向。
[0034] 根据不出了杯形触头部9'的第二实施例的图5,垂直反向弯曲部设置有凹槽13， 该凹槽13布置在杯形触头部9'的凸缘部12的内壁中。
[0035] 在根据图6的杯形触头部9"的第三实施例中，垂直反向弯曲部设置有凹槽14,该 凹槽14布置在其边缘11区域的凸缘部12的外壁中。
[0036] 在图7中，在杯形触头部9"'的底部区域中的凸缘部12的内壁中布置有其它的凹 槽15。如结合前面实施例描述的，另一个凹槽14布置在凸缘部12的外壁中。
[0037] 图8示出了双TMF触头系统，其由被外部杯形并开槽的触头部9环绕的盘形内部 触头部16组成。触头环10具有与同样在前述实施例中提供的杯形触头部9的底部相同的 外部直径。
[0038] 如图9所示，盘形内部触头部16也是螺旋开槽的并被插入到环绕的杯形触头部9 中。
[0039] 通常，真空中断器中的高强度电流真空电弧特性取决于多个不同的因素，尤其取 决于移动电弧的驱动力。在（横向）磁场的情况下，主要的驱动力就是前面提及的洛伦兹 力，其来自"感应磁场"Btmf和流过电弧的电流相结合的作用。如果B场是相当（rather)纯 系的，则电弧上的合力为：
[0040] Ftmf= 1 ?I?BTMF=K? 1 ?I2
[0041] 其中1为间距且I为流过电弧的总电流。对于Btmf，可以有不同的值，其还取决于 具体的几何形状，例如触头形状和间距。比例因数K取决于作为电流函数的磁通密度的强 度。
[0042] 在磁驱动电弧的情形中，主要存在间距5mm以上的单个连续的柱形电弧，其当然 还可与屏蔽罩相互作用。
[0043] 尤其是在高强度电流时，主要的电弧模式不再是柱形电弧，而是"阴阳极喷射真空 电弧"。该电弧趋于移动至触头边缘并形成到外部区域的两股喷射。
[0044] 问题就是在触头边缘到这些电弧模式的转变是如何出现的。现有技术认为两种喷 射模式的出现是由于在等离子柱中存在扭结不稳定性。这是等离子柱中多种不稳定性中的 一种。
[0045] 如果等离子柱已经轻微地侧向扭曲，则会发生扭结不稳定。由于磁通密度源减小 的特性，弯曲的等离子柱会导致弯曲部内部中的磁场的增大。这会导致朝向弯曲方向的"扭 结内部上"的磁力增大，使得弯曲柱更加弯曲。
[0046] 如果柱形电弧位于两个TMF触头之间的内部，则期望其主要受到（TMF)洛伦兹力 的作用而移动。因此，只要电弧位于触头内部，则可期望其转动。这起初会导致轻微的电弧 弯曲，但仅在触头边缘不稳定性可完全自行改善并且电弧在外部被吹灭。
[0047] TMF力向边缘"推动"真空电弧并最终将其吹至外部。由此，另一方面，可将来自 TMF磁场的驱动力与驱动电弧的不稳定性的力的相对重要性进行比较。该估算可用于获得 电弧必须具备以便产生不稳定扭结力的曲率半径R，不稳定扭结力与TMF力一样大：
[0048] 不稳定扭结力Fkink可以下列简化的方式表达：
[0052] 该曲率与实际的短路电流无关，并且仅取决于比例因数K。
[0053] 对于短路电流I= 50kA且间距I= 10_，贝丨」选择B场Btmf=I. 5T且FTMF的力= 750N。这里值K=BTMF/I= 30mT/kA。
[0054] 上面给定的参数：
[0055] Rcrit ^ 6. 6mm
[0056] 这是间隙的数量级并且表示，除非电弧弯曲，否则相比于外部的驱动力，我们不期 望扭结力将会支配电弧的运行。然而，一旦在触头边缘形成电弧，则曲率会变得更加显著且 扭结不稳定性放大电弧的弯曲以最终将其转变为电弧喷射。
[0057] 还可以通过增大取决于几何形状的比例因数K=BTMF/I来相对减小扭结不稳定力 的作用。
[0058] 参考标记
[0059] 1电极部
[0060] 2电触头
[0061] 3电连接器
[0062] 4真空壳体
[0063] 5 中间轴
[0064] 6电磁致动器
[0065] 7柔性导体
[0066] 8触头轴
[0067] 9杯形触头部
[0068] 10触头环
[0069] 11边缘部
[0070] 12凸缘部
[0071] 13第一凹槽
[0072] 14第二凹槽
[0073] 15第三凹槽
[0074] 16内部触头部
[0075] X电弧区
【主权项】
1. 一种用于中压断路器的真空中断器装置，包含真空壳体（4)，其内部具有同轴布置 并被柱形真空壳体（4)同心环绕的一对电触头（2a，2b)，其中电触头（2a，2b)形成为TMF类 型的触头，每个触头包含开槽的杯形触头部（9a ;9b)，其附接至触头轴（8a ;8b)的远端并且 由布置在杯形触头部（9a ;9b)的边缘（11)上的触头环（10)覆盖，其特征在于每个杯形触 头部（9 ;9';9";9"';9""）设置有朝向触头环（10)垂直向内的弯曲部，其中杯形触头部（9 ; 9' ；9";9"' ；9""）的底部的外部直径大于其边缘部（11)的外部直径，以便将压缩的柱形电 弧上的洛伦兹力改变为朝向相应的向内方向。2. 根据权利要求1的真空中断器装置，其特征在于，杯形触头部（9)上的垂直向内弯曲 部设置有向内弯曲的杯形触头部（9)的扁平凸缘部（12)。3. 根据权利要求1的真空中断器装置，其特征在于，杯形触头部（9'）上的垂直向内弯 曲部设置有布置在凸缘部（12)内壁上的凹槽（13)。4. 根据权利要求1的真空中断器装置，其特征在于，杯形触头部（9"）上的垂直向内弯 曲部设置有布置在其边缘（11)区域中凸缘部（12)的外壁中的凹槽（14)。5. 根据权利要求4的真空中断器装置，其特征在于，另一个凹槽（15)布置在杯形触头 部（9'"）底部区域中的凸缘部（12)的内壁中。6. 根据权利要求1的真空中断器装置，其特征在于，触头环（10)具有与杯形触头部 (9;9' ；9";9"' ；9""）的底部相同的外部直径。7. 根据权利要求1的真空中断器装置，其特征在于，每个电触头（2a，2b)形状设计为单 个杯形TMF触头。8. 根据权利要求1的真空中断器装置，其特征在于，每个电触头（2a，2b)形状设计成双 TMF触头系统，其由盘形内部触头部（16)和环绕的外部杯形触头部（9)组成。9. 根据权利要求8的真空中断器装置，其特征在于，内部触头部（16)为螺旋开槽的。10. -种中压断路器，包含至少一个如在先权利要求1至9中的一项所述的真空中断器 装置，其中至少一个电极部（1)由电磁致动器（6)操作。
【专利摘要】本发明涉及用于中压断路器的真空中断器装置，包含真空壳体(4)，其内部具有同轴布置并被柱形真空壳体(4)同心环绕的一对电触头(2a，2b)，其中电触头(2a，2b)形成为TMF类型的触头，每个触头包含开槽的杯形触头部(9a；9b)，其附接至触头轴(8a；8b)的远端并且由布置在杯形触头部(9a；9b)的边缘(11)上的触头环(10)覆盖，其中每个杯形触头部(9；9’；9”；9”’；9””)设置有朝向触头环(10)的垂直向内弯曲部，其中杯形触头部(9；9’；9”；9”’；9””)的底部的外部直径大于其边缘部(11)的外部直径，以便将洛伦兹力改变为朝向相应的向内方向。
【IPC分类】H01H33/664
【公开号】CN104969322
【申请号】CN201380065022
【发明人】D·根奇, K·亨肯, T·拉马拉
【申请人】Abb技术股份公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2013年11月6日
【公告号】EP2731120A1, US20150248978, WO2014072048A1