[发明专利]用于真空断路器的触点组件

说明书

技术领域

本发明涉及中高电压设备领域。特别是，本发明涉及一种触点组件以及一种真空断路器。

背景技术

目前，真空断路器在中等电压水平用于在偶然短路电流故障时的高电流中断以及用于负载电流转换（中断和接触）。原则上，真空断路器包括真空腔室，两个触点（或电极）布置在该真空腔室中，这两个触点（或电极）彼此相向运动或相互远离，用于闭合或断开在断路器中的电路。当使得触点相互远离时，产生燃烧（burning）电弧，必须熄灭该炽热电弧，用于中断电流。不过，对于高电流中断，用于中断高于50kA电流的真空断路器是很大的难题。

为了实现高电流中断性能，可能需要限制断路器触点的腐蚀，该腐蚀是由于集中燃烧电弧的局部过热。因此，可能需要通过将能量扩展至触点的整个表面来处理由真空电弧产生的热量。直到现在，有两种标准方法来以将热流分布在接触区域上的方式而控制真空电弧。

在真空断流器中的电弧控制通过如下方法来实现：产生横向磁场（TMF），以便在Lorentz力作用下驱动收缩的电弧进行旋转运动；或者通过产生轴向磁场（AMF），以便将带电颗粒限制在磁通线周围，并通过使得电弧以低电流密度分散在整个接触表面上而稳定电弧。必须知道，轴向方向可以是基本平行于触点运动的方向，或者是基本垂直于场产生元件的面对接触表面的方向。横向方向是与轴向方向基本垂直的方向。

在基于AMF的真空断流器的大部分设计中，AMF强度和分布集中在断流器触点的中心，从而导致较高腐蚀和中断失效，特别是在高电流时。因此，可能需要一种触点设计，以便在高电流水平下防止AMF集中在电极的中心。

一种方案是将铁磁元件引入触点组件中-通常布置在触点的周边-以便使得AMF最大值朝着触点边缘移动。

另一方案是将其它部件引入触点组件中，该触点组件产生在触点中心的还一AMF，以便较低在触点中心的AMF最大值。

例如，US2010/0230388A1涉及一种用于真空断流器的电极。该电极包括触点电极板、内部线圈电极和外部线圈电极。线圈电极由具有开环形状的电导体以及支承销而形成。

不过，这些方案可能导致具有高电阻的触点，该高电阻引起高电流损失，在额定电流下有过多热量，并有复杂结构，这可能使得制造处理缓慢和困难，并可能引起较高制造成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于真空断路器的触点组件，其有较高电流中断性能和较低电阻，并制造简单和具有较低制造成本。

该目的通过独立权利要求的主题来实现。进一步的示例实施例由从属权利要求和下面的说明可知。

本发明的第一方面涉及一种用于中断电流的触点组件。该触点组件能够用于任何电流装置，更特别是用于真空断路器组件。

根据本发明的实施例，触点组件包括：外部场产生元件用于产生第一AMF（轴向磁场）；以及内部场产生元件，用于产生与第一AMF相反的第二AMF。场产生元件选择为改造和提高由两个场产生元件产生的总AMF。场产生元件可以产生沿相反方向的磁场，以便减少在触点组件的中心处的磁通密度和增加在触点组件的外部部件上的磁场。换句话说，AMF可以形成为使得AMF的最大值推向外部触点周边。这种AMF分布可以增加AMF最大的位置处的面积，这可以保证电弧更大和更均匀地分布在触点组件的触点表面上，并可以降低触点材料的腐蚀。

外部场产生元件可以为杯形，并开有非径向狭槽，以便产生第一AMF。杯形元件可以包括基本平的基板，该基板附接在基本圆柱形侧壁上。外部场产生元件大致可以包括形成基板的板和侧壁。

根据本发明的实施例，内部场产生元件可以与外部场产生元件同轴，并可以有比外部场产生元件小的直径。

这样，通过重新调节AMF的径向分布，可以获得更好的AMF电弧控制，但是并不将任何或者至少大量铁磁材料引入触点组件中。尽管，将铁磁材料引入触点元件中可以明显增加磁场，并可以以某种方式改变AMF分布，但是铁磁材料的引入也可以明显增加额定电流损失。通过场产生元件，可以通过成形AMF轮廓而获得用于电弧控制的类似效果，而并不将铁芯引入触点组件中。根据本发明的实施例，内部场产生元件至少局部由杯形外部场产生元件包围。这可以减小触点组件的纵向尺寸。

根据本发明的实施例，内部场产生元件是定向成产生第二AMF的线圈。线圈可以是触点组件的、具有环路形式的导电部件，该环路至少局部环绕触点组件的纵向轴线。特别是，线圈可以是圆柱形元件，或者由纵向本体形成，而杯形元件可以由板状体形成。