电弧切换机电开关

电弧切换机电开关

本发明涉及一种接触器或断路器型电弧切换机电开关，包括至少一个固定触头和一个可动触头，这些触头是分离的并分别被设置在一固定导电部件上和一可动导电部件上。

如果一接触器与在诸如向负载供电的电路上的短路保护装置相串联，则闭合或事实上闭合的接触器触头上可能会出现过流。即使此时流过接触器的故障电流受到保护装置的限制，它仍然比接触器在正常情况下所遮断的正常电流大很多。若该故障电流造成触头的电动态打开，则所产生的电弧可伴随有在电弧的阳极和阴极端的固定和可动触头的局部液化，如果这持续1ms至2ms以上，就可在触头再次闭合时造成它们的粘合或焊接。

为了避免这种问题，在主触头的旁边采用了专门的电弧触头。另一种解决方案是提供用于使电弧向一灭弧室加速移动的装置。

本发明的一个目的，是提供一种用于防止在触头正常或电动态打开时在触头之间产生的电弧的滞留的简单方式，以促进预遮断电弧的触发(striking)和保持。

根据本发明，所述固定和可动触头部件具有与所述打开方向平行或基本平行的各自的第一和第二面，且所述两个面邻近所述触头并在它们之间在触头的一个闭合位置中限定了一个狭窄的电离缝隙，所述缝隙的宽度在触头开始打开时被保持为大体恒定，以使预遮断电弧沿基本垂直于所述打开方向的方向被触发。

主电弧和预遮断电弧短暂地共存，且主电弧很快消失，而足够长度的电离缝隙保证了预阻断电弧的继续存在。该缝隙的宽度最好小于临界电动态触头打开距离ec，该距离是这样确定，该距离为造成在这些触头再次闭合时有可能使之粘接或焊接的这些触头的基本上液化的距离。对低压开关，该缝隙的宽度最好约在1mm和3mm之间且该缝隙的深度被相应地确定且最好大于其宽度。

固定的电离面被形成在固定触头的一个J形部件中的一个凹口的壁上或附在其上。在该固定或可动触头部件上，可以可拆下地附有一个带有该电离面之一的金属(例如铜)零件。

以下结合附图对本发明的最佳实施例的描述，清楚地给出了它的特征和优点。

图1是带有根据本发明的电离装置的触头的示意表示。

图2至5表示了图1的接触器的触头的打开的不同阶段。

图6是固定触头部件的俯视图。

图7类似地表示了另一种固定触头部件。

图8至10表示电离缝隙的另一实施例。

图11至13表示图11装置的触头打开的各个阶段。

图14表示了电弧开关速度作为电离缝隙的宽度的函数的变化。

图1中所示意显示的接触器在一外壳10中包括用于沿X方向移动各极的接触桥(bridge)11。该接触桥，由一致动装置12通过电磁或手动而沿一个方向移动，并借助一回复弹簧沿另一方向移动。该接触桥或其可移动支撑由固定导向表面14导向，后者提供了沿着与X垂直的Y方向的一个小间隙和用于绕X方向转动的一个小间隙。

接触桥11在每一端附近带有一可移动接触台15并在每一端带有一直角直立部件即销16，后者带有与打开方向X平行的两个相对侧面17、18。

各可移动接触台15均与一固定接触台20相配合，后者由一与连接端22相连的固定触头支撑21所承载。该导电支撑21在此实施例中为J形的，以便于当触头打开时在它们之间产生的电弧沿Y方向的移动。通常用于沿Y方向吹电弧的装置用60示意表示。图1中只有右半桥得到了完全的表示。

固定触头支撑21具有凹口即孔23，当触头闭合时销16就啮合在该孔中；背对着触头的销16的表面17与凹口的相对表面24一同限定了一个电离缝隙25。电离缝隙25的宽度e最好在1mm至3mm之间，且其中间面P-P’与打开方向X相平行；触头附近的销16的表面18与凹口23的表面26一起限定了一个电离缝隙25a，该缝隙25a与缝隙25相连通且其宽度e大于缝隙25的宽度。销16的长度l在5mm和8mm之间，以确定缝隙的大致深度h，从而使电离缝隙能保持足够长的时间。缝隙的深度在任何情况下都大于其宽度。使销16和电离缝隙25位于接触台15、20的附近是有益的，从而使触头之间的初始电弧产生的等离子体能迅速传播到缝隙处。

凹口23可具有闭合的轮廓(图6)或开放的轮廓(图7)，且在后一种情况下它最好通过一个开口30与一遮断腔28相连通，遮断腔28带有一些电弧分离板29；开口30在支撑21中沿Y方向延伸。

销16可位于一金属耐磨零件40上，该金属耐磨零件用固定装置41(图8)可替换地装在接触桥上。此零件可是铜的，但最好是钢的。该销也可是图8中用虚线所示的防闪络角形件42的一个延伸部件，从而使在电离缝隙中触发的预遮断电弧能沿着X方向沿零件40迁移到防闪络角形件42的上部。

图9表示，连接的金属零件40可是U形的并带有固定到接触桥上的一个分支43和另一分支44；分支44既限定了电离缝隙的面17，又限定了一防闪络角形件45。

图10的实施例是有利的，因为其总体结构紧凑并包括一平整的固定接触支撑21。可移动接触桥11在每一端具有沿着触头打开方向的直立部分50，这与传统的防闪络角形件类似，但因而具有与X方向平行的面51。一个可互换的金属开关零件53通过固定装置52固定到平整支撑21上；零件53是J形、L形或U形的并具有与X方向平行的分支54和与Y方向倾斜或平行的分支55。分支54具有与X方向平行的表面56，以便与面51一起限定恒定宽度约在1mm和3mm之间的电离缝隙，而且分支54以直角直接与固定触头支撑21相接合；电弧流所流过的零件53的部件完全在电离缝隙25的中间平面P-P’与接触台相对的一例上。

图1的装置的运行可借助图2至5来解释。在触头的闭合位置(图2)，销16嵌入凹口23中。在正常或电动态触头打开开始时(图3)，一电弧A1在接触台15和20之间触发。当这些触头之间的距离接近值e时，一预遮断电弧A2在面17和24之间的电离缝隙25和/或缝隙25a中触发；电弧A2沿着Y方向延伸。随着触头的继续打开，电弧A1、A2共存并且电弧A1随后逐渐消失，因而只剩下电弧A2(图4)；缝隙宽度e、销16的长度l和相应的缝隙深h的选取值，对于迅速而可靠地达到这种替换是关键的。随后(图5)，电弧A2移动到A’2，离开电离缝隙25，并随后跳到或迁移到灭弧板29(A3)。用在图1中示意显示的传统电弧吹除装置60帮助使等离子体向缝隙25传播，并使预遮断电弧A’2向灭弧室28传播。这些装置可包括电流供给器11、21、环绕接触区域的U形磁路等等的形式。

结合图10至13解释图10的装置的运行。

在触头开始以额定电流或故障电流(图11)打开时，一电弧A1在接触台15、20之间触发，紧接着在扩散到宽度为e的缝隙25中的等离子体的帮助下，沿着Y方向的一预遮断电弧A2在竖直面51、56之间触发。随着接触台15、20之间的行程增加电弧A1消失但电弧A2由于间隙e的暂时保持作用而保持足够的时间。电弧A2随后迁移到电弧A’2(图12)，且其与J形开关零件53的分支55接合的端部向着该分支的自由端移动(图13)；结果，电流57沿着与X相反的方向流动，这有利于电弧A’2的吹除。

零件53的结构本身可得到各种已知方式的修正，以减弱这种吹除作用，例如借助侧凸缘58(图13)。电弧A’2最后被转到灭弧板上(A3)。

图14解释了在一低分布电压装置中作为以毫米为单位的电离缝隙宽度的函数的电弧A1的电弧切换时间t，即直到台15和20之间的电流完全消失的时间。

在根据本发明的装置中，除了减少了高电流下电动态排斥时的触头粘合之外，减小了AC4型遮断操作中的触头磨损并减小了接触电阻变化。