技术领域

本发明涉及一种具有各接触器复式运动的高压电气开关设备。

                         背景技术

已知用于高压和特别是超高压的各种带荷开关设备、开关、断开器或断 路器，包括两个可分离的对中接触器和一部促使两接触器之一相对于另一作 平移运动的操纵机构。

在文件FR1448854中提出了在一密封封套中配置了两个平移运动的接 触器。第一接触器由操纵机构驱动并配有一装置用于驱动第二接触器以造成 在开断行程的起始处两接触器的均匀移动，以致两接触器不会立即分离。强 制闩锁装置可使两个接触器在其行程中的一预定位置处分离，以及一复位弹 簧促使第二接触器回到其初始位置而第一接触器在两接触器已经分离之后 继续其行程。一此类装置显现了如下优点，即对于一给定分离行程来说增大 各接触器分离速度以便迅速地加长在各接触器发生分离的时刻出现在各接 触器之间的电弧。但是这需要一有力的驱动机构，由于后者必须在开断行程 的起始处实现对复位弹簧的压缩。其次，分离之后第二接触器的行走完全独 立于第一接触器的行走，由于在分离位置之外两接触器之间不再有任何机械 联系。万一使第二接触器返回到其静置位置的复位机构失灵，第二接触器可 能保持卡住在其中间分离位置上，而第一接触器由驱动机构驱动到其开断位 置。在此情况下，驱动机构显示了分开位置，而事实上分开距离是不被关注 的。

一种包括一充满介电气体的密封封套的电气开关设备在文件HS 3896282中得以描述。第一和第二可动的接触器设置在封套之中并通常彼此 接合以允许电流流动。为了解开两接触器并中断电流，带有多个连杆和一曲 柄的机构能使两接触器以相等速度相对于封套在相反方向上同时被驱动。分 离速度大于只是允许两接触器之一运动的开关设备中的分离速度。其次，连 杆与曲柄机构在所有时刻在第一与第二接触器之间形成一种机械联系，以致 第二接触器的位置总是连系于第一接触器的位置并连系于驱动机构的位 置。不过，所需的能量，特别是在解开的起始处，是很大的，由于由两接触 器构成的两可动质量始终必须被驱动。此外，此装置不包括任何一些起弧接 触器，这就使它不适用于高性能的开关。最后，复位机构各连杆在密封封套 内侧会产生空间问题。

一种高压电气开关，包括充满一种介电气体并装放可动接触器装置和一 静止接触装置的密封封套，阐明在文件EP 313813之中。可动接触装置包括 彼此牢固地接合的一永久接触器和一起弧接触器以及一固定于永久接触器 的一由绝缘材料制成的联接器。可动接触装置由一驱动机构沿轴向驱动在封 套中作平移。静止接触装置包括一相对于封套固定的永久接触器和一沿轴向 滑动在与静止的永久接触器形成电气接触的一滑动接触器之中的起弧接触 器。一带有一链轮和一冕状轮的传动机构能使可动接触装置的平移运动传递 给静止接触装置的滑动起弧接触器。静止接触装置的起弧接触器具有管状， 以致当开关被闭合时可动接触装置的起弧接触器深深地伸进静止接触装置 的起弧接触器中。当发生开关的开断时，可动的永久接触器在各起弧接触器 离开之前离开静止的永久接触器。当发生各起弧接触器的分离时，后者以一 为可动永久接触器相对于静止永久接触器的速度的两倍速度彼此相对地被 驱动。这一装置能使运动质量受到限制，由于各永久接触器之一相对于封套 保持静止不动。不过，它的确需要一部具有很大行程的驱动机构，由于在解 开位置上各永久接触器之间的分开距离只是由可动永久接触器的位移而实 现的。

一种从先前一些设备发展而来的设备在文件DE 19631323中得以描 述。此开关包括一第一接触装置和一第二接触装置。第一接触装置包括一永 久接触器、一起弧接触器和一由绝缘材料制成的联接器，构成一直接由一驱 动机构推动的单体总成。第二接触装置包括彼此牢固地接合在一起的一永久 接触器和一起弧接触器。第一接触装置的起弧接触器的运动借助于一传动机 构被传递给第二接触装置，传动机构包括一运动反向杠杆、一铰接在联接器 上和杠杆上的第一连杆和一铰接在第二接触装置上和杠杆上的第二连杆。当 开关的解开发生时，各起弧接触器以相反速度分离开来，这些速度的模数是 相等的。运动质量很大，由于它包括了两个起弧接触器和两个永久接触器。 驱动机构需要相应地定出尺寸。各种重要的断路试验之一是一种低强度容性 电流断路试验。为断开这种电流，各起弧接触器之间的距离必须从出现分离 的一刻起迅速增大，同时断开短路电流，而只要在各接触器之间达到的距离 小于一个电流串周期并等待电流越过零点就行了。装置不能使动能在此情况 下被优化。

一种包括一第一接触装置和一第二接触装置的开关在文件US 5578806 中得以描述。第一接触装置包括一永久接触器、一起弧接触器和一由绝缘材 料制成的联接器，构成一直接由驱动机构推动的单体总成。第二接触装置包 括彼此牢固地接合在一起的一永久接触器和一起弧接触器。第一接触装置起 弧接触器的运动借助于一传动机构被传递给第二接触装置，传动机构包括一 传动嵌齿轮、一牢固地接合于联接器并啮合于嵌齿轮的冕状轮和一连杆，后 者一方面铰接在嵌齿轮周边的一点处并另一方面铰接在第二接触装置上。传 动机构是非线性的，这使得可能当发生各永久接触器的分离时在运动的起始 处施加一低速在第二接触装置上，以便当各起弧接触器分离时增大速度，并 随后在解开行程的结束处减低速度。因此能够断开容性电流而不耗费过多的 驱动能量。不过，此装置不能使系统的动能被优化。

文件EP809269描述了一种设备，包括：第一接触装置，其由一永久接 触器、一起弧接触器和一绝缘联接器构成，后者构成一直接由一驱动机构驱 动的单体总成；第二接触装置，其包括一静止永久接触器、一起弧接触器和 一介电屏蔽。一传动机构把联接器联接于第二接触装置的起弧接触器。此传 动机构包括一运动反向杠杆；一连杆，把杠杆连接于起弧接触器；以及一直 杆，固定于联接器并在杠杆的一直槽之中滑动。传动机构是在以下意义上是 非线性的，即联接器的速度与第二接触装置起弧接触器的速度之间的比值不 是常数。不过，遍及解开行程，联接器的速度保持比第二接触装置起弧接触 器的速度大得多，同时牢固地接于联接器的、也包括第一接触装置的运动质 量要比牢固地接合于第二接触装置的起弧接触器的运动质量大得多。总的 说，机构的动能在解开期间是未经优化的。

文件FR 2491675描述了一种气体自爆和自压型断路器，包括：第一接 触装置，其由一永久接触器、一起弧接触器和一绝缘联接器构成，后者构成 一直接由一驱动机构驱动的单体总成；第一接触装置，其包括一静止永久接 触器和一起弧接触器。一传动机构把联接器联接于第二接触装置的起弧接触 器。第一接触装置形成一圆筒，通过一些小直径孔眼朝向联接器并通过由一 固定的活塞封闭在相反一侧上，以便构成一可变容积的熄灭腔室。当第一接 触装置移动时，活塞进入熄灭腔室而腔室的容积减小。在解开的起始处，只 要第二起弧接触器堵住联接器的小孔，第一接触装置的移动就使熄灭腔室中 的压力增大。一当各起弧接触器分离，第二起弧接触器就放开联接器的小 孔。电弧熄灭腔室的容积继续减小而经由小孔从熄灭腔室中逸出的各种气体 有助于熄灭出现在各起弧接触器之间的电弧。在强电流时解开的情况下，电 弧熄火必须继续，以便不断地把包含在熄灭腔室之中的较冷的各种气体引向 电弧直至后者被熄灭。换句话说，活塞的作用遍及解开动作的全过程都是必 要的。因此，第一接触装置相对于活塞的速度必须充分，以便熄灭腔室之中 的压力保持大于联接器位置处的压力。在该文献中，已经提出提供一种传动 机构而给予支承联接器的接触器一个速度，该速度低于或等于不支承联接器 的接触器的速度，以便减小系统的动能。速度比值在开断行程期间保持不 变，这非常适合此类断路器的各种需要，并特别适合于通过压缩熄灭腔室而 连续地使电弧熄火的要求。不过，难以把该文献教导的内容转置于一种包括 一压缩活塞的断路器。在此情况下，事实上必须获得很大的活塞速度，以便 一方面在开断行程的起始处迅速地增大电弧熄灭腔室之中的压力，而另一方 面在开断行程的结束处比较有效地使电弧熄灭。由于活塞通常牢固地接合于 支承联接器的接触器上，所以正是活塞来施加联接器的速度。

                         发明内容

本发明的目的因此是克服当前技术的各种缺陷，以便提出一种高压开关 设备，其带有压缩效应、具有高性能和使得能够在一较小容积内并用较低的 工作能量获得快速和可靠的开断。

根据本发明，此目的是借助于一种高压带荷电气开关设备在一充满一种 高介电强度气体并确定一几何参照轴线的密封封套中来实现的，此设备包 括：

固定支座，界定一压缩容积，

第一接触装置，相对于支座可动并包括：

第一永久接触器，

联接器，由电绝缘材料制成，牢固地接合于第一永久接触器上，

活塞，牢固地接合于第一永久接触器并在支座之中滑动，以便与联接器 一起限定一电弧扩展容积并将电弧扩展容积与压缩容积隔开，活塞配备一排 放阀用于从压缩容积排放到电弧扩展容积，此阀当压缩容积中的压力成为大 于电弧扩展容积中的压力时开通，

第一起弧接触器，牢固地接合于第一永久接触器并伸进电弧扩展容积 中；

第二接触装置，包括相对于封套可动的一第二永久接触器和一第二起弧 接触器；

驱动机构，以沿着参照轴线作轴向平移运动的方式，把第一接触装置从 一闭合位置驱向一开断位置，通过一个第一和第二永久接触器的过渡分离位 置P2，在此处第一和第二永久接触器彼此失去接触，以及通过一个第一和第 二起弧接触器的过渡分离位置P3，居于第一和第二永久接触器的过渡分离位 置P2与开断位置之间，在此处第一和第二起弧接触器彼此失去接触；

传动机构，在联接器与第二起弧接触器之间构成一永久运动连系以便把 联接器的运动传递给第二起弧接触器，传动机构是当第一接触装置以一具有 模数V1的速度在第一方向轴向移动时，第二起弧接触器以具有与模数V1成 一比值V2/V1的模数V2的速度在相反方向上顺着参数轴线作平移运动，比值 V2/V1是根据第一接触装置相对于封套的位置以如下方式变化的，即

比值V2/V1保持低于0.5的数值，只要第一接触装置是在闭合位置与第 一标号位置P1之间，后者居于闭合位置与第一和第二起弧接触器过渡分离位 置P3之间，

比值V2/V1当第一接触装置通过居于第一和第二永久接触器过渡分离位 置P2与开断位置之间的第二过渡标号位置P5时通过大于1的最大值，

比值V2/V1保持低于0.5的数值，只要第一接触装置是在一第三标号位 置P7与开断位置之间，其中所述第三标号位置P7位于第二标号位置P5与开 断位置之间。

装置的可靠性源自以下事实，即由传动机构实现的运动连系是永久的， 以致第一接触装置的位置和操纵机构的位置提供给第二起弧接触器位置一 个如实的图像。

闭合位置与第一过渡标号位置之间所采用的速度比值能使较重的第一 接触装置在发生各起弧接触器的分离之前正好在开断的起始处被迅速加 快。这因此能使所有可供利用地能量致力于驱动活塞，后者动作起来而压缩 包含在压缩容积之中的气体。一旦压缩容积之中的压力增大，排放阀就开断 而能使电弧扩展容积之中的压力也增大。当发生各起弧接触器的分离时，电 弧扩展容积之中的压力已经很高了，这有利于断开容性电流。事实上已知， 在一给定气态介质中在不同电势下带电的两个电极之间的击穿电压，亦即为 在所考查的气态介质中在两个电极之间产生电弧所需的最低电压，根据帕申 定律所给出，是气体压力与分开两电极的距离之乘积的函数，还已知，在一 最小数值之上，这一函数随压力与距离的乘积而增大。通过增大电弧扩展容 积之中的压力，击穿电压因此被增大而各起弧接触器之间的电弧断损得以防 止。

当第一接触装置通过第二过渡标号位置时所采用的速度比值能使可动 组件的能量在某一时刻显著减少，此刻活塞所获得的速度是足够的并可用于 迅速增大隔开各起弧接触器的距离。的确，如果我们一方面考查由牢固地接 合于第一接触器的各运动质量构成的第一可动组件，而另一方面考查由牢固 地接合于第二起弧接触器的各运动质量构成的第二可动组件，我们就可看 到，第一可动组件具有大于第二可动组件的质量M2的质量M1。这一点可由 以下事实予以解释，即第一接触器一方面牢固地接合于联接器而另一方面牢 固地接合于驱动机构的一部分。通过采用第二接触器的速度V2超过第一接触 器的速度V1，全部可动质量的动能得以减小。从而一具有极好能量效率的分 离速度V1+V2得以获得。这种配置特别有用于防止在一容性电流断开试验情 况下的电弧断损。

当第一接触装置通过第三过渡标号位置时采用的速度比值再次能使在 开断行程的结束可供利用的所有动能致力于联接于活塞的第一接触装置，以 便促进在联接器位置处的电弧熄火，这对于断开超载电流是很重要的，以及 能使当断开完成时受热和弄脏的气体为洁净的新鲜气体所代替。

优选的是，第二标号位置P5位于第一和第二起弧接触器过渡分离位置P3 与开断位置之间。这种选择能使装置的动能在接触行程中选来用于熄灭连接 于容性电流的电弧的地方精确地予以优化。

优选的是，V2/V1的最大值大于1.5。各起弧接触器的相对速度的增大因 而进一步得以促进。

优选的是，第二永久接触装置和第二起弧接触装置彼此牢固地接合在一 起。这种解决方案与一种其中只是第二起弧接触器为可动的解决方案相比， 事实上的确具有在总体上增大系统运动质量的效果。不过，考虑到所追寻的 各种效果，这种附加的运动质量并不表现为是有害的。机构的最佳效率事实 上是对于一等于传动机构每一侧上可动组件质量的比值的速度比值V2/V1而 获得的。如果第二接触装置可动组件的质量M2很低，比值M1/M2将会很高 并在实践中难以实现这样一种传动机构，即其结构简单而且可确保这样一个 最大传动比而同时确保在行程的起始和结束处较低的传动比值。

最好是，第一接触装置与联接器一起构成一具有质量M1的第一可动组 件，第二永久接触装置和第二起弧接触装置构成一具有质量M2的第二可动 组件，以及当第一接触装置通过第一过渡标号位置时，速度比值证实了关系 式： $0.8\frac{M_1}{M_2}\le \frac{V_2}{V_1}\le 1.2\frac{M_1}{M_2}.$

希望的是，比值V2/V1的最大值尽可能接近比值M1/M2，以使在各起弧 接触器的高速分离阶段使系统的动能最小。优化的情况是，当第一接触装置 通过第一过渡标号位置时，速度比值证实了关系式： $\frac{V_2}{V_1}=\frac{M_1}{M_2}.$

根据一个实施例，传动机构包括：

凸轮，围绕一相对于封套固定的几何轴线作枢转并包括一曲线轨道，

滑块，牢固地接合于第二起弧接触器并结合轨道一起运作，以及

连杆，铰接在齿轮上和一牢固地接合于联接器的一部分上。

通过合宜地选择曲线轨道的形状，开断和闭合行程期间所需的一些速度 比值可以非常简单地得出。

根据另一实施例，传动机构包括：

凸轮，围绕一相对于封套固定的几何轴线作枢转并包括一第一曲线轨道 和一第二曲线轨道，

第一滑块，牢固地接合于第二起弧接触器并结合第一轨道一起运作，以 及

连杆系统，牢固地接合于联接器并包括一第二滑块，结合第二轨道一起 运作。

此机构具有能够直接导引连杆系统的优点。

有利的是，联接器包括一颈部，该颈部为从电弧扩展容积流向封套内侧 一气体膨胀容积的气流构成一第一气流通路，此第一通路至少部分地由第二 起弧接触器使之闭合，只要第一接触装置是在闭合位置与一第四过渡标号位 置P6之间，而后者位于第一和第二起弧接触器的过渡分离位置P3与开断位 置之间。

最好是，此设备包括一第二气流通路，用于封套的电弧扩展容积与气体 膨胀容积之间的气流，此通路配备一延迟阀，只要第一接触装置是在闭合位 置与一第五标号位置P4之间，此阀即保持封闭，而第五标号位置P4位于第 一和第二起弧接触器的过渡分离位置P3与开断位置之间。两条气流通路处于 竞争状态，能使气体喷出速率得以增大。在各起弧接触器的分离之后，此阀 能使此气流通路在开通的起始可精确地确定。各起弧接触器的分离与阀的打 开之间所经过的时间间隔被利用来继续由活塞和当各起弧接触器分离时在 后者之间引出的电弧所联合造成的气体膨胀容积之中的压力增大。有利的 是，第四标号位置P6位于第五标号位置P4与开断位置之间。换句话说，在 实现机构的开通顺序时，第二路径的开通先于第一路径的开通。优选的是， 第二标号位置P5位于第四标号位置P6和第五标号位置P4的附近。

根据优选实施例，第一起弧接触器包括一管筒而气流通路通过此管筒。

                       附图说明

其他一些优点和特点从本发明各具体实施例的以下说明中会更加显而 易见，这些实施例只是作为一些非限制性的范例而提出并表明在所附各图之 中，图中：

图1表明在开断位置上的、符合本发明第一实施例的一种断路器的示意 图；

图2表明在开断位置上的图1中断路器的顶部轴向截面图；

图3表明在开断位置上的图1中断路器的底部轴向截面图；

图4表明在闭合位置上的图1中断路器的顶部轴向截面图；

图5表明在闭合位置上的图1中断路器的底部轴向截面图；

图6示出关于一接触装置位置的不同速度的曲线图；

图7表明本发明第二实施例的一细节。

                     具体实施方式

参照图1～5，一种高压断路器，在此情况下为一种设计用于超过36KV 电压的断路器，可以看出浸入在充满一种介质强度气体如六氟化硫(SF6)的 封套10之中，并包括：由一操纵机构14推动的第一接触装置12；联接器16， 其牢固地接合于第一接触装置12；以及第二接触装置18，其借助于一运动 传动机构20可动地联接于联接器16。封套10使得可能确定一固定的几何参 照轴线22而构成各运动零部件的移动轴线。

第一接触装置12，在图2和4中可详细看到，包括管状圆筒形永久接触 器24和同轴线地配置在永久接触器24内侧的起弧接触器26。起弧接触器26 也是管状的并在其自由端部处配置一排列成状为花冠的各触指组成的一拉 入式郁金香花瓣状接触器28。永久接触器24本身配有一圆筒形终端拉入式 接触器垫板30，使它能够结合第二接触装置18而工作。起弧接触器26和永 久接触器24彼此牢固地接合并由操纵机构14一起驱动。

联接器16由一零件构成，后者由绝缘材料如特氟隆制成，使得可能在 出现电弧时脱气。它固定在永久接触器24的一内部表面上并置于永久接触 器的圆筒形终端拉入式接触器垫板30与起弧接触器的郁金香花瓣状接触器 28之间。联接器制有一隔开两个扩孔而成的凹槽34、36的颈部32。

永久接触器24的终端拉入式接触器垫板30由一滑动接触壁板38的一 圆筒形外部周边表面予以延伸；壁板38沿轴向在一圆筒形捕集器40的内侧 滑动，该捕集器40相对于用作接触装置12的支承和导引件的封套10而被 固定；捕集器40配有一滑动接触圈41，用于当永久接触器24发生移动时造 成永久接触器24与捕集器40之间的电气接触。圆筒形捕集器40限定了由 一圆筒头盖44严密密封起来的内部压缩容积42。永久接触器24在其伸进捕 集器40的轴向端部处配置一活塞46，该活塞46把压缩容积42与一由永久 接触器24的圆筒形壁板38并在其对置于活塞46的轴向端部处由联接器16 沿径向予以约制的电弧扩展容积隔开。活塞46配有排放阀50，一当压缩容 积42中的压力变得大于电弧扩展容积48中的压力时即行开断。活塞46牢 固地接合于永久接触器24和起弧接触器26上并形成永久接触器24与起弧 接触器26之间的一条电流通路。起弧接触器26形成穿过活塞46和圆筒头 盖44的管筒52，并凸起在由密封起来的封盖10予以约制的气体膨胀容积54 的内侧。气体膨胀容积54占据了封套中所有可供使用的空间，直至扩孔而 成的凹槽36。管筒52的端部固定于构成驱动机构14的输出部分的直杆56 上。各侧向孔口58制成在管筒52的端部，以致在电弧扩展容器48与气体 膨胀容积54之间形成一条气体流动通路60，通过管筒52的内侧。不过，牢 固地接合于用作延迟阀的圆筒头盖44的闭锁套筒61，在示于图4之中的闭 合位置上严密地盖住各孔口58。

圆筒头盖44配有一充灌阀62和一泄放阀64。充灌阀62当压缩容积42 中的压力低于气体膨胀容积54中的压力时实现从气体膨胀容积54到压缩容 积42的连通。当压缩容积42与气体膨胀容积54之间的压差大于由阀门64 的一复位弹簧66所确定的泄放临界值时，泄放阀64实现从压缩容积42到 气体膨胀容积54的连通。

第二接触装置18，在图3和5中可以看到，由一第二永久接触器70和 一彼此牢固地接合起来的第二起弧接触器72构成。永久接触器70由一多孔 的金属管件构成，其一自由端配有一状为各郁金香花瓣形触指的接触抓手 74。永久接触器70沿轴向在一配有一滑动接触器76的固定捕集器74之中 滑动，当永久接触器70产生移动时造成永久接触器70与捕集器74之间的 电气接触。第二起弧接触器72构成一金属触指78，具有与联接器颈部内径 一样的内径，由一金属直杆80予以延伸。起弧接触器72和永久接触器70 借助于同样确保两接触器70、72之间电流流动的沿直径横杆82而彼此固 定。

运动传动机构20包括一枢转复位凸轮84，结合起弧接触器72的直杆 80的一轴向端部和一细小传递连杆86从事运作。凸轮84可围绕一垂直于参 照轴线22的固定的几何枢转轴89作枢转。连杆86铰接在凸轮84上和配装 在联接器16一轴向端部的冠座88上。起弧接触器72的轴向端部配有一滚 轮90，其具有一滑块的功能并与在凸轮84上制成的一条镰刀形状曲线沟槽 92所构成的轨道结合而运作。行走复位弹簧94的一端把横杆82和第二接触 装置18推压到闭合位置。

此设备以下面的方式运作：

在闭合位置上，在图4和5之中，第二永久接触器70的接触抓手74夹 住第一永久接触器24的外部周边30并形成一条通过第一捕集器40、滑动接 触器41、第一永久接触器24、接触抓手74、第二永久接触器70、滑动接触 器76和第二捕集器76的电流通路。构成第二起弧接触器72端部的触指78 深深地伸进第一起弧接触器26并堵住管筒52。第一起弧接触器26的郁金香 花瓣形触指接触抓手28夹住触指78并形成一条第一与第二捕集器之间的第 二电流通路。触指78堵住了由起弧接触器26形成的管筒52端部，以致容 放在管筒52之中的气柱被封住了。触指78还占据了颈部32的整个内部空 间，以致它也至少部分地在此位置处闭合了电弧扩展容积48。

当开断此设备时，操作机构14连续不停地把第一接触装置12从示于图 4和5之中的闭合位置驱向示于图1至3之中的开断位置。第一接触装置12 的运动借助于联接器16和传动机构20被传递给第二接触装置18。

为了比较精确地描述开断运动原理，表示第一接触装置12的速度(曲线 A)、第二接触装置18的速度(曲线B)、第二接触装置12的速度与第一接触 装置18的速度之间的比值(曲线C)对于示于X轴上的第一接触装置12相对 于捕集器40移动的各关系曲线示于图6之中。

凸轮84的形状是这样的，即在一第一阶段，第二接触装置18实际上保 持不动，以致驱动机构14的所有能量用于加速第一接触装置12的目的。换 句话说，如果我们考查第一接触装置12的速度模数V1和第二接触装置18 的速度模数V2，只要第一接触装置是在闭合位置与一在简图中由P1表示的 第一过度标号位置之间，比值V2/V1就接近于零，并在任何情况下小于0.5。 在P1以上，第一接触装置12到达永久接触器24、70的一个大致上处在它们 全部行程的10％处的分离位置P2。凸轮84已经枢转了几度，以致速度传递 比值V2/V1增大很快而超过1。当第一接触装置12到达一个它在该处离开第 二起弧接触器72的位置P3时，它已经走过了它的开断行程的大约30％而速 度比值超过1.5。各起弧接触器的相对分离速度，等于V1+V2，则是很高的。 比值V2/V1保持大于1.5大约0.5至3毫秒，使得能够发生起弧接触器26、 72的极高速分离，并且当第一接触装置到达一位置P5时通过最大值。只要 速度比值V2/V1保持大于1，较轻接触装置亦即不支承联接器16的第二接触 装置18的加快领先于较重接触装置亦即第一接触装置12的移动。在各起弧 接触器的这一分离阶段中，对于由机构14所提供的一给定的全部机械作用 力来说，这一倾向使得此可动组件的相对速度V1+V2可能被最大化。的确， 如果我们考查一个所涉及的机械系统的简化模型，最大速度的获得是由于： 即dV1＝-dV2

作为初步近似，最小作用力的获得是由于：

dW＝M1V1dV1+M2V2dV2＝0

其中M1是牢固地接合于第一接触装置12的各运动零件的质量，亦即， 作为初步近似，是永久接触器24、起弧接触器26、直杆56、联接器16和冠 座88的各质量的总和，而其中M2是牢固地接合于第二接触装置18的各运 动零件的质量，亦即永久接触器70、起弧接触器72和横杆82的质量。

然后我们得出：

M1V1-M2V2＝0

这等同于 $\frac{V_2}{V_1}=\frac{M_1}{M_2}$

这一简化模型，不考虑运动传动机构的各运动质量，因而表明，如果我 们想要使相对速度V1+V2最大化而使动能最小化，对我们有利的是使比值 V2/V1接近第一和第二接触装置的各可动组件的运动质量的比值M1/M2。实践 中，还包含联接器的第一可动组件的质量M1，总是大于第二可动组件的质量 M2。比值M1/M2将往往是较高的，大约1.5至2，以致将难以获得一个等于 各质量的比值的比值V2/V1。我们因此将在各起弧接触器分离之后几毫秒期 间内满足于一大于1.2，或者优选大于1.5的比值V2/V1。

传递凸轮84加工成形的方式是，当第一接触装置已经走过其开断行程 的大约50％时，速度比值V2/V1跌回1以下并迅速下降。当第一接触装置通 过一过渡位置P7时，速度比值跌回0.5以下，而且它在90％左右的开断行程 处成为零。

关于开断的这一纯粹运动学说明，使得可能分辨不同的阶段。

初始运动，在到达P1之前，使得可能把由驱动机构14发送的全部能量 给予第一接触装置12和把一种泵送效应迅速予以触发。一旦活塞的运动在 压缩容积42中生成比在起弧扩展容积48中更大的压力，排放阀50就开断 而位于压缩容积42中的气体就开始进入电弧扩展容积48。然后，随着接触 触指78堵住经由起弧接触器管筒52的逸出通路60和通过颈部32的逸出通 路，而电弧扩展容积48中的压力开始增大。

当永久接触器24、70在P2处分离时，通过永久接触器24、70的电流通 路被切断。不过，通过起弧接触器26、72的辅助电流通路由于触指78仍然 部分地被咬合在郁金香花瓣形触指式接触抓手28之中而继续存在，以致在 达到各起弧接触器的分离位置P3之前没有电弧引出在永久接触器24、70之 间。电弧扩展容积48中的压力继续增大。从位置P3向前，开断的继续主要 取决于当发生开断时流动在断路器之中电流的类型。在短路电流时的开断将 陆续地与在超载电流时的开断和在容性电流时的开断区分开。

当断路器在AC短路电流时开断时，一旦起弧接触器26、72分离开来， 一非常高能的电弧就出现在起弧接触器26、72之间并占据所有可供使用的 空间，以致电弧扩展空间48中的压力大为增加。

此外，电弧导致联接器16的气体生成材料的脱气而诱发电弧扩展容积 48中的压力更加增大。当发生起弧接触器26、72的分离时，延迟阀61仍然 盖住各小孔58，以致气体被关在电弧扩展容积48之中，更加促进压力增大。 在行进更多几厘米之后，各小孔58达到图6曲线的点P4而露了出来，而包 含在电弧扩展空间48之中的气体经由起弧接触器26的管筒52的内侧逸出 到气体膨胀容积54。一旦起弧接触器72已经向下移动到颈部32以下，在图 6曲线的点P6处，至今一直堵住颈部的触指78，就开通另一路径用于电弧扩 展容积48的各种气体通过颈部32流向气体膨胀容积54。不过，这些出口不 足以把电弧扩展容积48中的压力降低到任何显著的程度，以致电弧扩展容 积48中的压力超过压缩容积42的压力而排放阀50闭合。当开断动作继续 时，活塞46压缩位于压缩容积42中的气体，直至泄放临界值被达到为止， 超过此临界值，泄放阀64开断而使得保留在压缩容积42中的气被排除到气 体膨胀容积54，以致开断动作的继续不受阻碍。然后，电弧当电流越过零值 时熄灭。不过，电弧扩展容积48中的压力不会迅速下降而足以使得排放阀 50重新开断。在此工作模态中，因此电弧扩展容积48和压缩容积42保持分 开直至开断结束。当第一接触装置已经走过其开断行程的大约50％时，速度 比值V2/V1跌回1以下并迅速降低。

当断路器在AC超载电流时开断时，一旦发生各起弧接触器的分离，一 高能电弧即在位置P3处出现在各起弧接触器之间。由于在前一阶段的结束处 在电弧扩展容积48中显著的高压，电弧受到很大的约束。其次，受压的气 体比未受压的气体可提供较高的发热能力，能使得比较有效地喷出由电弧生 成的各种炽热气体。电弧释放出大量的能，导致联接管16的气体生成材料 脱气而诱发电弧扩展容积48中压力的更加降低，以致排放阀50重新闭合。 气体的流出被延迟直至在点P4处各小孔58开断。包含在扩展容积中的气体 经由起弧接触器管筒的内侧逸出到气体膨胀容积。一旦起弧接触器已经向下 移动到颈部以下，点P6以外，则气体也朝向联接器16的底部逸出。电弧当 电流越过零点时熄灭。如果电弧释放出的能量不太大，电弧扩展容积48中 的压力则迅速下降而使得排放阀50重新开断。当第一接触装置已经走过其 开断行程的大约50％时，速度比值V2/V1跌回1以下并迅速降低。在此阶段 中，驱动机构14可供使用的能量由此再次用于领先加速第一接触装置12并 由此推动压缩容积42中活塞46运动的目的。洁净的新鲜气体因而再次从压 缩容积42被送向电弧扩展容积48以及送向起弧接触器26、72，直至开断结 束为止，防止了电弧在各起弧接触器之间的再次触发。

根据一容性试验的各项条件，当在P3处分离的各起弧接触器开通在其中 流动弱电流的容性电路时，一较弱的电弧被引发在起弧接触器26、72之间。 此电弧由于介质气体的优良品质而几乎立即自行熄灭。电流被中断而接触装 置12、18之间的电压开始很快地增大。由于活塞46在压缩容积42中的移 动，不断的新鲜气体流入压力增大的电弧扩展容积48。一旦各小孔58不再 被套筒61堵住(点P4)，各种气体即经由管筒52逸出到膨胀容积54。为了防 止接触装置12、18之间电弧的再次触发，重要的是接触器12、18之间的电 压保持低于击穿电压。不过在所涉及的工作范围内，帕申(Paschen)定律指出， 击穿电压是气体压力与各接触器分离距离乘积的增函数。因此重要的是，在 电弧熄灭的那一刻，击穿电压很高并迅速增高，任何情况下比起弧接触器之 间的电压增高要快。

这事实上正好是前述运动特性所实现的情况。对应于速度比值V2/V1最 大值的点P5事实上位于各起弧接触器分离点P3与开断位置之间。此外，这 一点对应于大于1的一速度比值，它使得可能加快较轻的接触装置，亦即不 支承联接器16的第二接触装置18，而领先于较重接触装置亦即第一接触装 置12的运动。对于由机构14所提供的一给定的全部机械作用力来说，如前 所述，这一倾向使得此可动组件的相对速度V1+V2可能最大化。

在此阶段中，我们因而被引向与增大活塞46的速度V1而领先增大各起 弧接触装置的相对分离速度V1+V2。换句话说，如果我们参照帕申定律，则 增大各接触器之间的距离领先于增大压力。不过应当注意到，在压缩容积42 内侧活塞46的移动足以维持，并甚至稍许增大，电弧扩展容积48中高于气 体膨胀容积54中的压力，尽管由于活塞46的有效表面大于管筒52的内部 横截面而连续气流经由起弧接触器26流向气体膨胀容积54。但是，扩展容 积中的压力增大受到各气流通路的妨碍，最迟是在接触触指78从联接器颈 部32解开并打开通过颈部32的第二气流通路的时候。

当第一接触装置已经达到其开断行程的50％时，各接触器之间的距离足 以防止在各种容性试验条件下的任何电弧重新触发。气体从压缩容积42到 电弧扩展容积48流出，继续下去直到开断结束。

点P7以外并在所有开断情况下，各种洁净的新鲜气体从压缩容积42被 送往电弧扩展容积48和起弧接触器26、72，直至开断结束为止，防止了各 起弧接触器之间的任何电弧再次触发。其次，第二接触装置运动的结束用以 压缩弹簧94。

闭合以相反的方式进行，注意充灌阀62此时成为起作用的以使压缩容 积42的充灌得以实现。在闭合行程的最初10％之后，第二接触装置18开始 动作。弹簧94此时可防止传动机构20的任何阻滞。

当然，可以作出多种改进。

由延迟阀61(在点P4处)打开各小孔58发生在各接触器(在曲线的点P3 处)分离之后，优选是在开断联接器颈部(在点P6处)之前，由于优选是首先开 断具有一较小流动截面的气流路径，即路径60。P4和P6两点相对于确定速 度比值最大值的点P5的定位不是至关重要的，只要这三个点保持彼此接近。 根据对于图6的简图的第一代换方案，点P6可以位于P4与P5之间。根据另 一代换方案，点P4可以位于P5与P6之间。在某些应用场合下，有可能在完 全没有延迟阀61的情况下行事，以致一当触指78在点P3处挪出管筒58， 气流通路60就开通了，已知原先触指78在闭合位置上堵住管筒52。

可以配置具有不同结构的传动机构以获得等同于第一实施例的一条速 度曲线。图7表明第二实施例的一个细节，其中传动机构120包括一凸轮 184，该凸轮184一方面结合起弧接触器80的一端而另一方面结合连杆186 一起运作。起弧接触器80的端部如同在第一实施例之中那样配有一滚轮 190a，该滚轮190a具有滑块的功能并结合一条由制成在凸轮184上的曲线沟 槽形成的轨道192a一起运作。同样，连杆186在其端部处配有一滚轮190b， 该滚轮190b具有滑块的功能并结合一条由制成在凸轮184上状为钩子的第 二曲线沟槽形成的轨道192b一起运作。两条轨道192a和192b的形状的选 择便于获得与对第一实施例所述的那些速度比值类型一样的各速度比值。符 合第二实施例的断路器的其他一些零件等同于第一实施例的那些零件。

此外有可能配置一阀门，代替套筒61来闭合靠近接触触指的管筒，以 便更进一步地在开断的起始时促进扩展容积中的压力增大，特别是在各种容 性试验条件下。

在所述各实施例中，永久接触器70是可动的并牢固地接合于起弧接触 器72。也可以构想配置一静止的永久接触器70和一单独由传动机构20驱动 的起弧接触器72。