用于具有很高电流断路额定值的电力切换装置的断路动触点组件

摘要

本发明涉及一种用于高电流断路电力切换装置的动触点组件，其具有用于触点指的内部载体，其刚性地被弹簧偏移的凸轮从动销保持在外部载体中的耐受位置中，所述凸轮从动销与在内部载体上的凸轮轮廓接合，并且被配置来良好地确定内部载体挡块位置，使其顶着所述外部载体上的外部载体挡块，并且响应于故障而将内部载体迅速地驱动到断路位置。所述凸轮轮廓具有在相间隔的凸轮轮廓部分之间划分的延伸宽度，以吸收高的闭合和耐受力。在外部载体上的支座防止凸轮从动销在所述凸轮轮廓部分之间的弯曲。在所述内部载体上的互补的凸凹部分圆柱表面和在所述移动组件承载体上的气体护罩在断路期间保持电弧气体密封。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力切换装置，尤其涉及用于具有很高的电流断路额定值的该装置的断路动触点组件。

背景技术

电力断路器通常被用作在具有附加的下游支路断路器的配电系统中的主断路器。它们也被用作用于在交流电源之间转换的转接开关，并且在更大的配电系统中用作网络保护器。在这样的系统中，所述电力断路器必须具有足够的耐压能力，以使得下游断路器可以响应于故障，以便最小化断电范围。然而，以很大的故障为例，诸如在刚好在电力断路器下游的故障，期望所述电力断路器迅速地响应以限制故障电流。为该电流限制目的将电力断路器装配一种用断路触点结构是已知的。这种断路通过在触点上的电磁排斥力而被驱动，并且很快，将实际电流限制到小于可以获得的故障电流。在电流断路器中使用这种方案需要表面粗糙的、但是紧凑的触点组件，其具有用于高的连续容量的许多单独的触点指，并且与模制外壳断路器相比较承受更高的闭合能量和短时额定值。所述触点指必须能够不用移动操作机构而在触点承载组内集体打开。整个触点承载组在正常的无故障操作期间(无自发触点断开)被所述操作机构打开，并且也会在高电流断路的自发断开后立即被所述操作机构打开。期望的是，具有断路动触点结构的触点组件可以代替标准电力断路器组件而对断路器设计作很少改变，以便可以在同一产品家族中提供高断路版本。

自发断开的触点动结构的触点指必须具有些单独的动作，并且刚性地支撑用于施加接触压力的弹簧直到超过了电流感应的力的阈值。对于从闭合到最宽的可达到的触点间隙的迅速动作，所述组件的断路部分必须具有低的惯性并且紧凑。当断开时，所述承载组件应当在所述触点间隙上保持良好的绝缘强度，并且将电弧产生的气体引导到电弧隔板。

最后，所述触点组件必须精确地控制触点位置、力和断开阈值，并且在制造上合算的同时耐受制造偏差。

发明内容

本发明的多个方面涉及用于中断很高电流的电力切换装置的移动承载组件，其即使在高的电磁力的情况下也具有足够的刚性和稳定来保持严格的耐受位置，直到达到了阈值电流，然后可靠地断路，同时保持良好的气体密封以增强电弧消除，并且防止跳火，直到操作机构响应。有助于该性能的多个方面包括：一种装置，其固定承载部件的耐受位置，并且确保对于产生自发断路的阈值电流的可靠响应；一种刚性凸轮结构和一种用于阻挡凸轮从动销与承载组件在闭合位置时产生的高力下的弯曲的装置；一种配置，其当所述组件断路时提供有效的电弧气体密封。

更具体而言，本发明包括涉及电力切换装置的动触点组件的多个方面，包括：承载体；承载腿，用于支撑所述承载体以在闭合位置和断开位置之间转动；外部载体，其被紧固到所述承载体，并且具有外部载体挡块；内部载体，其被安装在所述外部载体上以在所述耐受位置和断路位置之间转动，并且具有凸轮轮廓(profile)和内部载体挡块；被安装在所述内部载体上的多个触点指；凸轮从动销；凸轮弹簧，其被定位为顶着所述外部载体，并且将所述凸轮从动销偏移顶住所述凸轮轮廓。所述凸轮轮廓被配置使得对于低于阈值电流的通过触点指的电流，将所述内部载体偏移到所述耐受位置，所述耐受位置是通过与所述外部载体挡块接合的所述内部载体挡块建立的，并且对于大于所述阈值电流的通过触点指的电流，将所述内部载体迅速转到断路位置。

本发明的附加方面涉及一种用于电力切换装置的动载体组件，其包括：承载体；承载腿，用于支撑所述承载体以在所述闭合位置和断开位置之间运动；外部载体，其被紧固到所述承载体，并且具有一对相间隔的外部载体侧壁和在所述外部载体侧壁之间的基座部分，所述外部载体侧壁具有相对的延伸槽，所述基座部分具有中间支座的表面；内部载体，其被安装在所述外部载体中以在所述耐受位置和断路位置之间转动，并且具有凸轮轮廓，所述凸轮轮廓具有一对在轴向上间隔开的凸轮轮廓部分；被安装在所述内部载体上的多个触点指；凸轮从动销，其具有在所述延伸的槽中容纳的端子；以及凸轮弹簧，其顶着所述外部载体，并且将所述凸轮从动销偏移顶住所述在轴向上间隔开的凸轮轮廓部分。所述凸轮轮廓部分被配置使得对于小于阈值电流的通过触点指的电流，将所述内部载体偏移到耐受位置，并且对于大于所述阈值电流的通过触点指的电流，将所述内部载体迅速转到断路位置。在所述外部载体上的中间支座定位为与在所述相间隔开的凸轮轮廓部分中间的所述凸轮从动销接合，并且使得所述内部载体在耐受位置，以防止所述凸轮从动销的弯曲。

本发明的其他方面涉及一种用于电力切换装置的动载体组件，其包括：承载体；承载腿，用于支撑所述承载体以在闭合位置和断开位置之间转动；外部载体，其被紧固到所述承载体；内部载体，其具有被安装在所述外部载体上的内部载体侧壁，用于在耐受位置和断路位置之间转动，并且具有带有凸轮轮廓的端壁和隔板，其每个在所述内部载体侧壁之间；接触弹簧，其位于所述内部载体上，并且顶着所述多个触点指；凸轮从动销；凸轮弹簧，其顶着所述外部载体，将所述凸轮从动销偏移顶住所述凸轮轮廓。所述凸轮轮廓被配置使得对于小于阈值电流的通过触点指的电流，将所述内部载体偏移到耐受位置，并且对于大于所述阈值电流的通过触点指的电流，将所述内部载体迅速驱动到断路位置；气体护罩，所述气体护罩与所述承载体相关联，并且具有面向所述隔板的凹形内表面。所述隔板具有凸形外壁，所述凸形外壁与气体封闭部分上的凹形内表面互补并且接近，以使所述内部载体从所述耐受位置到所述断路位置时保持气体密封。

附图说明

结合附图来阅读优选实施例的以下说明，可以理解本发明，其中：

图1是根据本发明的动触点组件的分解等尺度图；

图2是从图1中所示侧的反面观察的、图1的动触点组件的有关部件的分解等尺度图；

图3是转过来示出内部特征的所述动触点组件的外部载体的等尺度图；

图4是示出在图2中所示的相对侧的所述动触点组件的内部载体的等尺度图；

图5是示出在内部载体上的凸轮轮廓的部分放大视图；

图6是在所述内部载体在耐受位置的情况下透过所述内部和外部载体的放大横截面视图；

图6A类似于图6，但是示出了在开路位置的内部载体；

图7是透过合并在闭合位置示出的、图1-6的动触点组件的限流电力断路器的一个极的相关部分的垂直剖面；

图8类似于图7，但是示出了在断开位置的所述限流电力断路器；

图9类似于图7和8，但是示出了在断开位置的所述限流电力断路器。

具体实施方式

参考图1-6，结合本发明的各方面的动触点组件1的示例性实施例包括由电绝缘的树脂模制的承载体3。一对承载腿5通过多个位于在所述腿中的互补开口9中的多个模制的突出7而被锁定到所述承载体3中，并且被紧固件11保持在位，以便在所述腿和所述承载体之间的连接坚固。在所述承载体3中的空腔15中容纳了子组件13。

在图2中分解地示出的子组件13包括外部载体17，其被牢固地紧固在承载体3中。内部载体19通过枢轴销21可转动地安装到所述外部载体17，所述枢轴销21通过在内部载体侧壁25中的孔23，并且位于在外部载体侧壁29中的孔27中。多个触点指33通过触点指销33可转动地安装在所述内部载体侧壁25上，所述触点指销33穿过在触点指31中的孔35，并且与在所述内部载体侧壁25中的孔37接合。所述触点指中的两个31a延伸超出其他触点指，并且向内弯曲以形成弧形指，可以看到，所述弧形指将在电流断路期间形成的电弧引导到所述电路断路器的电弧隔板中。动触点39被附接到每个触点指31。

可以在图2和4中最佳地看出，所述内部载体19具有隔板41，其在所述内部载体侧壁25之间延伸。该隔板41在内表面内具有两行接触弹簧套43，其中，定位了接触弹簧45，所述接触弹簧将触点指31偏移顶住触点指挡块销47，触点指挡块销47在内部载体侧壁25上的孔48之间延伸。接触弹簧45提供接触压力和对于触点磨损的调整，这是公知的。

内部载体19也具有在内部载体侧壁25之间延伸的端壁49。该端壁49可以与隔板41一体或者分离。在所述端壁49上是凸轮轮廓51，其由在端壁49的端部的两个间隔开的凸轮轮廓部分53构成。这在凸轮轮廓部分53之间的端壁中带来了一个凹陷55。从图4可以注意到，凸轮轮廓部分53沿着端壁49在轴向上延伸比所述内部载体侧壁25的厚度t更大的距离。

如在图2和3中最佳地观察到，外部载体17在外部载体侧壁29中具有一对相对的延伸的槽59。在端65上可具有轴衬63的凸轮从动销61在所述延伸的槽59中滑动。外部载体17具有在外部载体侧壁29之间延伸的基座部分67，其具有一排凸轮弹簧套69，其中，定位了多个凸轮弹簧71。凸轮弹簧支架73，见图2和6，具有多个柱75，其上定位了凸轮弹簧71的相对端。与柱75相对的是部分圆柱表面77，其挤靠着凸轮从动销61。在基座部分67上的凸缘79具有中间肋81，其具有形成中间支座的表面83，同时中间肋81的端部形成外部载体挡块85。在内部载体19上的端壁49形成与凸轮部分轮廓53相邻的内部载体挡块87，可以看到，接合所述外部载体挡块85以精确地固定所述内部载体19的耐受位置。

通过凸轮轮廓51(通过凸轮部分53)和凸轮从动销61来造成断路器的断路行为，所述凸轮从动销61被在外部载体侧壁29中的延长槽59引导。凸轮从动销61被凸轮弹簧71压向凸轮从动轮廓部分53。通过柱75而紧固地配合弹簧端的所述凸轮弹簧支架73建立稳定的基座以使得凸轮弹簧71顶住凸轮从动销61。多个小弹簧71用于实现紧凑的封装，并且使得通过使可变数量的弹簧位置为空来调整所述组件的凸轮脱离力。凸轮轮廓51被设计成将内部载体19刚性地保持在图6中所示的耐受位置中，直到所选择的通过触点指31的阈值电流产生峰值力，然后突然旋转到在图6A中所示的断路位置。如在图5中可以很好地看到，产生高的耐受力的凸轮轮廓51的陡峭上升的部分可以包括恒定斜率(相对于角位置的半径上升)的耐受段89以适应制造变化，而在峰值力上没有实质的改变。在断开方向上的峰值力后，凸轮轮廓51缓和地落到在行程91的开放端的较低半径。该部分当内部载体19正在复位时是上升的半径，并且被优化来最小化在高电流断路期间的内部载体19的动态回弹(和可能的电弧重燃)，但是当如下所述的操作机构跳闸时允许复位。当内部载体19在断路之前在峰值力下时，凸轮从动销61顶着在外部载体侧壁29中的延伸槽59的边。通过在凸轮从动销61的端65上的滚动轴衬63来降低摩擦力。

具有一体的弹簧套43、69的一体内外载体19、17提高了整体强度，并且减少了移动触点组件1中的部件数量、组件成本和制造变化。载体17、19可以被浇铸、金属注入成型或者从各种磁性或者非磁性级别的不锈钢制造，并且根据要求硬化。所述一体的载体17、19也向加固区域提供了设计上的灵活性，所述加固区域诸如在具有所需要的额外的宽度的延伸的槽59处的凸轮轮廓部分53和外部载体侧壁29。可以利用通过凹陷55减少凸轮轮廓部分53的宽度的余量进行选择其宽度，以用于与凸轮从动销61的间隙。可选择的凸轮轮廓部分宽度使得可以减少接触应力，优化制造方法和凸轮功能的其他期望特性。其也防止了弯曲的凸轮销61“跑出”全长度的凸轮轮廓或者跑出凸轮造成相对于其宽度额外的直线度误差。为了最小化凸轮从动销61的自然弯曲，可以定位在外部载体17上的诸如肋81的一个或多个中间凸肋，使得中间支座表面83在外部载体17上的任何位置上都与延伸的槽59的边缘成一直线。该中间肋81的端部形成外部载体挡块85，内部载体挡块87顶着它偏移，如图6中所示，以精确地固定内部载体19的耐受位置。

可以在图7-9中看到，动触点组件1可转动地安装在电力断路器95的外壳93中，以绕腿5上的轮毂97在图7中所示的闭合位置和在图8中所示的断开位置之间转动。在图7的闭合位置中，内部载体19在相对于外部载体17的耐受位置上，如在图6中更清楚地看到。接触弹簧45将在触点指31上的动触点39压向在单块固定导体101上的固定触点，所述单块固定导体101具有终端部分103，其形成电力断路器95的线路终端。触点指31的低端通过柔性支路连接，所述柔性支路为了清楚而未示出，其连接到位于线路终端103下的负载终端(未示出)。对于如此完成的电力电路，通过断路器95，电流在箭头107的方向上流动。

动触点组件1通过驱动链路109和曲柄111而连接到电极轴113，所述电极轴113将断路器95的每个电极的动触点组件1连接到操作机构(未示出)。人为地或者响应于所选择的电流的幅度/时间特性而通过跳闸单元(未示出)的操作而进行的电极轴113在顺时针方向上的旋转使得动触点组件1旋转到在图2中所示的断开位置。当移动触点39和固定触点99分离时，放出电弧，其由于电磁力而被驱动上到单块固定导体101的电弧穿行部分115，并且进入电弧隔板119的电弧板117中，在此，以已知的方式来冷却和消灭电弧。通过触点材料和气体析出材料的汽化而产生的电孤气体膨胀到电弧隔板119中，并且通过在外壳93的顶部的通气孔121而排出。为了防止这些电弧气体向下扩展到所述负载终端，承载体3具有相关联的气体护罩123，它被可以模制成为承载体3的一部分或者可以与其附接。该气体防护装置123具有外部的弓形表面125，其是互补的，并且相对于在外壳93上的弓形表面127滑动，如在图8中最佳地所示。因此，气体防护装置123对于动触点组件1的所有位置阻挡电弧气体向下通过。

返回图7，可以看到，由箭头107表示的电流路径形成反向电流回路。已经知道，这样的反向电流回路在故障电流电平下产生很高的电磁力。当这个电流达到阈值电平时，所产生的力足以克服由凸轮弹簧71通过凸轮从动销61向凸轮轮廓部分53施加的偏移力，并且内部载体19迅速地旋转到(“断路”)在图9中的断路位置。这发生在所述操作机构具有时间来响应于故障电流的情况下，如图9中所看到的，承载体3保持在闭合位置。弹性缓冲器129将迅速移动的触点指31减速，并且防止它们弹回到耐受位置。可以在图9中注意到，气体护桌123也具有凹陷的部分圆柱内表面131，并且在外部载体19上的隔板41——其合并了接触弹簧套43——具有外部凸出部分圆柱表面133，其与所述凹陷表面131互补并且靠近。即使当内部载体19从耐受向断路位置旋转时，该布置也保持由气体护罩123形成的密封。同时，气体护罩123也是电绝缘的，并且与在单块固定导体101的前表面上的绝缘件135一起防止当内部载体19旋转到断路位置时在动触点组件1和固定导体之间的跳火。

当所述操作机构(未示出)响应于故障电流时，电极轴113被旋转以使动触点组件1旋转到在图8中所示的断开位置。触点指31然后围绕缓冲器129而旋转，直到内部载体19复位，使得凸轮从动销61与凸轮轮廓51的恒定斜率部分89接合。

虽然已经详细说明了本发明的特定实施例，但是本领域内的技术人员可以明白，可以根据本公开的整体教导来作出各种修改和替代品。因此，所公开的特定布置对于本发明的范围而言仅仅意味着是说明性的，而不是限定性的，所述本发明的范围由所附的权利要求的全部内容及其任何和全部等同内容给出。