电开关装置

本发明涉及一种电开关装置，它包括：一个其上安装有一对活动触头的 活动的接触元件；一对固定的接触元件，在这对元件上分别固定安装有固定 触头；一个一次电磁传动装置，它包括一个固定铁心、一个活动铁心和一个 线圈，线圈与固定触头中的一个串联连接；一个二次电磁传动装置，它包括 一个磁轭、一个电枢和一个绕组，通过一个传动环节接通或切断负载电流。

这样一类开关装置在德国专利文献DE 41 04 533 C2中也已公开。开关 上设置的是一个所谓的n式触发器作为辅助磁系统，在它的电枢上固定安装 着一根推杆，当出现过电流时，推杆撞击触头。由此，可以防止触头因过电 流而产生熔接，当出现过电流时，因电流引起形成电弧，触点或多或少被分 开。推杆穿入管状结构的接触桥形接片支架的圆柱体空腔中，它通过一受主 磁系统作用的杠杆而被操纵，以接通和切断负载电流。在此，辅助磁系统位 于接触装置的下方，使得推杆的轴线与接触桥形接片支架的纵向中心轴在一 条直线上。主磁系统位于辅助磁系统的旁边，就是说，它被安置在接触桥形 接片支架纵向中心轴的一侧。

专利公开号为DE-OS 28 48 287的专利公开了一种磁性开关，在这个 开关上，用于接通和切断负载电流回路的触头在出现过电流时能被快速断 开。这种磁性开关是一个对过电流敏感的装置，其具有一导通负载电流的线 圈和一个安装着撞针的磁性铁心。一电磁铁通过触头接通和切断负载电流， 为此它的电枢经由一磁力存储器与一个纵向运动的传送机构联接，这样，在 电磁铁励磁期间，该传送机构执行一纵向运动，同时，那个固定安装在一个 活动触桥上的活动触头便从固定触头上抬起。当出现过电流时，磁性开关的 电枢作用于弹力存储器，致使弹簧力以冲击的方式加速传送机构的运转，并 把两个触头彼此拉开，以避免熔接。电磁铁的能量传递也可通过一根在由磁 性开关控制的传动装置中运行的推杆来实现。

本发明的目的在于改善上述类型的开关装置，通过避免与过电流有关的 电弧来排除触点的熔接。

本发明的目的是这样实现，即将传动环节设计成具有机架窗口的接触桥 形接片支架，可活动的接触元件可容纳在机架窗口内，接触桥形接片支架无 需杠杆式中间连接就可与电枢耦合；使一次传动装置的活动铁心固定在接触 桥形接片支架上，并向这个活动铁心施加与负载电流成正比的力，该力经由 接触桥形接片支架闭合住两个触头。

本发明的有利的改进结构在于，把一次传动装置与二次传动装置彼此同 轴地排列布置，使之具有一条共同的力作用线，该作用线与接触桥形接片支 架的对称轴在一条直线上。这样带来的优点是：只有纵向力在起作用，而且 能够无损耗地全部发挥出来，也就是说，可避免比如在转向杠杆部件上通常 产生的那种摩擦损耗。

如果接触桥形接片支架包括两个能在一个方向上彼此相对运动的部 件，那么就有可能做到：当二次传动装置的磁路处于封闭状况时，由于一次 传动装置的力作用，接触桥形接片支架能够缩短，从而提高活动触头向固定 触头上施加的压力。

比较有利的是，触点支架的部件是一个固定在第二传动装置的电枢上的 触点支架板和一个通过一弹簧与此触点支架板耦合的触头支承拱顶。前述的 接触桥形接片支架的缩短可以这种方式和方法简单地实现。

进一步被证明有利的是，触头支承拱顶具有一个机架窗口，其中，可活 动的接触元件通过一个接触弹簧向固定触头方向预加应力，此外还应设置一 块压板，用于限制弹簧压缩时可缩短的弹簧行程。采用这种结构得到的结果 是：当出现过电流时，一次传动装置的附加力直接经过触头支承拱顶和压板 起到使活动触头向固定触头加压的作用。在此情况下，接触弹簧的力作用也 就不再如同通过一次传动装置来接通那样具有决定性意义了。

另一个有利的解决方案在于：使接触桥形接片支架与活动铁心在同一运 动方向上彼此相对运动，活动铁心上配置一根推杆，该推杆穿过接触桥形接 片支架的轮廓，当出现过电流时，该推杆经由接触元件将两个触头彼此扯 开。这种实施方式可用简单的方式得以实现，它是上述技术方案的一种变 型，上述技术解决方案是一种采用动力学上的增大接触压强来达到防止熔接 的方法，而这后一种解决方法则是通过撞击活动的接触元件来避免熔接的发 生。

下面借助于附图所示两个实施例对本发明作进一步的详细说明，附图 中：

图1所示为处于断开状态下的利用动力学上的增大接触压强方法防止熔 接的电开关装置；

图2示出图1所示电开关装置处于接通状态；

图3所示为通过撞击接触桥形接片而达到避免熔接的电开关装置。

图1示出按照第一种实施形式的电开关装置1带有一个在灭弧室2内的 接触装置3，4，5、一个控制接触装置的主磁系统16和一个位于接触装 置3，4，5与主磁系统16之间的辅助磁系统22，23，24。主磁系统16 和辅助磁系统22，23，24设计成电磁传动装置。比较有利的是，辅助磁 系统设置在主磁系统16的力的作用线内，这样与现有的以转向杠杆工作的 方式不同，这两个磁系统能在无需转向杠杆进行中间连接的情况下毫不延迟 地发挥它们的作用。此外，放弃使用转向杠杆还意味着可实现通常力求达到 的减少构件的目的。

图1示出用于一个相位的系统。对于其他相位，该系统结构基本上相同， 所以关于这个相位的说明对其他相位也适用。

接触装置3，4，5包括一个活动的接触桥形接片3，作为活动的接触 元件在其彼此相对的两端分别有一个活动触头4。该活动触头4被安设在一 对固定触头5的相对侧。固定触头5总是与一个固定安装在上半部壳体8内 的壳体凸缘7上的接触元件6相联接。

接触桥形接片3插在一个设计为两部分的棒状的接触桥形接片支架的机 架窗口9内，接触桥形接片支架基本上由一个触头支承拱顶10和一个触头 支承板11组成。该触头支承拱顶10在图1中的上部通过一个作为主要接触 弹簧的螺旋弹簧12得以固定。在此，图1中的处于一个导向装置13之内的 触头支承拱顶10和接触桥形接片3由于螺旋弹簧12的作用而被向下预加应 力。在以成组方式排列的用一种磁性金属材料制成的灭弧板14中的一对被 彼此相对地置于接触桥形接片3的两侧，用以熄灭在活动触头4与固定触头 5之间由于触头分离而出现的电弧。

辅助磁系统包括一个由两个U形铁片22构成的固定铁心、一个线圈23 和一个作为活动铁心的电枢24。

按照图1，作为驱动与操作机构的主磁系统16位于下半部壳体15之中， 它设计为电磁铁，该电磁体基本上包括一个固定铁心17、一个活动电枢18 及一个未示出的线圈或绕组，为操纵开关装置，通过一控制电路可加载一电 流在线圈上。

图2示出处于接通状态，即有电流流过的本发明开关装置1。下面借助 图1和图2对开关装置的作用加以详细说明。

当控制主磁系统16时，图1中的电枢18向下方运动并占据图2中所示 出的位置。在这一下降运动的同时，接触桥形接片支架10，11由于耦合也 被带动一起向下运动，其中接触弹簧12在活动触头4抵靠在固定触头5后 几乎被压缩一个弹簧行程，该弹簧行程相当于图1所示处于电流状态的开关 装置1中的空气间隙27。

这里产生一个问题，即随着负载电流的增大，使触头4，5彼此分开的 力量在增强。触头4，5被分扯开会带来不期望的结果，即产生电弧，随之 导致触头4，5的温度升高，并可能使触头4，5之后发生熔接。随着总电 流路径中负载电流的增大，在本开关装置1中，为解决这一问题，就要用辅 助磁系统22，23，24来增强接触点上的力。这点通过辅助磁系统的电枢 24连同触头支承拱顶10往图1中所示的主磁系统16的方向施加一个力来实 现。在这一过程中，触头支承拱顶10通过压块26直接把接触桥形接片3向 下方压去，这时，如上所述，接触弹簧12已经被压缩了几乎相当于空隙27 的距离。这样带来的结果是：当因出现过电流由辅助磁系统22，23，24 产生的附加力被直接传递到活动触头4与固定触头5之间的接触部位上，而 在正常负载电流情况时通过接触弹簧12基本上只产生较小的接触压力。为 了使上面所说的辅助磁系统22，23，24的附加力量完全发挥出来，触头 支承拱顶10可以在弹簧21的中间作用下相对于触点支承板11移动。

与图1所示实施形式不同的是，压块26也可在触头支承拱顶10中机架 窗口9的上边缘面28上形成，相应地螺旋弹簧12突出压块26的下端上述 空气间隙27的距离，这样做在原则上不会改变它的作用原理。

图3所示为处于接通状态的开关装置1的第二实施形式，在很大程度上 与图1和图2所示开关装置1的第一实施形式相一致。就这点而言，对相同 的组成部分这里就不必一一赘述了，对它们也只标上与图1，图2中相同的 附图标记。

在第二种实施形式中主要的改动之处是接触桥形接片支架的结构。这种 接触桥形接片支架虽然同样也由一个触点支承板11和一个带有为容纳接触 弹簧12而设的机架窗口9的管状触头支承拱顶10，但却没有压块，所述触 头支承拱顶10与触头支承板11彼此相互固定连接，比如用螺栓，或粘合， 或焊接。辅助磁系统的电枢24活动地支承在触头支承拱顶10的圆柱形空腔 19内，而且其上端安装有一根推杆29或撞针。当因过电流或短路电流产生 触发时，该推杆29或撞针可推入机架窗口9内。围绕该推杆29的是一个复 位弹簧30，它的一侧边支撑在圆柱形空腔19内的一凸缘31上，另一侧边 作用在电枢24上。

在第二种实施形式的技术解决方案中，通过在产生过电流和短路电流时 撞击活动的接触桥形接片3来实现力求达到的无熔接。推杆29的作用相应 在于，由于过电流作用，推杆29通过辅助磁系统22，23，24的力作用与 电枢24一起向接触桥形接片加速并向上撞击接触桥形接片3，使得两个触 头4，5彼此被扯开。同时，复位弹簧30被压缩。根据复位弹簧30的强度， 可有针对性地变化利用推杆29的冲击作用。

在正常状况下通过主磁系统16切断负载电流，触头4，5由此被扯开 时所产生的电弧由灭弧板14来吸收并加以冷却，并由此在交流电过零点时 最终熄灭。

当出现过电流时，触头4，5通过辅助磁系统22，23，24的推杆29 同样被分扯开，这样又再次产生电弧。这些电弧被灭弧板14吸收，使得电 弧电阻增大，由此使短路电流随之受到限制，短路电流随后被一个未示出的 断路器或断路开关切断。