TWI592963B - 電控設備的電力接觸裝置、電開關、電接觸器及電力換向開關 - Google Patents

Description

電控設備的電力接觸裝置、電開關、電接觸器及電力換向開關

本發明涉及電控設備的電力接觸裝置，包括：-至少第一靜止接觸元件和第二可動接觸元件，設計為佔據關閉位置和打開位置，在關閉位置它們建立電接觸和電流流動，在打開位置兩個接觸元件彼此分開以中斷電流的流動，-以及電動補償裝置，用於在發生短路電流時保持接觸元件在關閉位置，所述補償通過兩個接觸元件中在相同的方向上發生的電流流動引起的電動吸引作用實現。

該電控設備沒有任何的遮斷電容，而是它的接觸必須在短路發生時強制性地保持關閉，所述短路通過連接線路端的保護電路斷路器消除。

為了保證發生短路時接觸的安全性，已知通過作用在相反方向上的相反電動力補償作用在接觸之間的電動排斥力。

可運動接觸上作用的力與電流的平方成比例，但是與接觸之間的距離成反比。該距離必須不太大以在很小或中型的過電流上具有顯著的作用。另一方面，在很大短路電流的情況下，電動力很高且可能變形銅接觸部分。

文件FR2905795涉及接觸裝置，其包括兩個可分開的接觸元件，在關閉位置上彼此平行方式延伸，其每一個都 配備一對接觸墊。在關閉位置，兩個接觸元件設置為彼此面對，並且並聯電連接，從而電流在兩個接觸元件之間共用，流動在後者的相同方向上。這導致保持接觸墊導通的電力吸引力。這些力不受可能的磁路飽和影響，因為每一個都發生在空氣中。在大的短路電流上，吸引力非常高，並且可能變形具有延長分支的接觸元件。這樣的接觸裝置還需要每個接觸元件的兩個接觸墊，這增加了製造成本。

另一個已知的方案包括利用U狀磁路以保持導通接觸。這導致由於飽和引起的吸引力限制，但是增加了電流中斷腔室的體積。

本發明的目標在於提供小尺寸的電力接觸裝置，其具有經過改善的電動補償而與電流強度無關。

根據本發明的接觸裝置的特徵在於，兩個靜止和運動接觸元件呈現兩個並置盤繞彎轉的形式，設置為在打開位置上彼此面對，每個盤繞彎轉由導磁和導流的材料製造，以構成用作電力接觸，用作產生感應磁場的線圈，並且用作執行加強且引導所述磁場的磁路的單一部件。

在關閉位置，當電流從可動接觸元件流動到靜止接觸元件時，線圈用串聯的兩個盤繞彎轉獲得，從而形成由盤繞彎轉自身引導的磁場，這是因為它們還用作磁路。這導致在移動盤繞彎轉和固定盤繞彎轉之間的電動吸引力，以在短路或過電流的情況下保持接觸關閉。這樣的接觸裝置 要求很少部件來獲得所希望的補償力。

兩個盤繞彎轉還能限制磁材料飽和後的電動力，這防止了接觸元件在強電流上的變形。

該電控設備可為電力開關、接觸器或換向開關。

根據本發明的一個特徵，第一接觸元件和第二接觸元件由鋼金屬材料製造或通過燒結金屬磁粉與熱塑性黏合劑而製造。

根據本發明的另一個特徵，第一靜止接觸元件和第二可動接觸元件的兩個盤繞彎轉在打開位置延伸在兩個平行平面中，第二可動接觸元件安裝為在豎直軸上樞轉。

根據較佳實施例，第二可動接觸元件插設在第一靜止接觸元件和第三靜止接觸元件之間，以構成具有兩個關閉位置的電流-換向接觸裝置，位於中間打開位置的每一側上。第三靜止接觸元件為盤繞彎轉形狀，由與第一靜止接觸元件的盤繞彎轉相同的材料製造，並且以與後者平行的方式延伸。

這樣的接觸裝置應用於三相換向開關，其能使三相電動機的旋轉方向通過換向兩相之間的連接而反轉。該換向開關的接觸在短路電流的情況下保持關閉。

換向開關的極被容置在由絕緣材料製造的殼體的三個並置隔間中，其中：-兩個端極的第一靜止接觸由與第一連接端連接的第一連接導體電互連，-兩個端極的第三靜止接觸由與第三連接端連接的第二 連接導體互連。兩個連接導體彼此平行且絕緣，並且沒有電流中斷間隙的貫通導體較佳地集成在中間極中。

在圖1中，用於電控設備的電力接觸裝置10包括第一靜止接觸元件11和第二可動接觸元件12。後者安裝為圍繞豎直軸XX’樞轉，豎直軸XX’由在豎直方向上排列的兩個相對端13、14限定。第一靜止接觸元件11提供有接觸墊15，接觸墊15設置為面對牢固固定到第二可動接觸元件12的另一個接觸墊16。兩個接觸墊15、16可佔據關閉位置或打開位置，在關閉位置它們建立電力接觸和電流流動，在打開位置接觸墊16與另一個接觸墊15在樞轉第二可動接觸元件12後分開。該接觸的分開中斷了電流的流動。

接觸裝置10的打開和關閉操作通過容置在電力設備的殼體中的操作機構(未示出)執行。該控制功能設備，特別是開關、電流接觸器或換向開關，沒有任何的遮斷電容，並且接觸元件11、12在接觸墊15、16之間易於產生電動排斥力的高強度電流的情況下必須完全保持在關閉位置。

為了補償過電流的情況下的這些排斥力，靜止接觸元件11和可動接觸元件12二者都為盤繞彎轉(coiled turn)的形式，盤繞彎轉由導磁和導流的材料製造。為了示例的目的，該材料可通過相對于傳統銅導體增加截面由鋼而製造，出於過熱的原因。

也可通過MIM方法生產，MIM方法包括混合精細金屬 磁粉與熱塑性黏合劑，以便獲得可通過熱塑性模制轉換的材料顆粒。以這樣方式獲得的部件放置在爐子中以消除熱塑性黏合劑，其以氣體形式逃逸。爐子的溫度升高能夠燒結要獲得的該件，這給後者提供了金屬件的結構和結合力。

第一靜止接觸元件11和第二可動接觸元件12的兩個盤繞彎轉在打開位置上延伸在兩個平行的平面中，由減小的絕緣距離彼此分隔，適合於良好的絕緣強度。每個盤繞彎轉具有底部分支17和頂部分支18，它們由細長窄縫19彼此分開，細長窄縫19延伸為垂直於第二可動接觸元件12進行樞轉的軸XX’的豎直方向。

由磁流傳導材料製造的每個盤繞彎轉形成單一部件，起到產生磁感應場的線圈和增強且引導所述磁場的磁路的動力接觸的結合角色。

在示出接觸裝置10的分解透視圖的圖1中，可想像的是兩個接觸元件11、12是通過它們的接觸墊15、16電接觸。虛線TR表示當接觸墊16與靜止接觸墊15配合時在關閉位置上的電流流動。應注意的是，電流流動的方向在兩個回路的底部分支17中是相同的。在兩個回路的兩個頂部分支18的情況也相同。這樣的電流流動在發生短路電流時導致兩個回路之間的電動吸引作用。吸引力F1和F2與電流的平方成比例，並且由相同電流在接觸墊15、16位置處所施加的斥力可以被補償。因此，在存在短路電流時保證在關閉位置上保持接觸元件11、12。短路電流在相對於電源設在線路端的保護電路斷路器運行後被消除。

吸引力F1和F2由兩個相鄰磁材料回路所形成的磁路進一步加強。該磁路引導且集中兩個串聯盤繞彎轉的線圈產生的磁場的磁力線，從而獲得理想的吸引作用。

這樣的具有接觸裝置10的電動補償的結構可裝配在出現短路電流時不必起反作用的任何電力設備中，特別是開關、接觸器或換向開關。

參考圖2，相同的參考標號用於表示與圖1的接觸裝置10類似的那些部件。第二可動接觸元件12插設在第一靜止接觸元件11和第三靜止接觸元件20之間以形成電流換向接觸裝置100，電流換向接觸裝置100具有兩個關閉位置，位於中間打開位置的每一側上。第三靜止接觸元件20呈盤繞彎轉的形式，由與第一靜止接觸元件11的盤繞彎轉相同的材料製造，並且以與後者平行的方式延伸。第二可動接觸元件12的接觸墊16可與第一靜止接觸元件11的接觸墊15或與第三靜止接觸元件20的接觸墊21接觸(以虛線示出)。

如圖2可見，兩個接觸元件11、12通過它們的接觸墊15、16電力接觸。虛線TR表示關閉位置上的電流流動，並且電流流動的方向與圖1的相同，具有相同的吸引力F1和F2，用於電動補償。在換向開關接觸裝置100的另一個狀態下，第二可動接觸元件12在相反的方向上樞轉，從而接觸墊16與第三靜止接觸元件20的接觸墊21配合。在此情況下，還發現具有串聯的兩個盤繞彎轉的線圈，具有相同的電動吸引力用於保持在關閉位置上。

圖3示出了三相換向開關的兩個端極R、T的接觸裝置200，每個極中採用圖2的接觸裝置100。

兩個端極R、T的第一靜止接觸元件11由與第一連接端子B1連接的第一連接導體22電互連。

兩個端極R、T的第三靜止接觸元件20由與第三連接端子B3連接的第二連接導體23互連。

兩個連接導體22、23彼此平行且絕緣。

圖4示出了具有三相換向開關的三個極R、S、T的接觸裝置300，其採用圖3的接觸裝置200，另外貫通導體24沒有集成在中間極S中的電流中斷間隙。該導體24由與第二連接端子B2連接的連續接觸件形成，第二連接端子B2設置在換向開關的第一和第三終端B1、B3之間。

圖5是三相換向開關極R、S、T的分解透視圖，它的極R、S、T容置在由絕緣材料製造的殼體25的三個並置的隔間中。該隔間由豎直分隔壁26彼此絕緣，並且接觸裝置200通過開口的殼體25的頂部插設在端極R、T中。螺母27實現接觸裝置200的接觸條在極中的固定。

然後，換向開關的最終裝配通過配合貫通導體24在中間極S中而實現，伴隨著裝配執行機構和蓋板(未示出)。

10‧‧‧電力接觸裝置

11‧‧‧第一靜止接觸元件

12‧‧‧第二可動接觸元件

13‧‧‧端

14‧‧‧端

15‧‧‧接觸墊

16‧‧‧接觸墊

17‧‧‧底部分支

18‧‧‧頂部分支

19‧‧‧細長窄縫

20‧‧‧第三靜止接觸元件

21‧‧‧接觸墊

22‧‧‧連接導體

23‧‧‧連接導體

24‧‧‧貫通導體

25‧‧‧殼體

26‧‧‧壁

27‧‧‧螺母

100‧‧‧接觸裝置

200‧‧‧接觸裝置

300‧‧‧接觸裝置

B1-B3‧‧‧連接端子

F1‧‧‧吸引力

F2‧‧‧吸引力

R‧‧‧端極

S‧‧‧中間極

T‧‧‧端極

TR‧‧‧虛線

通過對本發明實施例的描述，其他的優點和特徵將變得更加明顯易懂，本發明的實施例僅以非限定性示例的目的給出，並且表示在附圖中，其中： - 圖1是根據本發明的接觸裝置的分解透視圖，其包括單一靜止接觸元件；- 圖2表示本發明選擇性實施例的同樣視圖，其雙接觸裝置配備有換向開關類形的一對靜止接觸；- 圖3示出了三相換向開關的兩個端極的接觸裝置，在每個極中採用圖2的接觸裝置；- 圖4示出了具有三相換向開關的三個極的接觸裝置，其採用圖3的接觸裝置，具有另外貫通導體集成在中間極中；- 圖5是三相換向開關極的分解透視圖，它的各個極容置在由絕緣材料製造的外殼的三個並置隔間中。

10‧‧‧電力接觸裝置

11‧‧‧第一靜止接觸元件

12‧‧‧第二可動接觸元件

13‧‧‧端

14‧‧‧端

15‧‧‧接觸墊

16‧‧‧接觸墊

17‧‧‧底部分支

18‧‧‧頂部分支

19‧‧‧細長窄縫

F1‧‧‧吸引力

F2‧‧‧吸引力

Claims (11)

1. 一種電控設備的電力接觸裝置(10、100、200、300)，包括：至少第一靜止接觸元件(11)和第二可動接觸元件(12)，設計為佔據關閉位置和打開位置，在該關閉位置中該第一靜止接觸元件(11)和該第二可動接觸元件(12)係電力接觸以便電流的建立和流動，而在打開位置中該第一靜止接觸元件(11)和該第二可動接觸元件(12)彼此分開以中斷電流的流動；以及電動補償裝置，在發生短路電流時用於保持該第一靜止接觸元件(11)和該第二可動接觸元件(12)在該關閉位置，該補償是通過在該第一靜止接觸元件(11)和該第二可動接觸元件(12)中相同方向上發生電流流動所引起的電動吸引作用來實現；其特徵在於：該第一靜止接觸元件(11)和該第二可動接觸元件(12)為兩個並置盤繞彎轉的形式，設置為在該打開位置彼此面對，每個盤繞彎轉都由導磁且導流的材料製造以構成用作電力接觸，用作產生磁感應場的線圈，以及用作執行加強和引導該磁場的磁路的單一部件，該第一靜止接觸元件(11)和該第二可動接觸元件(12)的兩個盤繞彎轉處在該打開位置時是在兩個平行平面進行延伸。
2. 根據申請專利範圍第1項所述的接觸裝置(10、100、200、300)，其中該第一靜止接觸元件(11)和該第二可 動接觸元件(12)由鋼金屬材料製造。
3. 根據申請專利範圍第2項所述的接觸裝置(10、100、200、300)，其中該第一靜止接觸元件(11)和該第二可動接觸元件(12)通過燒結磁性金屬粉與熱塑性黏合劑製造。
4. 根據申請專利範圍第1至3項任一項所述的接觸裝置(10、100、200、300)，其中，該第二可動接觸元件樞轉地安裝在豎直軸(XX’)上。
5. 根據申請專利範圍第1至3項任一項所述的接觸裝置(100、200、300)，其中該第二可動接觸元件(12)插設在該第一靜止接觸元件(11)和第三靜止接觸元件(20)之間，以構成具有兩個關閉位置的換向電流接觸裝置，該等關閉位置位於中間打開位置的每一側上。
6. 根據申請專利範圍第5項所述的接觸裝置(100、200、300)，其中該第三靜止接觸元件(20)為盤繞彎轉的形狀，由與該第一靜止接觸元件(11)的盤繞彎轉相同的材料製造，並且以與後者平行的方式延伸。
7. 根據申請專利範圍第6項所述的接觸裝置(100、200、300)，應用於三相換向開關時，該接觸裝置的極(R、S、T)容置在由絕緣材料製造的殼體(25)的三個並置隔間中，其中，該等兩個端極(R、T)的第一靜止接觸元件(11)由與第一連接端子(B1)連接的第一連接導體(22)電互連；該等兩個端極(R、T)的第三靜止接觸元件(20)由 與第三連接端子(B3)連接的第二連接導體(23)互連；該第一連接導體(22)和該第二連接導體(23)彼此平行且絕緣。
8. 根據申請專利範圍第7項所述的接觸裝置(300)，其中該極的中間極(S)包括與第二連接端子(B2)連接的貫通導體(24)，該第二連接端子(B2)設置在該換向開關的該等第一和第三連接端子(B1、B3)之間。
9. 一種電開關，採用根據申請專利範圍第1至4項任何一項所述的接觸裝置。
10. 一種電接觸器，採用根據申請專利範圍第1至4項任何一項所述的接觸裝置。
11. 一種電力換向開關，採用根據申請專利範圍第1至8項任何一項所述的接觸裝置。