CN1577686A - 用于高功率开关的接触指 - Google Patents
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Abstract
本发明的用于装在高功率开关如断路器中的接触指模块(1)包括至少一个接触指(2)，接触指有一触点(4)和一沿纵向延伸且有固定端(51)和接通端的柔性触点座(5)，触点与偏转方向相反地伸出触点座并且被连接至触点座接通端上，还有至少一个片簧(3)，片簧沿纵向延伸并有一个固定端(31)，在安装状态下，片簧固定端被接在触点座固定端上。片簧可以产生一个在偏转方向上抑制触点发生偏转的力。接触指模块的特征是，在安装状态下，片簧沿纵向至少延伸至触点纵向延伸长度的中央。在安装状态下，片簧沿纵向有利地突出超过接触指。片簧在远离固定端的末端上与偏转方向相反地弯曲。这在触点区域内导致了良好的磁场控制。
Description
技术领域
本发明涉及高压开关技术领域，尤其是如用在高功率开关且尤其是断路器中的接触指。本发明涉及如独立权利要求前序部分所述的接触指模块、断路器模块和高功率开关。
背景技术
从现有技术中已经知道了接触指模块，它包括一个纵向延伸的片簧和一个接触指，接触指有一个触点和一个纵向延伸的柔性触点座。这样的接触指模块被用于高功率开关如发电机开关的断路器模块中，以便接通断路器管。
在远离接触指的一固定端的一端上，触点与偏转方向相反地突出超过柔性触点座，柔性触点座基本上与纵向成直角。柔性触点座和触点通过经过柔性触点座的并从中央进入触点的螺纹连接相互连接。一个安置在远离触点的柔性触点座侧上的绝缘片布置在触点座和该螺纹连接的螺钉头之间并且沿纵向在触点那侧延伸向固定端。
片簧实际上在整个长度上弯成弧形并且在安装状态下从固定端起纵向延伸到触点之前并且直至绝缘片。在安装状态下，片簧留在绝缘片上，以使它能产生一个抑制触点在偏转方向上偏转的力，而没有电流经过片簧流入触点。在片簧贴在绝缘片上的一端上，片簧有一个远离柔性触点座的弯曲结构，结果，出现一个在安装状态下与纵向包夹出一个约成20°的角的且离开触点座的片簧端头。
这样的接触指模块缺点是场控制不利，因为触点和柔性触点座及螺纹连接的螺钉头及离开触点座的片簧端在远离固定端的接触端上导致不均匀的磁场分布，这种分布在接触指模块边缘和末端上有强磁场。
发明内容
因此，本发明的目的是提供没有上述缺点的上述类型的接触指模块。尤其是要在该触点区域内实现优良的磁场控制。
通过具有独立权利要求所述特征的装置实现此目的。
根据本发明的用于安装在高功率开关中的接触指模块包括：
—至少一个接触指，它有一个触点、一个纵向延伸的且有一个固定端和一个接通端的柔性触点座，触点与偏转方向相反地伸出触点座并被连接至触点座的接通端上，以及
—至少一个片簧，它纵向延伸并且有一个固定端，在安装状态下，片簧固定端被连接至触点座固定端上，片簧被构造和布置成它在安装状态下能够产生一个在偏转方向上抑制触点偏转的力。
根据本发明的接触指模块的特征在于，在安装状态下，片簧在纵向上至少延伸至触点纵向延伸长度的中央。
这在触点区域内导致更好的磁场控制。至少部分屏蔽了靠近接通端地布置在接触指模块的边角处的磁场强度峰值。减小了电击穿危险。
代替只利用产生一足够大的触点作用于另一触点的力，其中这两个触点共同形成一个可断开的电气接触，片簧还担负起完成磁场控制任务的责任。
在本发明主题的一个优选实施例中，在安装状态下，片簧在纵向上至少延伸至接触指纵向延伸长度的末端。这导致更好的磁场控制。
在本发明主题的另一优选实施例中，力从片簧传入接触指的位置在纵向上位于触点纵向延伸长度的中央或位于该中点的远离该固定端的一侧。
这样，在片簧具有较小偏压应力的情况下，获得了相当高的触点接触压力(大接触力)，它能通过片簧压力由触点施加到接触指上。
在本发明主题的另一特别优选的实施例里，片簧在安装状态下在纵向上突出超过接触指。结果，通过片簧能很好地控制磁场。
在另一个有利的实施例中，片簧在其远离固定端的一端上与偏转方向相反地弯曲或在偏转方向上弯曲至少180°。这样一来，尽量避免了可能显露在片簧外露边缘上的磁场峰值，因此，获得了尽量均匀的磁场分布和相当好的磁场控制。
在另一个有利的实施例里，片簧在其远离固定端的一端上与偏转方向相反地弯曲至少180°，尤其弯曲超过185°。这样一来，特别好地避免了可能显露在片簧外露边缘上的磁场峰值，因此，得到了尽量均匀的磁场分布和相应特别好的磁场控制。
该片簧在未安装状态下在其两端之间有利地不弯曲。尤其是，它的固定端也不弯曲。这样的片簧制造起来简单并可重现，就是说，可以预定小公差并且可以实现接触力的较少离散。
尽管如此，这样的片簧仍能施加足够大的力在接触指上。
柔性触点座非常有利地包括一由导电薄片构成的叠层体。有利地使用厚度尤其为0.1mm-0.7mm且最好为0.15mm-0.3mm的镀银铜片。
触点座在偏转方向上被特别有利地布置在触点上方，触点座和触点依靠径向铆钉相互固定。与在触点与柔性触点座之间的已知螺纹连接相比，径向铆钉(也被称作摆动接合)具有更好的长期稳定性，因此，在依靠接触指模块产生的接触的大量开/关周期中，获得了更好的接触压力恒定性。此外，摆动接合是一种永久连接。
即，各有两个或三个片簧组装在一个最好成一体的构件里并且各有两个或按个接触指组装在一个能一体构成的构件中。但是，包括接触指的构件有利地具有两个或三个接触指和一个具有两个或三个触点座的构件。后述的构件例如可以一体构造，或者在叠层体的情况下，两个或三个头软性触点座的这些叠片可以成一体。
这样，简化了接触指安装并能够简单制造接触指模块。
根据本发明的具有许多起到可断开的导电接触的一部分的接触指模块的高功率开关的特征在于它有本发明的接触指模块。优点如上所述。接触指模块最好被用于额定电流电路和/或高功率开关的断路器。用这样的高功率开关切换的典型的额定电流和电压为1KV-50KV时的6KA-40KA。
根据本发明的、用于高功率开关的断路器有至少一个传动箱壳和一活动的断路器管和多个接触指模块，这些模块被布置在传动箱壳或断路器管上并且起到断路器管与传动箱壳之间的可断开的电接触的作用。它特征是它有根据本发明的接触指模块。优点如上所述。
由从属权利要求和图中容易看到其它优选的实施例和优点。
附图说明
以下，参考附图所示的优选实施例来详细描述本发明的主题，其中：
图1以局剖图表示根据本发明的断路器模块；
图2以截面图表示根据本发明的处于安装状态的接触指模块；
图3表示沿图2的用“III”标记的方向的图2所示接触指模块。
具体实施方式
在附图标记一览表中列出了图中所用的附图标记及其含义。原则上，相同的部分或具有相同作用的部分在图中用相同标记表示。这些实施例表示本发明主题的例子并且不起限制作用。
图1以局剖图示意表示根据本发明的处于闭合状态的断路器模块。该断路器模块被设置成高功率开关且尤其是大电流开关或发电机开关的一部分。该断路器模块有一个断路器传动箱壳10a和一个灭弧腔传动箱壳10b及一个断路器管11。该断路器模块是高功率开关有源器件的一部分，这两个传动箱壳10a、10b被安装在底板15的绝缘13、14上，底板15接地电位。
断路器管11用于产生一个可见的气隙。依靠一个示意表示的传动机构12，可以沿一平行于图1所示纵向x延伸的轴线使断路器管11移动。当该断路器模块处于如图1所示的闭合状态时，断路器管11的两端与接触指模块1电接触。多个接触指模块1分别布置在该断路器传动箱壳10a和灭弧腔传动箱壳10b的各自圆周上。接触指模块1分别包括至少一个有一触点4的接触指2以及至少一个片簧3。在图2、3中更详细地示出了接触指模块1。
为产生可见气隙，与纵向x相反地使断路器管1移动，以使位于灭弧腔传动箱壳侧的接触指模块1不再与断路器管11电接触，并且在传动箱壳10a与10b之间产生足够大的缝隙。在闭合状态下，片簧3产生一个使触点4被压在断路器管11上的接触压力。
为了闭合该断路器模块，在纵向x上移动该断路器管11，以使位于该断路器传动箱壳侧的接触指模块1和位于灭弧腔传动箱壳侧的接触指模块1与断路器管11电接触。
如图1所示，在断路器传动箱壳侧，断路器管11沿纵向x有利地具有呈倒圆阶梯形延伸的外径。位于该断路器传动箱壳侧的接触指模块1也在断开状态下与断路器管11电接触；位于断路器传动箱壳侧的触点4被支承在断路器管11的一个有缩小外径的区域上。在这种状态下，片簧3具有机械预应力，依靠该预应力，触点4被压在断路器管11上。该机械预应力与接触压力的小比例是非常有利的，其中，通过该接触压力，触点4在闭合状态下被片簧3压在断路器管上，这样一来，在切换时存在更小的用于断路器管11的插入力并且接触压力足够高时存在更小的触点4磨损。由于在接通端侧非常远地布置将力从片簧3传入接触指2的力传入点，所以上述比例很小。关于灭弧腔传动箱壳侧的接触指模块1，在一定的压力下，将力从片簧3传入接触指2中的力传入点在接通端侧被布置得很远，这意味着在闭合断路器时的机械插入阻力减小了。因为在这种状态下，由片簧3引起的机械预应力与接触压力之比也很小。
在断路器模块闭合时，所有触点4在沿径向指向外且因此与纵向x成直角的偏转方向上偏转。产生适当接触压力的每个触点4的接触力通常为20N-40N，尤其是为25N-35N。每个触点4的相应的预应力通常为10N-20N，尤其是为12N-18N。
本发明的高功率开关可以包括一个如图1所示的断路器模块，其中，断路器传动箱壳10a有利地布置在电源侧，而灭弧腔传动箱壳10b与一个未示出但布置在发电机侧的灭弧腔连接。
本发明的接触指模块1也可以被用在高功率开关中的其它开关位置或接触位置上，如在灭弧腔内，或以其它方式最好被用在额定电流电路中，尤其是与耐烧损的触点对结合。
图2以断面图表示根据本发明的处于安装状态下的接触指模块1，它对应于图1所示的一个接触指模块1。依靠螺纹连接9，接触指模块1被固定在只示意画出的断路器传动箱壳10a上，并且螺纹连接9同时也将片簧3固定在接触指2上，确切地说是固定在接触指2的一个柔性触点座5上。在片簧3或柔性触点座5的端部31、51上，片簧3或柔性触点座5被安装在高功率开关上，所以，末端31、51被称为固定端31、51。片簧3和触点座5分别有一个孔7、8作为固定机构容纳部7、8。柔性触点座5沿纵向x延伸并且还沿偏转方向z延伸。这是可选的并且可有利地通过触点座5的一个或两个拐弯或弯曲来产生并且最好与偏转方向z相反地取向。
在触点座5的被称作接通端52的另一端52上，触点座5与触点4连接。触点与偏转方向相反地突出超过触点座5。在触点座5与触点4之间的连接有利地由一个被称作径向铆钉6的摆动接合6形成。其它传力配合连接、形状配合连接或材料熔和连接也是可行的。可以将一个垫圈6a布置在柔性触点座5与径向铆钉6的头之间。
触点4用于接通未示出但可沿纵向x相对接触指模块1移动的第二触点，第二触点能(在闭合状态下)产生与触点4的可断开的电接触。在图1所示的结构中，第二触点由断路器管11形成。为了形成电接触(接通)，触点4由于该接触沿纵向相对运动而偏转向与纵向x垂直的偏转方向x。触点4由导电性强的材料构成，尤其是有利地具有镀银层的铜构成。
柔性触点座5有利地呈薄片叠层体形式。该薄片由导电性强的材料构成并且可以有导电镀层。薄片最好由铜制成并且有利地具有镀银层。单独的薄片有利地是相同的并具有0.1mm-0.7mm且最好是0.15mm-0.3mm的典型厚度。这使得它在导电性强的同时能获得用于柔性触点座5的适当的弹性变形能力。
最好是金属的且尤其是钢制的片簧3安置在柔性触点座5的远离触点4的一侧。此外，除了在末端32上外，它是不弯曲的并且如图2所示地有利地沿纵向x延伸。在末端32，片簧3与偏转方向z相反地弯曲超过180°。它也可以弯曲超过较小的角度。片簧3末端的最后段与纵向轴线包夹出一个角度α，该角度有利地至少为5°或至少为10°。
弯曲超过180°造成在片簧3与接触指2之间的可靠接触并获得一用于片簧3的长杠杆臂。关于纵向x，片簧3的接触点或力传入点位于一个被称作xF的且比触点4中心的纵坐标x1更远离固定端31的纵坐标上。
片簧沿纵向x延伸至纵坐标xL。在图2中，它布置在一纵坐标x1的远离固定端31、51的且表示触点4的纵向延伸长度中点的那侧。此外，xL布置在远离固定端31、51的且标志该接触指2的纵向延伸长度的末端的纵坐标x0上。
触点4不一定在纵向x上与触点座5的接通端52齐平地终止，如图2所示。触点4可以在纵向x上突出超过触点座5，反之亦然。但是，触点4布置在触点座5的接通端52上并且其纵向延伸长度是用于接触指模块1尺寸的好尺度。当片簧3在纵向x上至少延伸到触点4的纵向x延伸长度的中点x1时，已获得了良好的片簧3对磁场的控制效果。
片簧3不必支承在一个绝缘片上，而是直接支承在接触指2上。试验和模拟表明，从固定端31经过片簧3流入接触指2的接通端52的分路电流没有导致片簧3被剧烈加热到损失了相当弹力的程度。
片簧3也可以在偏转方向z(未示出)上弯曲。于是，至少180°的弯曲，甚至可能大于或等于270°的弯曲对实现良好的磁场控制是有利的。如果片簧3末端32在偏转方向z上弯曲，则片簧3有利地在其末端31、32之间与偏转方向z相反地弯曲和/或可以与偏转方向z相反地(也是部分)延伸，并且可以将一间隔机构(未示出)有利地布置在片簧3与触点座5的固定端31、51之间，以便通过片簧3更容易地将接触压力施加于接触指2上。
图2所示的接触指模块1可以有一个、两个、三个或三个以上的接触指2和片簧3。图3示出了有两个接触指和两个片簧的特别有利的
实施例。
图3表示沿图2里用“III”表示的方向获得的如图2所示的相应接触指模块1。该图示出两个接触指2、2’，其具有各自的柔性触点座5、5’和各自的触点4、4’以及两个按上述方式与接触指2、2’配合作用的片簧3、3’。这两个接触指2、2’(确切地说是两个触点座5、5’)有利地有一个共用的固定端51。另外，这两个片簧3、3’也有利地有一个共用的固定端31(在图3中看不到)。
这两个接触指2、2’和这两个片簧3、3’有利地是相同的并且也有利地具有同样的作用。一个接触指2可以由两个或更多的部分构成，或者可以是一体的。在闭合状态下持续流过接触指2的电流通常为80A-200A，尤其是100A-160A。有两个接触指2、2’的接触指模块1运载相应两倍大的电流。
在图2用y表示的横向上，片簧3、3’可以与柔性触点座5、5’一样宽、更宽或有利地较窄。
附图标记一览表
1-接触模块；2，2’-接触指；3，3’-片簧；31-片簧固定端；32-片簧末端；4，4’-触点；5，5’-柔性触点座，薄片叠层体；51-柔性触点座的固定端；52-柔性触点座的接通端；6-径向铆钉，摆动接合；6a-垫圈；7-孔，固定机构容纳部；8-孔，固定机构容纳部；9-固定机构，螺钉；10a-断路器传动箱壳；10b-灭弧腔传动箱壳；11-断路器管；12-断路器驱动；13-绝缘；14-绝缘；15-底板；x-纵向；x0-接触指纵向延伸长度的末端；x1-触点纵向延伸长度的中点；xF-纵向力传入点；xL-片簧纵向延伸长度的末端；y-横向；z-偏转方向；
Claims (12)
1、一种用于安装在高功率开关中的接触指模块(1)，它包括：
-至少一个接触指(2)，它有一个触点(4)和一个沿纵向(x)延伸的且有一个固定端(51)和一个接通端(52)的柔性触点座(5)，该触点(4)与一偏转方向(z)相反地突出超过该触点座(5)并且被连接至该触点座(5)的接通端(52)上，以及
-至少一个片簧(3)，它沿该纵向(x)延伸并且有一个固定端(31)，在安装状态下，该片簧(3)在该固定端(31)上被连接至该触点座(5)的固定端(51)上，该片簧(3)被构造和布置成它在处于安装状态时能产生一个抑制在该偏转方向(z)上的该触点(4)偏转的力，其特征在于，在安装状态下，该片簧(3)在该纵向(x)上至少延伸至该触点(4)的纵向(x)延伸长度的中点(x1)。
2、如权利要求1所述的接触指模块(1)，其特征在于，在安装状态下，该片簧(3)在该纵向(x)上至少延伸至该接触指(2)的纵向(x)延伸长度的末端(x0)。
3、如权利要求1或2所述的接触指模块(1)，其特征在于，将力从该接触指(2)传入该片簧(3)的地点(xF)与该纵向(x)有关地位于该触点(4)的纵向(x)延伸长度的中点(x1)或者位于该中点的远离该固定端(31)的一侧。
4、如先前权利要求之一所述的接触指模块(1)，其特征在于，在安装状态下，该片簧(3)在该纵向(x)上延伸超过该接触指(2)。
5、如先前权利要求之一所述的接触指模块(1)，其特征在于，该片簧(3)在远离其固定端(31)的那端(32)上与该偏转方向(z)相反地弯曲或者在该偏转方向(z)上至少弯曲180°。
6、如权利要求5所述的接触指模块(1)，其特征在于，该片簧在远离其固定端(31)的那端(32)上与该偏转方向(z)相反地弯曲至少180°，尤其超过185°。
7、如先前权利要求之一所述的接触指模块(1)，其特征在于，在未安装状态下，该片簧(3)在末端(31，32)之间是不弯曲的并且尤其是其固定端(31)也是不弯曲的。
8、如先前权利要求之一所述的接触指模块(1)，其特征在于，该柔性触点座(5)包括一个由导电薄片且最好是镀银铜薄片构成的薄片叠层体(5)，其中，薄片厚度尤其为0.1mm-0.7mm。
9、如先前权利要求之一所述的接触指模块(1)，其特征在于，该柔性触点座(5)在该偏转方向(z)上被布置在该触点(4)的上方，尤其是，该柔性触点座(5)和该触点(4)依靠一个径向铆钉(6)固定在一起。
10、如先前权利要求之一所述的接触指模块(1)，其特征在于，设有两个或三个各有至少一个触点(4，4’)和至少一个柔性触点座(5，5’)的接触指(2，2’)，该触点座(5，5’)有一个共用的固定端(51)，还设有两个或三个有一个共用的固定端(31)的片簧(3，3’)，一个片簧(3；3’)分别与每个接触指(2；2’)相互作用以使该片簧(3；3’)能产生一个抑制该接触指(2；2’)的触点(4，4’)在该偏转方向(z)上发生偏转的力，并且在安装状态下，每个片簧(3；3’)在该纵向(x)上至少延伸至各自触点(4，4’)的纵向(x)延伸长度的中点(x1)。
11、一种高功率开关，它有多个起到可断开的电接触的一部分作用的接触指模块(1)，其特征在于，该高功率开关具有如权利要求1-10之一所述的接触指模块(1)。
12、一种用于高功率开关的断路器模块，它包括至少一个传动箱壳(10a；10b)和一个活动的断路器管(11)和许多接触指模块(1)，这些接触指模块(1)被布置在该传动箱壳(10a；10b)或该断路器管(11)上并且担当在该断路器管(11)与传动箱壳(10a；10b)之间的可断开的电接触的一部分，其特征在于，设有如先前权利要求之一所述的接触指模块(1)。
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