具有主触头、中间触头和断弧触头的低压断路器的开关触头结构的制作方法
专利名称：具有主触头、中间触头和断弧触头的低压断路器的开关触头结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低压断路器开关触头结构，它具有下述特征—一个静触头组，它由-一个静主触头、-一个静中间触头、-一个静断弧触头、-一个静弧角(Lichtbogenhorn)所组成，—一个用于通断的、相对于静触头组可活动的动触头组，-一个属于动触头组的、相对于接触力簧的力可摆动支承的触头杠杆，其具有-一个动主触头、-一个动中间触头、-一个动断弧触头、-一个动弧角，-其中在断开过程中，由于触头杠杆的可摆动性，在由触头接触面构成的主触头断开之后断弧触头才断开。
上述形式的开关触头结构，如同由DE-B1118317所公布的那样，相对于只有一个或两个接触点的结构来说由于其较大的断流容量、较长的寿命和持续接通情况下较少发热而与众不同。因此这种开关触头结构在低压断路器中尤其适用于高负荷的情况，它可以适用于数千安培的测定电流，和可达约100000A的断流容量。断开是以这种方式进行的，动触头组与静触头组的最终分离只通过断弧触头实现，对应其功能断弧触头也可以称为灭弧触头、电弧触头或消弧触头。主触头首先断开，以使得主触头不承受或只承受微少的开关电弧。因此使主触头在大量的接通过程中仍能保持良好的状态，并且以微少的发热在长时间的持续工作中保证承载电流的能力。
需要指出的是，人们已经致力于在持续接通和大持续电流负载条件下使开关触头结构尽可能少地发热。除了通过断弧触头减轻主触头的开关电弧负载以外，通过特殊的触头接触面也可以减少发热也是公知的，触头接触面含有贵金属，特别是银，以及其它添加物，这些添加物用于实现所期望的机械硬度、尽可能少地与共同作用的触头进行熔接的倾向性以及耐腐蚀性。这种类型的触头接触面需要昂贵的制造工艺并且必须与其载体通过钎焊或熔焊持久且平面地连接。因此具有这种类型触头接触面的开关触头的配置占据了断路器开关触头结构成本相当大的部分。DE-B1118317中所提及的的开关触头结构已经采取了一种方法，所有三种接触点，即主触头、中间触头和断弧触头，由适当成形的触头接触面构成，其中只有在动触头组一侧的三个触头配有独特的平面的适当长度的接触片。在接通状态不仅主触头而且中间触头都处于接触状态。而断开时，动触头杠杆围绕中间触头转动，此时主触头分离而断弧触头相互接触。在继续的断开过程中，断弧触头在产生开关电弧的情况下分离之前总是处于接触。
考虑到开关触头结构触头接触面所占的成本，人们致力于限制接触点的数量以及接触点的触头接触面所使用的具有特殊接触作用的材料。例如已知，规定每个开关触头结构只有两个接触点，即主触头和断弧触头，只有两个作为触头接触面的主触头由特殊的接触材料制成(DE19727696A1)。有一种形式的组合也是公知的，即除了两个主触头以外，断弧触头中只有一个断弧触头包含触头接触面(EP0325767B1)。在此，没有触头接触面的那个触点直接位于通常由铜或钢材制成的断路器电流路径的主体结构上，如汇流排、触头杠杆和弧角。但是按照上述DE-1118317B的触头结构所含有的特殊效率不是轻而易举能够达到的。
与此相关，本发明的目的是，以三重上述形式的触点接通实现开关触头结构，制造这种触头结构只需非常少的费用，同时延长其寿命。
本发明的这个目的通过下列特征实现—静中间触头由支承静主触头的汇流排的端面构成，—静断弧触头由突出于汇流排端面的静弧角的拱起构成，—动中间触头由动弧角的拱起构成，—动断弧触头由动弧角朝向静弧角的侧面的一部分构成。
在这种只采用一对触头接触面的方式下，具有三重触点接通的开关触头结构的优点通过一定的布置和结构，或者通过目前已经在使用中的开关触头结构组件的变化而实现。因此无需额外的或昂贵的加工的部件。此外，由于触头杠杆在接通时以其弧角支撑在静触头组上，并且尽可能地卸掉通常会出现的弯曲应力，因此达到实现延长寿命的目的。这一点使得触头杠杆可以选择相对较小的截面，这对于所能达到的开关速度是有利的。
在本发明的范围内，触头杠杆可摆动地设置在断路器里面围绕摆动轴承可转动的触头支座上，在此触头杠杆相对于触头支座围绕附属的摆动轴承的摆动由止挡来限定。由此在接通过程中，在从断弧触头相接触直到中间触头相接触，触头杠杆的摆动角受到限制。这一点起到有利于触头杠杆机械负荷的作用，由于现代断路器的快速接通使这种机械负荷非常大。
下面借助于附图所示的实施例详细描述本发明。
图1是具有一个开关触头结构的低压断路器的简图。
图2示出按照本发明的处于接通状态的开关触头结构。
图3和图4示出图2中对于本发明重要的开关触头结构部件在断开过程中前后衔接的阶段。
在图1中简化地用剖面图表示了多极低压断路器1，它具有壳体2和从壳体后面突出来的汇流排3和4。用5整体表示的开关触头结构与汇流排3和4电连接，并能够接通或断开用户(未示出)电路。灭弧室6在壳体2里面位于开关触头结构5的上面，它以已知的方式含有垂直于开关电弧设置的隔弧板。开关触头结构5包括与上部汇流排3连接的静触头组7，以及通过可弯曲导线11与下部汇流排4连接的动触头组10。触头支座12属于动触头组10，触头支座可摆动地安装在断路器1的壳体2里面，并可以通过驱动装置13进行通断操作。安装在触头支座12上可摆动的触头杠杆14通过接触力簧15在静触头组7方向上预紧。开关主轴16用于将驱动装置13提供的驱动力分配给多个相互平行设置在壳体2里面的开关触头结构5，每个开关触头结构通过传动杠杆17与开关主轴16连接。
在下面的图2，3和4中对于与图1一致的部件采用与图1相同的附图标记。
由放大2中可以看出，静触头组7在其汇流排3的端面上配有触头接触面，该触头接触面构成静主触头20。在主触头20上部，在汇流排3的端面有一个静中间触头21。动主触头22与静主触头20共同起作用，动主触头由设置在触头杠杆14上的触头接触面构成。触头杠杆14的拱起用来作为动中间触头23。静弧角25通过连接螺栓24固定在汇流排3上，静弧角以拱起突出于汇流排3并由此构成静断弧触头26。
如同已经提到过的，动触头组10包括一个触头支座12和一个触头杠杆14。触头支座12可以围绕位置固定的摆动轴承27摆动，而触头杠杆14则可以围绕设置在触头支座12上的摆动轴承30摆动。两个并联的接触力簧15支撑在触头支座12上并相对于静触头组7预紧触头杠杆14。触头杠杆14在中间触头23上部构成弧角31，在此，弧角31的一部分用来作为动断弧触头32，下面还要对此进行描述。
按照图2，在开关触头结构5的接通位置只有主触头20和22相互顶靠，由此断路器1的主电流路径从上汇流排3经过触头杠杆14、可弯曲导线11接通至下汇流排4。
用已知的方法，通过开关主轴16的相应旋转可以将开关触头结构5的状态变换到“断开”。现在触头支座12顺时针摆动，而触头杠杆14在接触力簧15的影响下仍继续保持与静触头组7连接同时逆时针围绕位于触头支座12上的摆动轴承30摆动。图3所示位置是第一个特性中间位置。这个位置与众不同的是，不仅主触头20和22，而且中间触头21和23都处于接触状态。因此流经开关触头结构5的电流准备转换到中间触头。
在断开过程继续进行时，另一个接触点起作用，这个接触点通过弧角25上的静断弧触头26和触头杠杆14的弧角31上的动断弧触头32构成。图4示出了作为第二个特性中间位置的状态，此时，不仅主触头20和22，而且中间触头21和23都相互分离而被中断的电流只经过断弧触头26和32流动。随后，当触头杠杆14与静触头组7分离的时候，在断弧触头26和32上点燃开关电弧。如前所述，由于断弧触头是静弧角25和动弧角31的组成部分，因此对于开关电弧的继续传导并转移进灭弧室6(图1)存在特别有利的条件。这一特性能够实现特别短暂的开关时间。
在接通过程中，所描述的具有特点的中间位置以相反的顺序出现。此时在出现按照图3和2的位置之前，断弧触头26和32首先按照图4接触。因为动断弧触头32设置在触头杠杆14的弧角31的朝着静弧角25的侧面上，所以此时触头杠杆14在靠近其端部处被机械地支撑。与此相反，目前常见的触头结构在接通过程中第一个接触位置在靠近触头杠杆的中间处，这可能对触头杠杆14产生相当大的弯曲负荷。与此相关，触头杠杆围绕其触头支座12上的摆动轴30的摆动通过止挡33来限定是有重要意义的。在止挡33适当定位的情况下，能够实现在断弧触头26与32接触之后，触头杠杆只出现所期望的微小摆动，或者由于断弧触头与中间触头的相互匹配几乎没有摆动。这将使中间触头或者紧接着断弧触头接通或者几乎与断弧触头同时接通。这将起到不仅显著提高开关触头结构的电寿命而且也显著提高开关触头结构的机械寿命的作用。
尽管在前面的描述过程里只提到了一根触头杠杆，但是应该这样理解，本发明也可以用于已知的多路触头系统(参照例如DE29615566U1，EP0410902B1)。所描述的弧角结构也仅仅作为一个示例。因此静弧角25也可以与静中间触头21构成一个整体(EO0325767B1)，或者再与汇流排构成一个整体(EP0859387A2)。另一方面动弧角可以通过已知的方式由分开的部件构成并固定在触头杠杆上(EP0325767B1)。同样，根据本发明的目的，用于限定触头杠杆14的摆角的止挡的其它结构也被加以考虑。
权利要求
1.一种低压断路器(1)的开关触头结构(5)，它具有下述特征—一个静触头组(7)由-一个静主触头(20)、-一个静中间触头(21)、-一个静断弧触头(26)、-一个静弧角(25)所组成，—一个用于通断的相对于静触头组(7)可活动的动触头组(10)，-一个属于动触头组(10)的、相对于接触力簧(15)的力可摆动支承的触头杠杆(14)，它具有-一个动主触头(22)、-一个动中间触头(23)、-一个动断弧触头(32)、-一个动弧角(31)，—在断开过程中，由于触头杠杆(14)的可摆动性，在由触头接触面构成的主触头(20，22)断开之后，断弧触头(26，32)才断开，其特征在于—静中间触头(21)由支承静主触头的汇流排(3)的端面构成，—静断弧触头(26)由突出于汇流排(3)端面的静弧角(25)的拱起构成，—动中间触头(23)由动弧角(31)的拱起构成，—动断弧触头(32)由动弧角(31)朝向静弧角(25)的侧面的一部分构成。
2.如权利要求1所述的开关触头结构，其特征在于，所述触头杠杆(14)可摆动地设置在断路器(1)中围绕一个摆动轴(27)可转动的触头支座(12)上，而触头杠杆相对于触头支座围绕一个附属的摆动轴(30)的摆动由止挡(33)来限定。
全文摘要
一种低压断路器(1)的开关触头结构(5),它带有一个静触头组(7)和与之共同起作用的动触头组(10)。触头组(7,10)具有共同起作用的主触头(20,22)以及共同起作用的中间触头(21,23)和断弧触头(26,32)。此外两个触头组(7,10)配有弧角(25,31),用于将开关电弧转移到灭弧室(6)。断弧触头与弧角(25,31)做成一个整体。只有主触头由触头接触面构成,而其余的接触点由汇流排(3,4)或弧角(25,31)构成。所述开关触头结构(5)由于结构简单且具有较长的机械寿命和电寿命而与众不同。此外特别是实现了短暂的开关动作时间。
文档编号H01H9/46GK1359528SQ00809915
公开日2002年7月17日 申请日期2000年7月3日 优先权日1999年7月2日
发明者迈克尔·巴赫, 迈克尔·西贝科, 冈特·塞德勒－斯塔尔, 德特莱夫·施米特, 英戈·蒂德, 塞扎伊·图尔克曼 申请人:西门子公司
技术领域：
本发明涉及一种低压断路器开关触头结构，它具有下述特征—一个静触头组，它由-一个静主触头、-一个静中间触头、-一个静断弧触头、-一个静弧角(Lichtbogenhorn)所组成，—一个用于通断的、相对于静触头组可活动的动触头组，-一个属于动触头组的、相对于接触力簧的力可摆动支承的触头杠杆，其具有-一个动主触头、-一个动中间触头、-一个动断弧触头、-一个动弧角，-其中在断开过程中，由于触头杠杆的可摆动性，在由触头接触面构成的主触头断开之后断弧触头才断开。
上述形式的开关触头结构，如同由DE-B1118317所公布的那样，相对于只有一个或两个接触点的结构来说由于其较大的断流容量、较长的寿命和持续接通情况下较少发热而与众不同。因此这种开关触头结构在低压断路器中尤其适用于高负荷的情况，它可以适用于数千安培的测定电流，和可达约100000A的断流容量。断开是以这种方式进行的，动触头组与静触头组的最终分离只通过断弧触头实现，对应其功能断弧触头也可以称为灭弧触头、电弧触头或消弧触头。主触头首先断开，以使得主触头不承受或只承受微少的开关电弧。因此使主触头在大量的接通过程中仍能保持良好的状态，并且以微少的发热在长时间的持续工作中保证承载电流的能力。
需要指出的是，人们已经致力于在持续接通和大持续电流负载条件下使开关触头结构尽可能少地发热。除了通过断弧触头减轻主触头的开关电弧负载以外，通过特殊的触头接触面也可以减少发热也是公知的，触头接触面含有贵金属，特别是银，以及其它添加物，这些添加物用于实现所期望的机械硬度、尽可能少地与共同作用的触头进行熔接的倾向性以及耐腐蚀性。这种类型的触头接触面需要昂贵的制造工艺并且必须与其载体通过钎焊或熔焊持久且平面地连接。因此具有这种类型触头接触面的开关触头的配置占据了断路器开关触头结构成本相当大的部分。DE-B1118317中所提及的的开关触头结构已经采取了一种方法，所有三种接触点，即主触头、中间触头和断弧触头，由适当成形的触头接触面构成，其中只有在动触头组一侧的三个触头配有独特的平面的适当长度的接触片。在接通状态不仅主触头而且中间触头都处于接触状态。而断开时，动触头杠杆围绕中间触头转动，此时主触头分离而断弧触头相互接触。在继续的断开过程中，断弧触头在产生开关电弧的情况下分离之前总是处于接触。
考虑到开关触头结构触头接触面所占的成本，人们致力于限制接触点的数量以及接触点的触头接触面所使用的具有特殊接触作用的材料。例如已知，规定每个开关触头结构只有两个接触点，即主触头和断弧触头，只有两个作为触头接触面的主触头由特殊的接触材料制成(DE19727696A1)。有一种形式的组合也是公知的，即除了两个主触头以外，断弧触头中只有一个断弧触头包含触头接触面(EP0325767B1)。在此，没有触头接触面的那个触点直接位于通常由铜或钢材制成的断路器电流路径的主体结构上，如汇流排、触头杠杆和弧角。但是按照上述DE-1118317B的触头结构所含有的特殊效率不是轻而易举能够达到的。
与此相关，本发明的目的是，以三重上述形式的触点接通实现开关触头结构，制造这种触头结构只需非常少的费用，同时延长其寿命。
本发明的这个目的通过下列特征实现—静中间触头由支承静主触头的汇流排的端面构成，—静断弧触头由突出于汇流排端面的静弧角的拱起构成，—动中间触头由动弧角的拱起构成，—动断弧触头由动弧角朝向静弧角的侧面的一部分构成。
在这种只采用一对触头接触面的方式下，具有三重触点接通的开关触头结构的优点通过一定的布置和结构，或者通过目前已经在使用中的开关触头结构组件的变化而实现。因此无需额外的或昂贵的加工的部件。此外，由于触头杠杆在接通时以其弧角支撑在静触头组上，并且尽可能地卸掉通常会出现的弯曲应力，因此达到实现延长寿命的目的。这一点使得触头杠杆可以选择相对较小的截面，这对于所能达到的开关速度是有利的。
在本发明的范围内，触头杠杆可摆动地设置在断路器里面围绕摆动轴承可转动的触头支座上，在此触头杠杆相对于触头支座围绕附属的摆动轴承的摆动由止挡来限定。由此在接通过程中，在从断弧触头相接触直到中间触头相接触，触头杠杆的摆动角受到限制。这一点起到有利于触头杠杆机械负荷的作用，由于现代断路器的快速接通使这种机械负荷非常大。
下面借助于附图所示的实施例详细描述本发明。
图1是具有一个开关触头结构的低压断路器的简图。
图2示出按照本发明的处于接通状态的开关触头结构。
图3和图4示出图2中对于本发明重要的开关触头结构部件在断开过程中前后衔接的阶段。
在图1中简化地用剖面图表示了多极低压断路器1，它具有壳体2和从壳体后面突出来的汇流排3和4。用5整体表示的开关触头结构与汇流排3和4电连接，并能够接通或断开用户(未示出)电路。灭弧室6在壳体2里面位于开关触头结构5的上面，它以已知的方式含有垂直于开关电弧设置的隔弧板。开关触头结构5包括与上部汇流排3连接的静触头组7，以及通过可弯曲导线11与下部汇流排4连接的动触头组10。触头支座12属于动触头组10，触头支座可摆动地安装在断路器1的壳体2里面，并可以通过驱动装置13进行通断操作。安装在触头支座12上可摆动的触头杠杆14通过接触力簧15在静触头组7方向上预紧。开关主轴16用于将驱动装置13提供的驱动力分配给多个相互平行设置在壳体2里面的开关触头结构5，每个开关触头结构通过传动杠杆17与开关主轴16连接。
在下面的图2，3和4中对于与图1一致的部件采用与图1相同的附图标记。
由放大2中可以看出，静触头组7在其汇流排3的端面上配有触头接触面，该触头接触面构成静主触头20。在主触头20上部，在汇流排3的端面有一个静中间触头21。动主触头22与静主触头20共同起作用，动主触头由设置在触头杠杆14上的触头接触面构成。触头杠杆14的拱起用来作为动中间触头23。静弧角25通过连接螺栓24固定在汇流排3上，静弧角以拱起突出于汇流排3并由此构成静断弧触头26。
如同已经提到过的，动触头组10包括一个触头支座12和一个触头杠杆14。触头支座12可以围绕位置固定的摆动轴承27摆动，而触头杠杆14则可以围绕设置在触头支座12上的摆动轴承30摆动。两个并联的接触力簧15支撑在触头支座12上并相对于静触头组7预紧触头杠杆14。触头杠杆14在中间触头23上部构成弧角31，在此，弧角31的一部分用来作为动断弧触头32，下面还要对此进行描述。
按照图2，在开关触头结构5的接通位置只有主触头20和22相互顶靠，由此断路器1的主电流路径从上汇流排3经过触头杠杆14、可弯曲导线11接通至下汇流排4。
用已知的方法，通过开关主轴16的相应旋转可以将开关触头结构5的状态变换到“断开”。现在触头支座12顺时针摆动，而触头杠杆14在接触力簧15的影响下仍继续保持与静触头组7连接同时逆时针围绕位于触头支座12上的摆动轴承30摆动。图3所示位置是第一个特性中间位置。这个位置与众不同的是，不仅主触头20和22，而且中间触头21和23都处于接触状态。因此流经开关触头结构5的电流准备转换到中间触头。
在断开过程继续进行时，另一个接触点起作用，这个接触点通过弧角25上的静断弧触头26和触头杠杆14的弧角31上的动断弧触头32构成。图4示出了作为第二个特性中间位置的状态，此时，不仅主触头20和22，而且中间触头21和23都相互分离而被中断的电流只经过断弧触头26和32流动。随后，当触头杠杆14与静触头组7分离的时候，在断弧触头26和32上点燃开关电弧。如前所述，由于断弧触头是静弧角25和动弧角31的组成部分，因此对于开关电弧的继续传导并转移进灭弧室6(图1)存在特别有利的条件。这一特性能够实现特别短暂的开关时间。
在接通过程中，所描述的具有特点的中间位置以相反的顺序出现。此时在出现按照图3和2的位置之前，断弧触头26和32首先按照图4接触。因为动断弧触头32设置在触头杠杆14的弧角31的朝着静弧角25的侧面上，所以此时触头杠杆14在靠近其端部处被机械地支撑。与此相反，目前常见的触头结构在接通过程中第一个接触位置在靠近触头杠杆的中间处，这可能对触头杠杆14产生相当大的弯曲负荷。与此相关，触头杠杆围绕其触头支座12上的摆动轴30的摆动通过止挡33来限定是有重要意义的。在止挡33适当定位的情况下，能够实现在断弧触头26与32接触之后，触头杠杆只出现所期望的微小摆动，或者由于断弧触头与中间触头的相互匹配几乎没有摆动。这将使中间触头或者紧接着断弧触头接通或者几乎与断弧触头同时接通。这将起到不仅显著提高开关触头结构的电寿命而且也显著提高开关触头结构的机械寿命的作用。
尽管在前面的描述过程里只提到了一根触头杠杆，但是应该这样理解，本发明也可以用于已知的多路触头系统(参照例如DE29615566U1，EP0410902B1)。所描述的弧角结构也仅仅作为一个示例。因此静弧角25也可以与静中间触头21构成一个整体(EO0325767B1)，或者再与汇流排构成一个整体(EP0859387A2)。另一方面动弧角可以通过已知的方式由分开的部件构成并固定在触头杠杆上(EP0325767B1)。同样，根据本发明的目的，用于限定触头杠杆14的摆角的止挡的其它结构也被加以考虑。
权利要求
1.一种低压断路器(1)的开关触头结构(5)，它具有下述特征—一个静触头组(7)由-一个静主触头(20)、-一个静中间触头(21)、-一个静断弧触头(26)、-一个静弧角(25)所组成，—一个用于通断的相对于静触头组(7)可活动的动触头组(10)，-一个属于动触头组(10)的、相对于接触力簧(15)的力可摆动支承的触头杠杆(14)，它具有-一个动主触头(22)、-一个动中间触头(23)、-一个动断弧触头(32)、-一个动弧角(31)，—在断开过程中，由于触头杠杆(14)的可摆动性，在由触头接触面构成的主触头(20，22)断开之后，断弧触头(26，32)才断开，其特征在于—静中间触头(21)由支承静主触头的汇流排(3)的端面构成，—静断弧触头(26)由突出于汇流排(3)端面的静弧角(25)的拱起构成，—动中间触头(23)由动弧角(31)的拱起构成，—动断弧触头(32)由动弧角(31)朝向静弧角(25)的侧面的一部分构成。
2.如权利要求1所述的开关触头结构，其特征在于，所述触头杠杆(14)可摆动地设置在断路器(1)中围绕一个摆动轴(27)可转动的触头支座(12)上，而触头杠杆相对于触头支座围绕一个附属的摆动轴(30)的摆动由止挡(33)来限定。
全文摘要
一种低压断路器(1)的开关触头结构(5),它带有一个静触头组(7)和与之共同起作用的动触头组(10)。触头组(7,10)具有共同起作用的主触头(20,22)以及共同起作用的中间触头(21,23)和断弧触头(26,32)。此外两个触头组(7,10)配有弧角(25,31),用于将开关电弧转移到灭弧室(6)。断弧触头与弧角(25,31)做成一个整体。只有主触头由触头接触面构成,而其余的接触点由汇流排(3,4)或弧角(25,31)构成。所述开关触头结构(5)由于结构简单且具有较长的机械寿命和电寿命而与众不同。此外特别是实现了短暂的开关动作时间。
文档编号H01H9/46GK1359528SQ00809915
公开日2002年7月17日 申请日期2000年7月3日 优先权日1999年7月2日
发明者迈克尔·巴赫, 迈克尔·西贝科, 冈特·塞德勒－斯塔尔, 德特莱夫·施米特, 英戈·蒂德, 塞扎伊·图尔克曼 申请人:西门子公司
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