CN1427997A - 一种电力开关的柔性分流器 - Google Patents

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Abstract

一种具有导电叠层组成的柔性件(25)形式的柔性分流器(23)设置了通过移动支架(29)固定到电力开关的可移动接触支架以便沿直线路径(17)移动的移动端(25m)，其中各叠片的厚度不超过大约0.002英寸(0.051毫米)。固定支架(37)将柔性件(25)的固定端(25f)固定到静止导体端接，导体端接沿正交于移动端(25m)直线路径(17)的中性轴与移动端(25m)横向间隔开偏置距离(j)，使固定端和移动端之间的中间部分(25i)的安装长度(f)小于中间部分(25i)的自由长度(f)。通过这种设置，移动端的沿直线路径(17)的行程(55)可以达到柔性件(25)中间部分(25i)的自由长度的至少1/3，甚至为1/2，并只需非常小的操纵力。

Description

一种电力开关的柔性分流器
技术领域
本发明涉及一种在电力开关的可移动接触支架和固定导体之间传导负载电流的柔性连接件。
背景技术
电力开关要求设置可在开关的可移动触点和固定导体之间传导负载电流的机构。对这种机构的要求有很多，其包括：足够的电流承载能力、足够的移动能力和定向能力、所需的力/能量很小、温度耐受能力、在瞬变状态下保持形状或整体性的能力、等等。为此一些电力开关使用滑动连接器，最常用的连接方式是柔性导体或分流器。
在额定电流较低的电力开关中，编织铜导体经常用作柔性分流器。在较高的额定电流场合，如中压断路开关，已经使用由薄铜片叠层组成的柔性导体。这些叠片至少是0.003英寸(0.076毫米)厚，在一些情况下可达到0.040英寸(1.016毫米)。与打开和闭合开关所需的移动行程相比，目前叠层导体已经比较厚，并要求可观的力来操纵。在一些应用场合，叠层分流器安装成C的形状，这样要求的导体较长，在两个尺寸方向占据了较大空间。在另一种方式中，叠层分流器设置成V形。这种形状很有效，但还是要求有长的分流器和两个尺寸方向上要有很大的空间。
随着具有较高额定电流的电力开关朝更小型的方向发展，需要改进的柔性分流器。目前可以得到的柔性导体或分流器不是过大、价格过高、不完全可靠就是要求太大的力进行操作，或者具有组合的这些限制。
发明内容
本发明的目标是提供一种改进的柔性分流器，可用于将电力开关的可沿直线路径往复移动的可移动触点支架电连接到位于直线路径侧向的静止端接。该柔性分流器设置了包括导电叠层的柔性件，导电叠层的中间部分在固定端和移动端之间并有预定的长度。移动支架将柔性件的移动端固定到可移动接触支架，以便在沿行程一端的闭合位置和行程另一端的打开位置之间的直线路径延伸的行程上移动。固定支架将柔性件的固定端固定到静止导体端接，固定端沿基本上正交于可移动接触支架的直线路径的中性轴与移动端间隔一偏置距离，该距离小于中间部分的预定长度。可移动接触支架的行程至少是中间部分的预定长度的大约1/3，也可以是中间部分的长度的至少1/2。固定支架和移动支架最好是固定到柔性件的各端，柔性件的叠层基本上正交于直线路径延伸。叠层可以在端部进行连接，也可以进行电镀以减少层间的界面电阻。
本发明的柔性件的叠片非常薄。具体地讲，叠片厚度不会超过大约0.002英寸(大约为0.051毫米)，最好是不超过大约0.0015(大约0.038毫米)。取决于所要求的载流容量，柔性件可以至少大约100层，在某些场合至少是大约200层。
本发明的柔性分流器非常适合用于真空断续器。这些断续器的行程，包括误差和磨损，至少大约0.6英寸(约15毫米)，甚至至少大约0.787英寸(大约20毫米)。因此柔性件的移动端必须能够沿直线路径往复运动至少这样大的距离。即使行程为大约0.787英寸(大约20毫米)，柔性件的中间部分的长度需要不超过大约1.5英寸(约38.1毫米)。
附图说明
下面通过参考附图阅读本发明优选实施例的说明，将对本发明有更加全面的了解，其中：
图1是根据本发明的真空断续器的部分示意图；
图2是图1的放大的局部视图；
图3是作为本发明部件的柔性件的平面图；
图4是图3所示柔性件的端面图；
图5是柔性件的可选用形式的平面图。
具体实施方式
本发明涉及一种电力开关的柔性件和一种采用这种柔性分流器的电力开关。本发明特别适合应用于中压真空断续器，但是也可以应用于其他类型和尺寸的电力开关。
因此，本发明将通过应用于具有图1所示真空断续器1形式的电力开关来加以介绍。这种真空断续器1具有一组在真空容器内的可分开的触点3，包括固定触点5和移动触点7。固定触点5固定在固定的接触柱11上，接触柱从真空容器9的顶部延伸出并螺栓连接到固定的导体13。移动触点7固定在可移动接触柱15，接触柱15可通过示意性示出的标记为9的操纵机构沿直线路径17往复运动来打开和闭合可分开的触点3。可移动接触柱15通过柔性分流器23电连接到静止导体端接21。
柔性分流器23包括柔性件25，其具有固定端25f、移动端25m、和固定端和移动端之间的中间部分。柔性件25是由薄片叠层27组成，这将详细加以介绍。柔性件25的移动端25m通过移动支架29固定到可移动接触柱15。移动支架29由可移动接触柱15的两部分15a、15b组成。短柱31穿过柔性件25的移动端25m中的孔33延伸，并螺纹连接到位于可移动接触柱的两个部分15a、15b端部的螺纹孔35中。旋紧该连接可将柔性件25的移动端25m夹紧在可移动接触柱15的两部分之间。
柔性件25的固定端25f通过固定支架37固定到静止导体端接21。该固定支架37包括一对穿过固定端25f和静止导体端接21的螺栓39(图中只显示出一个)。压板41在固定端25f的顶部延伸，向整个固定端25f施加夹紧力。在示例性的真空断续器中，支承块43提供了固定端25f相对静止导体端接21的适当定位和固定支架37的位置。该支承块43的必要性和尺寸取决于具体的安装情况。
柔性件25通过图3的平面图显示。在图4中用端面图显示。从图3中可以看到，柔性件25的固定端25f设有一对孔45，固定支架37的螺栓39穿过孔延伸。如上所述，柔性件25由叠层27组成。各叠片以及柔性件25具有长度a和宽度b。宽度b主要由多极断续器的相位之间的空间大小和对电绝缘的考虑来决定。长度a受到多种因素的影响，包括得到的空间，但是最直接地取决于可移动接触柱的行程。厚度c通过使用的叠片27数目来确定，并是柔性分流器的载流容量和尺寸b的函数。在固定端25f和移动端25m的叠层27面对面对接以减少叠层间的电阻和改善电流共用(current sharing)。可以通过工艺技术如压力焊接将叠层连接到固定端25f和移动端25m来得到界面47。或者，端部25f和25m不进行连接而是通过电镀，如镀银或进行其他高导电性材料电镀，来实现界面连接。然后接头可用螺栓夹紧。叠片27在中间部分25i不进行连接，所以仍保持独立性，当柔性件弯曲时可以单独地弯曲和相对滑动。因此，固定端25f具有长度d，移动端25m具有选择的长度e以提供适当的导电性。如可以看到的，中间部分25i的长度f是很重要尺寸。另一个重要的尺寸是移动端的孔33中心到固定端25f的孔45之间的长度g。
回到图1，应当注意到在安装状态下，可移动接触柱15的中心线49和螺栓39的中心线51之间的距离h比孔33的中心到孔45的中心之间的距离g短，其中孔33的中心通过移动支架29与中心线49对准而孔45的中心被强迫与中心线51对准。这样导致了中间部分25i的安装长度j短于柔性分流器这部分的真实长度f。这样使中间部分25i产生了轻微的弯曲53，如图1中所显示的。可移动接触柱15的行程55，以及柔性件25的移动端25m沿直线路径17的尺寸为k。固定端25f的中心形成了基本上正交于直线路径17的中性轴57。图1所示的部件处于中性位置，其中移动端25m中心位于中性轴57上。在此示例性实施例中，行程55使移动端25m可沿直线路径向上到达虚线59所示可分开的触点的闭合位置，以及向下到达虚线61所示的打开位置。应当注意到，固定支架37和移动支架29固定柔性件25的两端，叠层27基本上平行于中性轴57，因此与直线路径17正交。
本发明的主要特征在于叠片27非常薄，小于大约0.002英寸(约0.051毫米)。优选的厚度是不超过大约0.0015英寸(约0.038毫米)。普通的铜箔具有的厚度为0.0014英寸(大约为0.0356毫米)。这种铜箔镀银后厚度为0.0015英寸(大约为0.038毫米)。如果箔片过薄，将不能耐久，因此箔片应当具有的厚度至少在大约0.001英寸(大约0.0254毫米)。
柔性件25中叠片27的数目是所要求的载流容量和温度上限的函数。
适当操纵柔性件25的非常重要的设计特征是安装长度，图1中的尺寸j。如果这个安装长度过长，柔性件将粘合在一起，就需要很大的力来移动并产生过多的应力导致早期损坏。如果尺寸j相对尺寸g过短，柔性件将对固定处施加很大的力，使箔片过分弯曲，产生不令人满意的性能，导致早期损坏。尺寸j与中间部分25i的实际长度f和行程k相关。安装长度j或柔性件25的固定端和移动端之间的偏置距离必须适当，使长度f足够以容纳整个行程k。本发明中，行程k可以至少是中间部分25i的长度f的1/3，在示例性的实施例中所采取的行程k至少是长度f的1/2。示例
根据下列技术性能对根据本发明的柔性分流器进行了测试。
1250安培的连续电流
25千安对称进行3秒钟
峰值63千安
20毫米的完整移动(从中性轴移动正/负10毫米)
电阻要低并保持低电阻(包括连接处)
生产和使用要经济
在高暂态电流状态下不能出现变形或损坏
柔性件25的宽度b设置为2.5英寸(63.5毫米)以配合特定的真空断续器的结构。0.9平方英寸(5.81平方厘米)的截面积(b×c)在额定电流1250安培的条件下，其电流密度为1390安培/平方英寸(215安培/平方厘米)。宽度b是2.5英寸(63.5毫米)时，厚度c是0.36英寸(9.1毫米)。使用厚度为0.0015毫米的箔片(有电镀)，叠成240层的叠层。
叠层的整个厚度a是3.25英寸(8.255厘米)，中间长度f是1.5英寸(38.1毫米)。通过实验和调整可移动接触柱15的中心线和固定支架37之间的长度h，发现具有所希望性能的距离h是2.22英寸(56.4毫米)。移动端25m的孔33直径是0.406英寸(10.31毫米)，固定端25f的孔45直径是0.328英寸(8.33毫米)。柔性分流器的操作进行了20000个循环，始终处于很好的工作状态。另外，在1250安培下的升温测试也非常成功。还进行了暂态测试和3秒钟测试，也取得了成功。在所有的测试中柔性分流器的性能是令人满意的没有出现问题。这些测试证明了柔性分流器的热性能和物理性能，因为柔性分流器没有出现过热或变形。
对于630安培连续电流和上面所列其他要求，柔性件25的厚度c将为0.180英寸(4.6毫米)。
图5显示了另一可选择的柔性件25`的结构，其中通过设置圆形周边63，改变了柔性件的移动端25m`的角部。这样不会影响上面根据图3结构所讨论的操作参数，且提供了更紧凑的结构，同时消除了图3结构中的方角所造成的电压应力点。
本发明提供了一种在类似额定电流下比通用的分流器更紧凑的柔性分流器25。具体地讲，提供了一种对于行程来说是很短的分流器。另外，在断续器触点的打开和闭合位置之间操纵分流器的力非常低，一般认为可忽略。
尽管已经对本发明的特定实施例进行了详细介绍，所属领域的技术人员应当理解，在所公开的技术方案的范围内可以对细节进行各种的修改和变更。因此，所显示的特定结构只是说明性的，并不对所附权利要求和任何及全部其等同体给出的本发明范围形成限制。

Claims (28)

1.一种柔性分流器(23)，用于将电力开关的沿直线路径(17)往复运动的可移动触支架(15)  电连接到位于所述直线路径侧向的静止导体端接(21)，所述柔性分流器包括：
柔性件(25)，包括导电叠层(27)，其设有固定端(25f)、移动端(25m)和在所述固定端和移动端(25m)之间的中间部分(25i)，所述中间部分具有预定长度(f)；
移动支架(29)，可将所述柔性件(25)的移动端(25m)固定到所述可移动接触支架(15)，以便随其沿行程(55)移动，所述行程沿所述行程一端的闭合位置和所述行程另一端的打开位置之间的所述直线路径(17)延伸；和
固定支架(37)，可将所述柔性件(25)的固定端(25f)固定到所述静止导体端接(21)，所述固定端(25f)沿基本上正交于所述直线路径(17)的中性轴与所述移动端(25m)间隔开偏距(j)，所述偏距小于所述柔性件的所述中间部分(25i)的所述预定长度，所述行程(55)可以达到所述柔性件(25)的所述中间部分(25i)的所述预定长度的至少约1/3。
2.根据权利要求1所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述行程(55)至少大约为所述柔性件(25)的所述中间部分(25i)的所述预定距离(f)的1/2。
3.根据权利要求1所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述固定支架(37)固定所述柔性件(25)的所述固定端，所述柔性件具有基本上正交于所述直线路径(17)延伸的所述叠层(27)。
4.根据权利要求1所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述移动支架(29)将所述柔性件(25)的所述移动端(25m)固定到所述可移动接触支架(15)，此时所述叠层(27)基本上正交于所述直线路径(17)延伸。
5.根据权利要求(4)所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述固定支架(37)固定所述柔性件(25)的所述固定端(25f)，所述柔性件具有有基本上正交于所述直线路径(17)延伸的所述叠层(27)。
6.根据权利要求(1)所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述柔性件(25)的所述固定端(25f)和所述移动端(25m)部分的所述叠层(27)是连接的，但所述柔性件的所述中间部分(25i)的所述叠层(27)是未连接的。
7.根据权利要求1所述的柔性分流器(23)，其特征在于，至少所述柔性件(25)的所述固定端(25f)和所述移动端(25m)部分的所述叠层(27)进行了电镀。
8.根据权利要求1所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述叠片(27)的厚度不大于约0.002英寸(约为0.051毫米)。
9.根据权利要求8所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述叠片(27)的厚度不大于约0.0015英寸(约为0.038毫米)。
10.根据权利要求1所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述叠层(27)至少包括大约一百层。
11.根据权利要求10所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述叠层(27)至少包括大约二百层。
12.根据权利要求11所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述叠片(27)的厚度不大于约0.002英寸(约为0.051毫米)。
13.根据权利要求12所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述叠片(27)的厚度不大于约0.0015英寸(约为0.038毫米)。
14.根据权利要求13所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述叠片(27)的厚度至少约为0.001英寸(约为0.0254毫米)。
15.根据权利要求1所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述可移动接触支架(15)包括真空断续器的可移动接触柱。
16.根据权利要求15所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述可移动接触柱的行程(55)为至少大约0.6英寸(约15毫米)。
17.根据权利要求16所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述可移动接触柱的行程(55)为至少大约0.787英寸(约20毫米)。
18.根据权利要求17所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述柔性件(25)的所述中间部分的所述长度(f)不超过大约1.5英寸(约38.1毫米)。
19.根据权利要求18所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述叠片(27)的厚度不大于约0.002英寸(约为0.051毫米)。
20.根据权利要求19所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述叠片(27)的厚度不大于约0.0015英寸(约为0.038毫米)。
21.根据权利要求20所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述叠层(27)至少包括大约一百层。
22.根据权利要求21所述的柔性分流器(23)，其特征在于，所述叠层(27)至少包括大约二百层。
23.一种电力开关(1)，连接于第一和第二静止导体(13，21)之间，其包括：
可分开的触点(3)，包括固定触点(5)和移动触点(7)；
固定触点支架(11)，所述固定触点(5)安装其上以连接到所述第一静止导体(13)；
可移动触点支架(15)，所述移动触点(7)安装其上；
操纵机构(19)，可沿直线路径(17)往复移动所述可移动触点支架(15)来打开和闭合所述可分开的触点(3)；和
柔性分流器(23)，其包括：
柔性件(25)，包括导电叠层(27)，其设有固定端(25f)、移动端(25m)和在所述固定端和移动端(25m)之间的中间部分(25i)，所述中间部分具有预定的长度(f)；
移动支架(29)，可将所述柔性件(25)的移动端(25m)固定到所述可移动接触支架(15)，以便随其沿行程(55)移动，所述行程沿所述行程一端的闭合位置和所述行程另一端的打开位置之间的所述直线路径(17)延伸；和
固定支架(37)，可将所述柔性件(25)的所述固定端(25f)固定到所述第二静止导体端接(21)，所述固定端(25f)沿基本上正交于所述直线路径(17)的中性轴与所述移动端(25m)间隔开偏距(j)，所述偏距小于所述柔性件的所述中间部分(25i)的所述预定长度，所述行程(55)可以达到所述柔性件(25)的所述中间部分(25i)的所述预定长度的至少约1/3。
24.根据权利要求23所述的电力开关，其特征在于，所述柔性件(25)的所述固定端(25f)和所述移动端(25m)部分的所述叠层(27)是连接的，但所述柔性件的所述中间部分(25i)的所述叠层(27)是未连接的。
25.根据权利要求23所述的电力开关，其特征在于，至少所述柔性件(25)的所述固定端(25f)和所述移动端(25m)部分的所述叠层(27)进行了电镀。
26.根据权利要求23所述的电力开关，其特征在于，所述叠片(27)的厚度不大于约0.002英寸(约为0.051毫米)。
27.根据权利要求26所述的电力开关，其特征在于，所述可移动接触柱的所述行程(55)至少为大约0.6英寸(约15毫米)。
28.根据权利要求27所述的电力开关，其特征在于，所述柔性件(25)的所述中间部分(25i)的所述长度(f)不超过大约1.5英寸(约38.1毫米)。
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