专利名称：限流开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种限流开关，它带有电流接线端和触点，这其中至少有一个是可活动的，它还带有一个在超过规定的电流强度时断开移动触点的附属驱动装置，其中该驱动装置为一个热电驱动器，在一个封闭的绝缘壳体中的触点间至少有一个用于高强度放电的片状电阻块。
在一个未提前公开的国际申请WO-A-95/03619中建议采用上述类型的开关作为限流器，其中，采用大面积的电阻块具有相对一金属而言明显更高的电阻，由此在短路断开时由于电流的面状扩散流动，一方面防止了电极的局部熔融，另一方面又由于在电阻材料上的高强度放电使得在封闭的绝缘壳体内的气体有利于被均匀加热。
上述开关器的原理，亦即带有热电驱动装置的开关建立在这样的基础上，即在短路状态时，在触点闭合的接触面上猛然加热合适的电阻元件，例如充满烟气的聚乙烯垫片，并由于材料分解而产生一高压气垫，该高压气垫通过一活塞将机械能释放出来。目前最有利的电阻材料的热电特性为三相交变电流操作(AC3-Betrieb)起见需要一个相应于在触点压力为约100N/cm2，最大电流密度为约1A/cm2时对额定电流的限制。为了设计使得所提供的开关原理也适用于例如额定电流为250A的情况，需要电极或电阻片约为18cm直径，接触压力约为25KN。
后者要求适用于高额定电流的热电开关的机械结构必须十分坚固，且各单个部件的质量必须较大，在较大质量的电极运动时，要使热电驱动器具有足够高的速度总是会出现问题。
因此，本发明的目的在于，创造一种带有热电驱动装置的开关，该开关可用于额定电流为几百安培的低压电网中，尤其能达到较大的机械能量以及较大的驱动行程，而同时能保持具有紧凑的结构。
本发明的目的是这样实现的，即在绝缘壳体内将多个电阻块和附属的电极片作为触点电力并联以及机械串联起来。尤其在这种情况下绝缘壳体在其内部构成一个圆柱状的开关室，并具有多个，例如6个作为移动和固定触点的电极与在这些触点间较之少了一个的，例如5个电阻块组合起来的组件，其中电极与电阻块以交替的顺序相互重叠在一起。
通过该发明，例如在额定电流为250A的实施形式中将必要的接触压力减小到约5KN，将直径相对于前面所述值减小到8cm。这样可利用的驱动行程增长约5个系数，使得可以毫不困难地将行程实现为5至10mm。
本发明特别有利的是不用按机械强度设计电极，而只需根据导电系数以及所需传热来设计电极，因此可显著地减小质量，相对于本文开头部分所述实施例，单个电极的质量比尤其可为1∶11。
下面借助附图所示实施例并结合其它从属权利要求对本发明的其它优点和详细情况作进一步的说明，附图中
图1为电热开关的横截面图；图2和图3分别为相应于图1中的切割线II-II和III-III对该开关的俯视图。
下面对这些附图一起作描述。
在图1中用1表示对外封闭的绝缘壳体，该绝缘壳体1被设计成中空的圆柱体形状，其内部为圆柱形的开关室10，在开关室10中，镀银的铜电极11至16从下面与片状的电阻元件21至25和边缘一侧的绝缘元件31至33交替地重叠起来，电阻元件21至25由具有比金属更高电阻，例如比电阻为0.1至1Ω·cm的材料制成，这类材料例如为烟灰含量高达约50％的聚乙烯制成。
在电极11至16和片状电阻元件21至25交替重叠的层堆上放置有一个用于压板3的绝缘片2，其中该绝缘片2具有开关室10的直径，但其边缘侧可滑动移动，该真正的压板3被调整匹配到绝缘板2中，该压板通过盘簧4和一个导向心轴5的压力起作用。这样电极11至16和电阻元件21至25在压力作用下结合在一起。
在导向心轴5的内部设置一冲击杆6，该冲击杆直接与压板3耦合在一起并使之移动。此外还有一个调节螺栓7用来调节盘簧4的预紧力，例如将其调节在1至5KN之间。
如图1的右边区域所示该盘簧被调节成具有较大的预紧力，如左边区域所示调节成具有明显更小的预紧力。预紧力根据有待接通的电流量预先进行选择。可以对所给定的电源电压预先设置热电开关的正向电流(导通电流)作为有待接通的电流。
对图1所示热电开关的圆柱形开关室的尺寸可具体地设计成这样，即开关室10的内径为10.6cm，高度为6.2cm，其内容纳有由6个电极11至16和5个电阻元件21至25堆叠成的层堆，其中这些电极和电阻元件以交替的顺序相互重叠在一起。在尺寸设定的情况下，由电阻材料制成的片21至25的外径为10.5cm，几乎与开关室的内径一般大，而片状电极11至16的直径约为8.6cm。为了使所有的直径同样均为10.5cm，在金属电极11至16和开关室10圆柱形内壁之间的间隙通过环状的绝缘元件31至33来填充。这些绝缘元件尤其可从图2中清晰看出，而图3中示出附属的电阻元件。
依照上面所给定的尺寸，越过电阻片21至25外边侧的两个相邻电极间的飞弧路径分别约为2cm。由于绝缘材料狭缝宽度被限制在约0.2至0.4mm，这样就强加给一个可能产生的飞弧一个高的电弧工作电压，使得飞弧实际上被排除了。
此外从图2可看到，各单个铜电极11至16在相对置的两侧具有电极接线端，例如图2中的接线端18和19。为了避免上下重叠放置的电极的接线端之间产生飞弧，两个总是与一个电阻片相配置的电极相互旋转90°。相同电位的电极通过图中未详细示出的弹性联结件连接在一个共同的电接线端上。
假若上述类型的开关连接到一个具有高短路电流的低压电网中，在短路断路中在电极11至16和电阻片21至25上产生的，均匀分布的压力由开关壳体1和压板2或者更准确地说压板3所吸收，由此保证了整个结构的机械稳定性。用于产生压力的盘簧4在预紧力为5KN时允许有近8mm的弹簧行程。
由于冲击杆6位于压板3上可用于力的传递，在短路事件中产生的机械能被全部传递到外面，以便例如及时断开图1中未示出的辅助开关触点。
在试验中表明，压板3在饱和短路时可在1/10ms内移动到断开位置并紧接着在短路电流衰减时又重新归回到其闭合位置。为了能在受热的电阻片21至25和受压电极11至16之间进行最佳的电阻组合，通常并不事先将压板3锁定在其断开位置。然而在需要时，锁定在断开位置可直接在冲击杆6上进行，而不会对电极或电阻块产生损害。
权利要求
1.一种限流开关，其带有电流接线端和触点，这其中至少有一个是可活动的，它还带有一个在超过规定的电流强度时断开移动触点的附属驱动装置，其中该驱动装置为一个热电驱动器，在一个封闭的绝缘壳体中的触点间至少有一个用于高强度放电的片状电阻块，其特征在于，在绝缘壳体(1)内，多个电阻块(21至25)和作为触点的附属电极片(11至16)电力并联且机械串联。
2.如权利要求1所述的开关，其特征在于，该绝缘壳体(1)在其内部构成一个圆柱形的开关室(10)并具有预定数量的，例如6个作为移动和/或固定触点的电极(11至16)和在这些触点间较之减少了一个的，例如5个电阻块(21至25)，这些电极和电阻块以交替的顺序相互重叠在一起。
3.如权利要求2所述的开关，其特征在于，在金属电极(11至16)和开关室(10)的圆柱形绝缘壳体(1)之间有环状的绝缘元件(31至33)。
4.如权利要求2或3所述的开关，其特征在于，越过电阻块(21至25)的外边缘在两个相邻电极(11至16)间的飞弧路径为绝缘材料缝隙宽度的50至100倍，由此排除了电压击穿。
5.如权利要求1所述的开关，其特征在于，与一个电阻块(21至25)相配置的两个电极(11至16)的触点接线端(18，19)相互旋转90°错置。
6.如权利要求1所述的开关，其特征在于，相同电位的电极(11，13，15；12，14，16)通过弹性联结件连接在共同的电接线端上。
7.按权利要求1所述的开关，其特征在于，在绝缘壳体(1)内堆叠的电极(11至16)和电阻块(21至25)的上面安装有一压板(3)，该压板受一可预定压力(K)的作用。
8.如权利要求7所述的开关，其特征在于，压力(K)通过盘簧(4)来产生。
9.如权利要求7所述的开关，其特征在于，一冲击杆(6)位于压板(3)上方，以用于传递在短路事件中产生的机械能。
10.如权利要求9所述的开关，其特征在于，冲击杆(6)可锁定在断开位置。
11.如权利要求1所述的开关，其特征在于，片状电阻块由烟灰含量超过50％的聚乙烯制成。
全文摘要
一种限流开关,它带有电流接线端和触点,这其中至少有一个是可活动的,它还带有一附属驱动装置,用于在超过预定的电流强度时断开移动触点,这些都已为公众所知。经建议,该驱动装置为一热电驱动器,其中在封闭的绝缘壳体中的触点间具有一个用于高强度放电的片状电阻块,按照本发明,在绝缘壳体(1)中有多个电阻块(21至25)和作为触点的附属电极片(11至16)电力并联且机械串联。由此在开关结构紧凑的情况下可显著提高断流容量。
文档编号H01H71/14GK1177416SQ95197747
公开日1998年3月25日 申请日期1995年12月15日 优先权日1994年12月22日
发明者戴维·W·弗兰斯顿, 威尔弗里德·耶纳, 弗里茨·波尔 申请人:西门子公司