出现机械性损坏。

在高压油开关(油断路器)的滑动式主触头系统中，为提高触头耐电弧烧蚀的性能，有使用组合结构的触头，采用不同的材料制作触头的不同区段，动触头部件由铜质导电杆部分和位于端部的、由铜钨合金制成的弧触头等部分构成；在瓣形静触头的端部，在电弧燃烧的主要部位，有耐弧材料制成的燃弧角。在正常合闸状态时，只有铜质导电杆与瓣形静触头相接触，弧触头部分与燃弧角并不工作，所以接触电阻小；分闸时，动触头部件的弧触头是与静触头分开前的电接触件，电弧主要在弧触头与燃弧角之间燃烧。低压开关也有与高压开关类似的结构，比如在大中容量的直动式接触器中，在动触头、静触头端部的延伸处，有铁弧角的结构，相当于高压开关中的弧触头。这种结构有利于提高触头系统的性能和耐电弧能力，但电弧总会降低这类触头的电接触性能且电弧总是传统开关电器电寿命短的根本原因。

在现有技术中，在控制负载电源通断的开关电器中，已有称为固体开关的无触点开关。其工作压降比有触点开关大，相应的发热损耗远远大于有触点开关，加上无触点开关价格高，电流容量也有限，所以使用量和开断容量都受到局限。此外，无触点开关存在微小的泄漏电流，在分闸状态，不能完全隔断电源，不利于例行维护。

在现有技术中，已有无弧交流接触器”，又称“混合式交流接触器”。如图1[混合式交流接触器的开关电路]所示，它由晶闸管与有触点的主触头相并联构成，每一相电路的主触头(1)都并联有一对互为反并联的晶闸管(2)及(3)或一只双向晶闸管(4)。

无弧交流接触器存在两个主要问题。一是晶闸管的过载能力有限，过流分断能力差，一旦晶闸管击穿，就可能出率故，所以可靠性不够；二是晶闸管价格高，整机成本下不来。此外，在分闸状态，不能完全隔断电源。以上问题影响了该产品的推广和发展。

在高空和低气压环境中(在海拔4000m，气压降至海平面的约60％)，电弧的熄灭比常压下困难，通用电器的绝缘强度也会降低；此外，在低气压环境中，空气对流散热的效果下降。所以，除了高原电器，现有通用电器产品的工作海拔大都限制在海拔2500m以下。

本发明的目的在于提供一种有触点的，可靠、经济、耐用、性能好、适用范围广的开关电器新技术。使开关电器和主触头的电寿命能得以数量级的提高。采用新的灭弧措施后，使开关实现快速灭弧，从而带来多种开关电器的更新换代，包括开发新型的隔爆开关、防爆开关，也包括能用于低气压环境的新产品；

本发明的目的还在于能节约白银等贵金属在开关制造行业的消耗量。

本发明的基本措施可借图2[并联有电弧转移触头的开关电路]加以说明，在接通电源的各路开关的主触头(5)上，并联上电弧转移电路，电弧转移电路中接有用来转移电弧的“电弧转移触头”(7)。主触头(5)与电弧转移触头(7)构成“混合式触头组”。主触头系统(5)可以使用现有的开关电器，也可以重新设计；电弧转移触头系统(7)可优先使用耐弧材料制造的触头，并且加有灭弧系统；其次才是使用现有产品的触头系统。交直流电路都能使用该电路。主触头可以是单断点的，也可以是双断点的；电弧转移触头可以是单断点的，也可以是双断点的。

在本发明的开关电器中，分闸时，电弧转移触头全都必须在主触头分开后才分开。

采用图2的开关电器，其分闸灭弧的机制是这样的：让不同的触头执行不同功能，各司其职，优势互补。由于主触头要比电弧转移触头先分开，所以在分闸时，电流转移到电弧转移电路中，电弧不会在主触头上产生，而只会在电弧转移触头上产生，并在电弧转移触头上熄灭。其效果是，在采用耐电弧材料制造的电弧转移触头上，触头的电弧烧蚀量将大大减少，从而使主触头、电弧转移触头、以至整个开关电器的电寿命都得以提高；并提高开关的可靠性。

可将使用图2电路的开关电器称为“断弧开关”，并将“断弧开关”中的接触器称为“断弧接触器”，以此类推。

图2是一个单元电路，上述方案可重复用于多线供电的开关电器中，比如在最通用的、交流三相三线的开关电器中，有三个“混合式触头组”并列，分别控制三相电源线，每个触头组都是图2电路相互独立的重复。与此相同，下文介绍的图3和图4同样可以重复用于多线供电的开关电器。

本发明的关键技术之一在于采用新的开关电路，使新的开关电器具有快速灭弧的新机制：

对于交流电路的控制，如图3[半波断弧的开关电路]所示，在接通主电源的主触头(5)上并联上两路电弧转移电路，形成一组混合式触头组。第一个电弧转移电路由“电弧转移触头”(7)与二极管组件(6)相串联而成；第二个电弧转移电路由电弧转移触头(9)与另一个二极管组件组件(8)相串联而成，(8)与(6)的极性应互为反向。主触头可以是单断点的，也可以是双断点的；电弧转移触头可以是单断点的，也可以是双断点的。二极管组件可以是一只也可以是一只以上串并联而成，在二极管组件中，还可以采取过电压保护措施和均压措施。极性互为相反的二极管组件(6)与(8)使流经电弧转移触头(7)与(9)的电流都是单向的，即有正半波和负半波之别，为便于区分与描述，可将串连有二极管的电弧转移触头称为“半波触头”；“半波触头”有“半波静触头”和“半波动触头”之分。只要二极管的极性接对，不论二极管接在触头的电源侧还是接在触头的负载侧都可以；一只接在电源侧，另一只接在负载侧也可以。当然，图3中的二极管组件也可以用晶闸管组件替代。

分闸时，在图3电路中，其灭弧机制是这样的：让二极管产生断弧新功能。由于主触头必须先于电弧转移触头分开，在主触头分开之际，电弧转移触头短时还处于闭合状态，电流因而转移到电弧转移电路中，所以电弧不会在主触头上产生，而只会在电弧转移触头上产生。只要电弧转移触头及时分开到位，由于二极管的反向截止作用，在二极管导通的电弧转移电路中，电弧不到半个周波就会自动熄灭；在负半波到来后，由于另一路电弧转移电路中的电弧转移触头已分开，电弧无法转移到另一路中继续燃烧。这种特性使得开关的主触头就是没有灭弧罩也能正常工作。

采用图3电路的开关电器分断时间与交流真空开关同级，在多数情况下，断弧时闸小等于半个周波。具有分断速度快、整体成本低、性能好，因此，该技术的应用领域是广泛的。

可将使用图3的电弧转移电路中，在半波触头上串连有二极管或晶闸管的开关电器称为“半波断弧开关”，并将“半波断弧开关”中的接触器称为“半波断弧接触器”，以此类推。

与此同时，“半波断弧开关”可独立于主触头系统而单独存，比如用二极管组件和通用的继电器或通用接触器搭成相应的“半波断弧开关”，在二极管组件不过热的前提下，就能正常工作且使触头具有速断弧的功能。其效果是，可以提高触头系统的耐压性能并还能同时提高开关的使用寿命。例如，在通常只能用于分断几十伏额定电压的微型继电器上采用这项技术后，在用满触头的电流容量前提下(以触头不过热为条件)，即可用于额定电压是110v、220v以至380v的负载。该技术在现有微动开关或小型的有触点开关上，同样可以采用。在自动控制系统中，这类“半波断弧开关”有其独特的意义和价值。

与交流电路有所不同，对于直流电路的控制，如图4[快速断弧的直流开关电路]所示，接通主电源的主触头上(5)只需并联一路电弧转移电路。电弧转移电路由“电弧转移触头”(11)与相串联的可关断晶闸管组件(10)或场效应管组件(12)构成。在图4电路中，按电流的流向，＂+＂是高电位标记；＂-＂是低电位标记。

分闸时，在图4的直流电路中，其灭弧机制与图3有相同点：由于主触头必须先于电弧转移触头分开，在主触头分开之际，电弧转移触头短时还处于闭合状态，电流因而转移到电弧转移电路中，所以电弧不会在主触头上产生，而只会在电弧转移触头上产生。与图3情况的不同在于，在电弧转移触头(11)上所产生的电弧是随着晶闸管或场效应管的关断才熄灭的，从而使开关完成分闸任务。该方案可以提高直流开关电器的分断速度和产品的电寿命。

对于采用图4电路的开关电器的名称，在没有确切的名称以前，仿前，不妨暂称之为“直流半波断弧开关”，并将“直流半波断弧开关”中的接触器暂称为“直流半波断弧接触器”，以此类推。

采用图4电路的开关电器与采用图3电路的有对应的特征：电弧转移触头可以是单断点的，也可以是双断点的；可关断晶闸管组件(10)或场效应管组件(12)可以是一只也可以是一只以上串并联而成的；在(10)与(12)器件上，也可以采取过电压保护措施和均压措施。

就优化配合而言，高压电器与低压电器有所不同：

对于千伏级电器和高压电器，介质中的电场梯度大，为防止主触头在接触前夕产生电弧，电弧转移触头应比主触头先接通。采用电气联动容易实现这种配合。采用机械联动时，可以利用现有的操作装置，使主触头系统与电弧转移触头系统同时动作，在空闸位置上，使电弧转移触头先于主触头接通从而实现上述要求。另使电弧转移触头有较长的超行程，在分闸时，在主触头系统与电弧转移触头系统同时跳闸时，即可使电弧转移触头比主触头后分断；

在低压电器中，对于双线或双线以上的多线供电电路[比如交流三相三线电源、直流双线电源、或交流双线电源的电路]，可称为n线供电电路。在有保护的情况下，可以把一根电源线直接接到负载，而只在(n-1)的电源线中接有混合式触头组；

对于低压电器，特别是500v以下的开关电器，合闸时，电弧转移触头也可以在主触头闭合后才闭合，这有利于提高开关的电寿命。这种优化可称之为低压电器的“动作时序的双向优化”。可优先采用电气联动，实现这种优化配合：

可以使用“断弧接触器”(或“半波断弧接触器”)。用主触头的“合”、“分”信号控制“断弧接触器”(或“半波断弧接触器”)的合闸与分闸。“断弧接触器”(或“半波断弧接触器”)可以利用现有的接触器组合而成，也可以采用《可宽电压操作的小型化通用化电磁铁》的发明专利(授权公告号CN1025702)，设计制造专用的断弧接触器和主触头接触器。这种“断弧接触器”具有机电寿命长、可靠(电磁铁静态电耗微，往往只有0.5瓦～3瓦，且吸反力配合特性好)的优点，既适用于不间断工作制，也适用于频繁操作的工作状态。

采用机械联动时，低压电器的“动作时序的双向优化”的方式方法可以是多样化的。用图5[一种机械锁扣的主要结构]示出一种结构方式。在带动主触头动作的推动部件(13)上开有一个长槽(14)，电弧转移触头的操作机构由一根施力轴(15)推动，施力轴(1 5)套在长槽(14)内。施力轴(15)与电弧转移触头是同步运动的，施力轴(15)可以是圆形轴，也可以是矩形轴。在推动部件(13)作合闸运动(方向：←)或分闸运动(方向：→)时，在从动的施力轴(15)运动的前后方都有一段空档，分别称之为合闸空档和分闸空档。低压电器的“双向优化”可以这样来实现：合闸时，利用合闸空档，使电弧转移触头的闭合要滞后于主触头的闭合。

合闸后，电弧转移触头的操作机构由一个机械锁扣装置锁定，使电弧转移触头保持在接通状态。机械锁扣装置可以采用高压开关操作机构中的半轴机构。也可以采用图5示意的方法：

在图5中，摇臂(17)和锁定杆(19)相配合，摇臂(17)上有一个齿钩(16)。锁定杆(19)的端部可装有一个转轮。摇臂(17)可绕着轴(18)而摆动。如图5中的虚线所示，锁定杆(19)是与施力轴(15)同步运动的。在合闸状态时，锁定杆(19)被齿钩(16)挡住，不能向跳闸方向运动。

分闸时，主触头在完成跳闸运动前夕，随着主触头的打开，分闸空档的减小，仅当分闸空档减小到位后，位于推动部件(13)上方的带动轮(20)，通过位于摇臂(17)末端的三角状突起(21)，使摇臂(17)能作逆时针方向的转动，从而松开对锁定杆(19)的约束，使电弧转移触头后于主触头分开。

当然，长槽(14)与施力轴(15)可以易位，也就是说，施力轴(15)在主触头的推动部件(13)上，施力轴(15)与主触头联动；而长槽(14)是在电弧转移触头的操作机构上。这种易位不改变上述的配合特性。当图2或图3方案用于交流电动机调速控制的凸轮控制器时，这种长槽可以是圆弧形的。

除了机械锁扣装置，还可以借助磁保持方式(永磁保持，反向激磁释放)，做成机电一体化的锁扣装置。

在使用图2、图3和图4的开关电器中，还有以下特点：

1、允许电弧转移触头有较大的接触电阻。电弧转移触头可以采用耐电弧烧蚀的材料制造，比如采用钨或钨钼合金等钨合金制造，或者用铬合金制造。触头的终压力可比使用银基触头的工作压力加大(50％～200％)并兼而获得提高其分闸速度的效果；

2、除了小电流的“半波断弧开关”和“直流半波断弧开关”，几百安培以上的，400v或660v的大电流“半波断弧开关”和“直流半波断弧开关”，其灭弧罩可以不用陶土制造，而可以采用如三聚氰胺等产气塑料或酚醛塑料等耐热塑料制造，且简化灭弧系统的结构；

3、由于能快速灭弧，只要适当提高相关的绝缘性能与散热性能，就易于派生出适用于高空和高海拔环境使用的新产品；

4、在传统产品中，因电弧的烧蚀，有触点开关电器在断续周期工作制下的额定工作电流比在不间断工作制下都小几十个百分点；有触点开关电器的触头电寿命往往只有机械寿命的几分之一以至不到百分之一。如CJ20-630型三相交流接触器，在不间断工作制下的额定工作电流为630A，在380V、AC-4的断续周期工作制下则减少到500A(在660V时只有320A)；其机械寿命为600万次，而其主触头的电寿命在AC-2断续周期工作制下为60万次，在AC-4下只剩6千次(1‰)。采用本发明技术，易使开关电器的电寿命，特别是触头的电寿命得到数量级的提高；

5、在现有的高压开关中，还没有用银基材料制作的主触头。在采用本发明的方案后，可以先开发出6kv和6kv级以下的高压开关新产品。其主触头可以采用银基材料制造。就二极管或晶闸管的最高耐压等级而言，虽然目前还没有10kv电压等级和10kv以上的元件，但随着快速灭弧新机制的出现和应用，将促进这类电力电子器件的发展并反过来促进10kv以上的新型高压开关的发展；

6、用银基材料制造传统产品的主触头时，主触头的厚度将随着电弧的烧蚀而减少。为此，传统开关的主触头除了要有很大的超行程以补偿因主触头逐渐减薄的厚度外，主触头还得有足够的厚度。以三相380V、(600A～630A)的交流接触器为例，CJ12-600型转动式接触器的主触头超行程为9.5～10.5mm，这相当于其主触头所允许的极限电磨损量；CJ20-600型直动式双断点的接触器，每块银基主触头的面积都是18mm×24mm，每块银基触头的厚度为3mm，共需12块动、静触头，每一台接触器所消耗的银基材料都很可观。

相比之下，由于本发明开关电器的主触头不存在分闸电弧的烧蚀，电磨损量甚微，所以可以使薄型触头代替原来的厚型触头。用薄片式的银基触头时，其厚度只需0.1至1.5mm。对于操作频率低的主触头，象高压电器中的接插件，将铜质主触头镀银即可。效果是：大量节约贵金属；

7、由于主触头不产生电弧，所以可以减小主触头的开距和超行程。尤其是采用电操机构的低压开关电器，在主触头的开距和超行程减小后，主触头的合闸撞击强度将大大下降，因此在100A和150A以上的大容量低压接触器上，就可以选用“铜基无银电触头材料”来制造主触头了；

8、采用所述图3或图4的方案，比如加上与“断弧接触器”相对应的“半波断弧继电器”或“直流半波断弧继电器”后，前述大功率塑壳继电器所存在的问题就可迎刃而解，并可采用本发明的方案，设计、制造出性价比更好的大功率继电器和组合式新产品；

9、在有触点的微动开关中，都有快速翻转的触动机构，触动机构用以使微动开关的触头在快速分断的同时，还能保证触头有足够的开距。触动机构中往往有比较精细的弹性零件，这类触动机构往往容易因触头的发热和电磨损而失灵，所以在额定负载时，其电寿命很有限。设计小开距的、简单的、无快速翻转触动机构的按纽式开关，加进上述的“半波断弧继电器”或“直流半波断弧继电器”，就可成为机械寿命和电寿命都很长的新型微动开关；

10、由于排除了电弧烧蚀和电弧的热效应等不利因素，所以，对主触头系统工作参数的选择，不论是在低压电器领城还是在高压电器领域，都有所改变：

在现有技术中，除真空开关，主触头的接触方式有点接触式的，也有线接触式的；为了提高触头的电流容量，还有用编织软线连接的、并联式的、由多个平行的梳状触头组成一个触头的，结构较复杂，但抗电弧熔焊性能并不理想。由于电弧烧蚀的因素，象低压接触器等开关触头，都没有平面接触式的触头。以典型的双断点直动式接触器为例，其银基触头的接触面皆为有凸起的弧形面。真正的接触面积，只有触头基底面积的一小部分，触头的有效利用面积很少，表现为触头的平均电流密很低。几安培到几十安培的小容量触头，触头的平均电流密度往往只有每平方毫米0.5A～0.8A；几百安培的大容量触头，也只有1.5A上下，很少有超过2A的，铜基触头的数值更小些。采用本发明后，就可以用结构简单效果也好的平面接触式触头了，即主接触面的包络面是一个平面。接触面可以是一个平滑的平面；也可以平面型的包络面上有细纹沟槽或细纹网格的平面。后者更适用于100A以上的大电流触头，以便在一定的触头压力下和一定的传导散热面积下，获得更好的接触效果。平面接触式触头可以大幅度减少触头面积、节约触头材料，并降低触头温升。减少触头面积的衡量标准在于，不论是银基触头还是铜基触头，都可以将平面接触式主触头的平均电流密度提高到每平方毫米2.1A～10A。

此外，对于有电弧转移电路的开关电器中，即使是电流容量很大的主触头系统，也可以取消传统的灭弧系统。

11、在使用电磁操作、或电动操作、或弹簧操作或气动操作的自动开关中，其主触头可以采用插入式的接通方式了，比如象常用的胶木闸刀开关的接通方式；在带小车的高压开关中，用有多瓣的插拔式连接方式，前述开关现在也可以使用这种多瓣式的接通方式。

12、本发明用于高压开关时，其断弧开关或半波断弧开关可以采用小车式底架，以便于对接上主触头开关或脱高主触头开关，并便于维护。

下面结合附图和较佳实施例对本发明作进一步说明。

实施例1，图6[半波断弧接触器]是本发明用于三相交流电的一种“半波断弧接触器”。采用立体式布置，灭弧罩(23)装在触头系统之上，在图6右幅的正视图中，另示出了灭弧罩(23)的喷弧口；小型化高性能的操作电磁铁(22)装在触头系统和灭弧罩(23)的上方；辅助触头盒(25)置于接触器的两侧。接触器的安装孔(27)开在装有静触头系统的塑料绝缘底盘两侧。通过图6的正视图(右幅)的剖视部分、图6的侧视图(左幅，正视图向左的投影)，加上图8[一种带压力弹簧的动触头]，还示出了一相电弧转移电路的基本结构(另两相雷同，从略)。由二极管(8)与(6)、电源侧的接线端(24)与负载侧的接线端(26)，以及两对“电弧转移触头”连接而成。二极管(8)的负极(低电位端)接在电源侧的接线端(24)上，二极管(8)的正极(高电位端)通过软连接线接到半波动触头(31)上[对应于图3的电弧转移触头(9)]；与半波动触头(31)配对的半波静触头(30)接负载侧的接线端(26)。同一相电源线的另一路半波触头的接法与上述接法相对应：

负载侧的接线端(26)还接二极管(6)的负极(低电位端)；二极管(6)的正极(高电位端)通过软连接线接到半波动触头(29)上[对应于图3的电弧转移触头(7)]；与半波动触头(29)配对的半波静触头(28)也接电源侧的接线端(24)。

每路电弧转移触头皆为单断点。半波静触头和半波动触头皆可用钨合金材料制造。如设计独立于主触头开关，就用半波断弧接触器当电源开关时，触头应是用银基材料制造的。

以电源是三相交流380v，50Hz，额定分断电流是630A的半波断弧接触器为例，触头开距为10mm，超行程为3.2mm。电磁铁的额定维持吸力为500N，电磁铁为筒形同心式T型电磁铁，有两个工作吸合面，电磁铁外径60mm，高60mm，合闸时间≤100毫秒，短时合闸功率约1kVA，维持吸合时的电耗约3瓦，额定操作频率为1200次/小时。

在图8[一种带压力弹簧的动触头]中，示出了动触头与电磁铁动铁心的一种联连方式，既能用于上述的“半波断弧接触器”，也能用于“主触头接触器”。用于半波断弧接触器时，触头可用钨钢等耐热合金制造；用于主触头接触器时，触头可采用薄片式的银基材料制造。动触头的背面有一只螺栓(34)。螺栓外套有压力弹簧(35)。螺栓上还套有用以压缩弹簧(35)的滑动台套(36)。螺栓(34)端部的螺母(37)可调节触头的工作压力并使触头能同时接触或分开。滑动台套(36)可使用聚甲醛塑料、酚醛塑料或三聚氰胺等耐热塑料制造。滑动台套(36)上有个安装臂，紧固件(38)将滑动台套(36)上的安装臂固定在与电磁铁的动铁心连成一体的支架上。图8中，通过软连接线(39)连接半波动触头(40)。另外还有分闸弹簧作用于电磁铁的动铁心。这样，电磁铁吸合时，动铁心能带动动触头完成合闸运动；电磁铁断电时，通过压力弹簧(35)与分闸弹簧，使动铁心释放，从而接触器完成分闸运动并保持在分闸状态。

实施例2，图7[半波接触器]是一种新型交流接触器。它是一只“主触头接触器”与一只实施例1的“半波断弧接触器”，背靠背组合在一起的、二合一的产物。各自的静触头也是背靠背地安装在同一个塑料绝缘底盘上。

主触头接触器的结构与半波断弧接触器相似，主触头接触器的操作电磁铁(32)装主触头系统和主触头防护罩(33)的上方。采用单断点的主触头。动触头的基本结构如图8所示、所述。在主触头接触器上，使用防护罩(33)代取替传统接触器的灭弧罩。防护罩可以使用酚醛类耐热塑料制造，也可以使用ABS等非耐热型的塑料制造。

仍以三相交流380v，50Hz，额定分断电流是630A的情况为例，主触头接触器的额定电流是630A。主触头的开距为6mm，超行程为1.5mm，主触头的接触面是一片0.8mm厚的银基触头。采用与实施例1所述的、结构相同的操作电磁铁，电磁铁的额定维持吸力为250N，电磁铁外径55mm，高48mm，合闸时间≤100毫秒，短时合闸功率约600VA，维持吸合时的电耗＜2.5瓦，额定操作频率为1200次/小时。

实施例1和实施例2所述的触头结构，可用于设计、制造自动开关和空气开关等开关电器。自动开关的操作机构，除了采用传统的弹簧操作机构，也可以采用与上述同类型的电磁铁操作。

实施例3，在许多情况，根据用途，可选用现有产品进行技术组合，达到使用目的。使用本发明方案进行技术组合时，有较大的回旋余地。例如，选择380v、50Hz、额定功率是11kw的三相交流异步机电动机进行频繁操作的验证试验。选用额定电流是20A的交流接触器(比如CJ20-20型交流接触器)当主触头接触器，另配用10A的小接触器(比如CJ10-10型接触器)当作“半波断弧接触器”使用。由于CJ10-10的主触头不足六个，所以将一条电源线直接接到负载上。在频繁操作中，虽然在CJ10-10型接触器的不同触头上，不时出现耀班，但皆一闪即逝，还来不及形成略为稳定的电弧就消失了；未加散热器的20A二极管也没有过热。停电检查，在CJ10-10型接触器的触点上有电弧烧蚀的班痕，但不严重；在CJ20-20主触头接触器的触点上也未见明显的电磨损痕迹。

对于大中容量的电动机，由于排除了电弧和电弧热效应的不利因素，因而可以选用与电动机额定电流同一档容量的接触器用作主触头接触器，无需电流容量的裕度，即使用于频繁操作，也是如此。在不牺牲可靠性的前题下，降低了设备费用。

对于断弧接触器，虽然分断功率大，全产生电弧，但电弧持续时间短，能量有限，所以允许选用两台额定电流与电动机额定电流相等，以至只有二分之一的接触器，用导线连接成一台“半波断弧接触器”使用。

附图说明：图1-混合式交流接触器的开关电路；图2-并联有电弧转移触头的开关电路；图3-半波断弧的开关电路；图4-快速断弧的直流开关电路；图5-一种机械锁扣的主要结构；图6-半波断弧接触器；图7-半波接触器；图8-一种带压力弹簧的动触头。

附图标记说明：(1)-混合式交流接触器的主触头；(2)及(3)-晶闸管；(4)-双向晶闸管；(5)-开关主触头；(6)及(8)-二极管；(7)及(9)-电弧转移触头；(10)-可关断晶闸管组件；(11)-场效应管；(13)-带动主触头动作的推动部件；(14)-长槽(14)；(15)-施力轴；(16)-摇臂上的齿钩；(17)-摇臂；(18)-轴；(19)-锁定杆；(20)-带动轮；(21)-摇臂末端的三角状突起(21)；(22)-半波断弧接触器的操作电磁铁；(23)-灭弧罩；(24)-电源侧的接线端；(25)-辅助触头盒；(26)-负载侧的接线端；(27)-接触器的安装孔；(28)及(30)-半波静触头；(29)及(31)-半波动触头；(32)-半波接触器的操作电磁铁；(33)-半波接触器的防罩；(34)-螺栓；(35)-压力弹簧；(36)-滑动台套；(37)-螺母(37)；(38)-紧固件；(39)-软连接线(39)；(40)-半波动触头(40)。

Claims (10)

1.一种适用于接触器、闸刀开关、主令开关、万能转换开关、自动开关、空气开关、限位开关、行程开关、微动开关、鼓形控制器、继电器、按钮等有触点电器的、有电弧转移触头时长寿命省银开关电器，包括触头系统和操作系统，其特征在于开关的触头系统是混合式触头系统，电弧转移电路可以单独存在用来控制电源的通断，也可以并联在用以接通电源的主触头(5)上，电弧转移电路中接有电弧转移触头(7)，对于交流电路，电弧转移电路还可以是两路并联的分别接有电弧转移触头(7)及(9)的电弧转移电路且在电弧转移电路上分别串联上二极管组件(6)及(8)，二极管组件(6)及(8)的极性互为反向，二极管组件(6)与(8)还可以用晶闸管组件取而代之，对于直流电路，在电弧转移触头(11)上还可以串联上可关断晶闸管组件(10)或场效应管组件(12)。

2.根据权利要求1所述的开关电器，其特征在于主触头(5)和电弧转移触头(7)以可以用现有开关电器的触头，电弧转移触头(7)是钨或钨合金，也可以是铬合金制造的触头。

3.根据权利要求1所述的开关电器，其特征在于主触头(5)可以是镀银的铜基触头。

4.根据权利要求1所述的开关电器，其特征在于主触头的接触面可以是平滑的平面，也可以是在平面型的包络面上有细纹沟槽或细纹网格的平面，主触头(5)可以是薄片式的银基合金触头，其厚度是0.1至1.5mm。

5.根据权利要求1所述的开关电器，其特征在于平面接触式的主触头的平均电流密度是每平方毫米2.1A～10A。

6.根据权利要求1所述的开关电器，其特征在于在100A或150A以上的大容量低压接触器上，其主触头是采用“铜基无银电触点材料”制造的。

7.根据权利要求1所述的开关电器，其特征在于用于在接触器和自动开关的开关电器上，将半波断弧触头的静触头与主触头的静触头是背靠背地安装在同一个塑料绝缘底盘上的。

8.根据权利要求1和权利要求7所述的开关电器，其特征在于开关的动触头通过软连接线(39)连接，动触头(39)的背面有一只螺栓(34)，螺栓(34)上有调节触头的工作压力的螺母(37)，螺栓外套有压力弹簧(35)，螺栓上还套有用以压缩弹簧(35)的且带有安装臂的滑动台套(36)。

9.根据权利要求1所述的开关电器，其特征在于开关的主触头是闸刀式或多瓣的插拔式结构的主触头。

10.根据权利要求1所述的开关电器，其特征在于这种开关电器是单独使用的、用二极管组件和通用继电器或通用接触器搭或小型的有触点开关搭成的“半波断弧开关”。

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