低压断路器的双断触头系统、包括双断触头系统的塑壳断路器和断开电路的方法

专利名称：低压断路器的双断触头系统、包括双断触头系统的塑壳断路器和断开电路的方法
技术领域：
本发明涉及低压断路器的双断触头系统、包括双断触头系统的 塑壳断^各器和断开 <氐压电^各中电流的方法。
背景技术：
断路器是自动工作的电气开关，其保护电路免受由过载或短路 引起的损伤。与保险丝相比，断路器可复位从而继续正常工作。许 多不同才支术都用在断^各器中。本发明涉及^f氐压限流塑壳断^各器
(MCCB)领域。 一个主要功能是在短路过程中限制故障电流。当 短路发生时，MCCB预期可尽可能快地阻止电流的流动，乂人而保护 MCCB下游电路中导体和电气装置。MCCB的限流能力的度量指标 包括故障电流的持续时间，最高瞬时通过电流(Ip)，和焦耳积分， 即J 力，这里i是瞬时通过电流，而t是时间，对持续时间求积分。
当制造商宣称MCCB "限流"时，对于Ip和焦耳积分有限定的最 大限值。然而，对在限流的MCCB中的所有这3个度量指标进行最 小化通常是有利的，从而为下游电路^是供最大可能的保护。
MCCB通常包4舌一对或多对电触头，其闭合/人而允i午电流流过 以及打开("断开，，)乂人而阻止电流流过。短路电流的中断导致固定 的和可移动的触臂间的电磁排斥，引起触臂分开。在短3各过程中有
非常高的电流，这意p木着在MCCB断开并中断古丈障时有4艮多感应和电容性电路能量必须耗散。当触头断开时，该能量引起在触头之间
形成电弧。能量耗散引起触头附近的热导电等离子体(hot conductive plasma ), 其允i午电；虎继续；危动。为了卩且止电 流流动, MCCB通常包括金属分隔板(splitterplate)用以吸收能量，冷却电 弧，和减小气体导电性。这引起电弧两端的电压增加，进而反作用 于系统电压，因此减少并最乡冬停止了电流的流动。zf旦电《瓜电阻不4又 是电弧导电性的函数，而且是电弧长度的函数。在短路过程中尽可 能快地增加电弧长度，从而增加电弧电压并快速阻止电流的流动是 才及其重要的。因此，MCCB通常具有吹开式触头(blow-apart contacts )，其中源自短路的才及高电流产生^兹场，将触头4皮此分开。 因为吹开运动独立于才喿作机构运动，在短路过程中，吹开式触头能 够比操作机构所能够做出的响应快得多地断开。在正常开关操作 中，触头是由触发弹簧(toggle spring)才乘作才几构通过移动手柄断开 或闭合的。可替换地，该机构可自动脱扣和断开触头。通常，MCCB 包括J兌扣单元(trip unit),其感测过载电济u并通过^L构的脱4a才乘4乍 的致动或者说启动来响应。脱扣单元可包括双金属条，如果超过阈 值电流，则该双金属条弯曲并释力文弹簧加载的脱扣杆(trip-lever )。 因为加热相当l曼，所以可采用其它机构处理源自短路的大电涌。如 果有大电涌，由一个或多个绕一个铁芯的导体回路构成的小电磁体 即刻推动铁电枢(iron armature )。可替换地，许多MCCB具有包括 对机构的脱扣操作进行致动的电流传感器、微处理器和4几电装置的 电子脱扣单元。
有几种方法已经用于增加吹开式触头的分离速度。首先，有简 单的反向回^各(reverse loop ),长口图1和2戶斤示。 一个例子是Siemens MCCB目录号3VL1716-1 DA33。在反向回^各中，带有固定触头的 固定导体与移动触臂平行。这形成平行导体，其中电流在相反的方 向上流动，导致导体的磁排斥。其次，图3和4示出双吹开式触臂相克念。这类似于反向回3各， 但不是一个固定触头，而是两个触头都连接到彼此排斥的可移动触 臂。这基本上使触头分离的速度和加速度加倍。 一个例子是Siemens MCCB目录号MLFB 3VL3725國3DC36。
第三，图5， 6和7示出在移动触臂另一侧与返回回路(return loop )结合的反向回^各。 一个例子是MoellerNZMNl。该返回回路 与触臂平4亍。在触^,和返回回^各中电流流动的方向相同，因it匕，两 个导体4皮此相互吸引。这与简单反向回路相比提供了在速度和加速 度方面的增加的改进。
第四，图8， 9和10中示出旋转的双断触头系统。该相无念例如 在Siemens欧洲专利EP 0174904B1和美国专利No. 4,649,247中说 明。 一个例子是Schneider MCCB型NS250。与单对触头相比，设 有旋转触臂和基本上同时断开的两对触头，基本上使触头分离的速 度和加速度加倍。该例子中的双断系统与反向回路结合4吏用。
第五，铁磁材料，例如钢有时结合吹开式触头系统-使用，从而 加强》兹场并增加触臂上的力。对于铁磁材冲牛，多种布置都是可能的。 示出四个简^匕的例子；在固定触头下面的4冈(图11和12),部分的 槽式电机(图13和14),完整的槽式电4几(full slot motor)(图15 和16)，和在电弧分隔板上的长支腿(图17和18)。在所有这些快 速分离触头的方法中，无"i仑是否使用导通回i 各(conducting loop ) 或铁^t材料，》兹场都在触臂中产生力。在这些情况中的每一情况下 都可观察到，磁场也具有第二个益处；其在电弧中产生将电弧推入 分隔一反的力。
DE27 20 736爿^开了一种限流装置，其具有可移动触头，该触 头在出现短^各电流时由电》兹排斥装置有力i也移动到断开电路位置。延迟元件(retarding member )积4成连4妄到可移动触头乂人而延迟触头 的再闭合并防止在断路器脱扣之前的再闭合。
DE 23 38 637公开了 一种用于具有双吹开式触臂的断^各器的触 头布置。每个可移动触臂配备有接触固定臂的触头。在两个可移动 臂之间提供了第三触头。
在DE 15 63 842中公开了另一种断路器。该发明的目的是为了 提供改进类型的断路器，其包括两点中断机构适于通过电^兹排斥执 行有效的中断操作。断路器包括电源侧的固定触臂和负载侧的固定 触^^和喷合一乂t固定触头的可移动触头组<牛。
在EP0418 754中进一步说明了一种限流设备。在双触头型限 流i殳备中，其中两个触头4皮此电串联，两个可移动触臂中每个都基 本上与两个固定触臂中的每个平行并沿其延伸，因而在过电流流过 时获得平tf的电石兹排斥。
MCCB制造商不断试图改进限流性能。但对于MCCB来说尺 寸紧凑也是理想的，以便电路保护设备不使用建筑内大量有价值的 空间。因此，问题是在少量空间内提供改进的限流性能。

发明内容
本发明的目的是提供在限流性能方面具有显著改进的用于断 路的系统和方法，其与现有技术相比具有少量或没有增加所需的空间。
因此，^是供了用于低压断^各器的双断触头系统，该系乡克包4舌 沿纵向轴线延伸的可旋转双断触臂；第一 固定导体和第二固定导 体，每个导体分别〗妄触触臂的一个端部，并具有在触臂下面的多个
12第一区段，在触臂上面的多个第二区段和跨过触臂并将每个导体的
第一区段与相应的第二区段连接在一起的多个第三区段；其中第一 区賴:4皮此平行布置以1更在平行的但与触臂中电流反向的方向上引 导电流通过各自的第一区段，和/或第二区賴:彼此平行布置以1更在平 行的但与触臂中电流反向的方向上引导电流通过各自的第二区段。
与上述现有技术相比，本发明的第 一和主要优点是固定导体提 供两倍电流以便排斥触臂。在短路过程中，每个导体携带全部短路 电流。因此，总共两倍的短路电流平行于触臂流动，排斥触臂中短 路电流。与例如简单反向回路相比，这显著增加触臂上的力。
优选地，第 一 固定导体和第二固定导体沿垂直轴线彼此交错设 置，以便第一导体的第一区段布置在第二导体的第一区,殳顶部并与 其平行，以及第 一导体的第二区段布置在第二导体的第二区段顶部 并与其平行。
为了断开电流，多个垂直堆叠的分隔板横向(laterally )邻近触
臂的每个端部设置。
优选地，第三区l殳与纵向轴线近似成直角布置。第三区l殳布置 为允许触臂在第 一闭合位置和第二断开位置之间旋转。所述第三区 4殳分别在触臂的不同侧面上^争过所述触臂。
第二优点是^争过区4殳的电流方向与在触臂端部和导体间形成 的电弧电流方向相反。这产生帮助将电弧推入分隔板的排斥力。每 个跨过区段携带全部短路电流，因此该排斥力是两倍短^各电流产生的。触臂配备有分别固定在触臂各个端部上的触头。第一固定导体 和第二固定导体分别各都配备有固定触头。固定触头在触臂的闭合 位置上4妄触触臂的触头。
第一和第二区段可位于触臂运动平面内的中心。第一导体可以 线导体实现，以及第二导体可以负载导体实现。每个导体适于在其 不连4妄所述触^^的端部上连4妄电if各。
具体地，第一导体可包括在触臂的配备有第一可移动触头的 那个侧面的下面并与该侧面平行延伸的第一区段，该第一区段在其 上表面上配备有固定触头以1更在触臂的第一闭合位置上与第一可 移动触头4姿触；在触^"的配备有第二可移动触头的那个侧面的上面 并与该侧面平行延伸的第二区段，该第二区段在其远离于触臂的中 心的端部上提供通至电路的触头，以及第三区段，其垂直^争过触臂 并在第一区段和第二区段的接近于触臂的中心的端部上连接第一 区^:和第二区^:。第二导体可包括在触^^的配备有第二可移动触 头的那个侧面的上面并与该侧面平行延伸且在第一导体的第二元 件下面并与该第二元件平行延伸的第一区段，该第一区段在其下表 面上配备有固定触头以〗更在触臂的第一闭合位置上与第二可移动 触头4姿触；在触臂的配备有第 一可移动触头的那个侧面的下面并与 该侧面平行延伸且与第 一导体的第 一 区,殳平行并在该第 一 区,更下 面延伸的第二区段，该第二区段在其远离于触臂的中心的端部上设 置通至电路的触头；以及第三区段，其垂直跨过触臂并在第一区段 和第二区段的接近于触臂的中心的端部上连接第一区段和第二区 段。
当触臂处于第二断开位置时，第一和第二导体彼此绝缘。电流臂能够在下面两个位置之间旋转第一位置，其分别4是供 所述触臂的一个端部与所述第一导体的相应端部之间的闭合4妄触 以及所述触臂的另一个端部与所述第二导体的相应端部之间的闭 合接触；以及短路后的第二断开位置，其中在导体和触臂之间的接 触适于允许在触臂的任一端部上形成电流电弧。
第三区段可布置用于在与电弧电流相反的方向上引导电流，从 而产生排斥力以便将电弧推入各分隔板。
优选地，可提供垂直的类s形区段分别连接到第二导体的第一 元件和第 一导体的第二元件，以便在s形区^:的水平改变部分中提
供向上的电流，以及在s形区段的水平改变部分中提供向下的电流。 有利地，s形区段中电流吸引各电流电弧以便将电弧引导到分隔板中。
相应地，塑壳断3各器(MCCB)包括至少一个^^艮据本发明的 触头系统；塑壳；交叉(crossbar)系统，其为触臂*提供乂>共载体以 <更致动至少一个触头系统的触臂的断开和闭合运动，交叉系统适于 绕固定在塑壳中的枢转轴旋转，交叉系统包含弹簧机构，其提供接 触压力并允许触臂在短路过程中断开；操作机构，其适于旋转交叉 系统断开或闭合；以及连杆，其适于连接操作机构到交叉系统并将 运动AM喿作才几构传递到交叉系统。
1才喿作4几构可作为手柄(handle)和/或脱扣单元实现。
在多极系统中，可提供触头系统用于电路的每极，触头系统彼 此平行布置，交叉系统提供在每个触臂之间的刚性连接。交叉系统 可适于同时和/或^皮此独立地^:转所有才及的触臂。
相应地，还纟是供了 一种用于在短路后在用于〗氐压断i 各器的双断 触头系统中断开电^各中电;;危的方法，该双断触头系乡克包4舌沿》从向 轴线延伸的可旋转双断触臂；第一固定导体和第二固定导体，每个 导体分别接触触臂的一个端部，并具有在触臂下面的第一区段，在 触臂上面的第二区段和跨过触臂并将每个导体的第 一 区段与相应 的第二区段连接在一起的第三区段；该方法包括以下步骤通过彼 此平行并邻近布置第一区段，并在平行的但与触臂中电流反向的方 向上引导电流通过第一区段，在触臂的电流与触臂一个端部上的第 一区段的电流之间提供排斥力；通过彼此平行并邻近布置第二区 段，并在平行的^f旦与触臂中电流反向的方向上引导电流通过第 一 区 段，在触臂的电流与触臂另 一个端部上的第二区段的电流之间提供 排斥力。
该方法可进一步包括以下步骤由于排斥力将触臂从第一闭合 位置旋转到第二断开位置；在触臂的一个端部与第一导体上的触头 之间形成电弧，和在触臂另一个端部与第二导体上触头之间形成电 弧；和通过引导电流在与电弧电流相反的方向上通过第三区萃殳产生 额外排斥力，以便将电弧推离触臂的中心。
该系统可进一步配备有分别连接到第二导体的第 一元件和第 一导体的第二元件的垂直的类似s形的区,殳，该方法进一步包括以 下步骤在s形区4殳的水平改变部分中引导电流向上，以及在s形 区|殳的水平改变部分中引导电流向下；通过在各电流电弧与向上的
16和向下的电流之间的引导来产生吸引力以4更引导电弧分别远离触 臂的中心。
相对于现有技术旋转双断系统中的简单的反向回路的优点是， 返回回3各具有不利的电;克方向，该电流方向引起了侵J寻来自反向回 路的净吹开力减小的吸引力，而本发明没有该返回回路。在本发明 中不会出现这种不理想的效果。
另 一个优点在于，本发明更有效地使用所提供的空间。
另一个优点在于，在多个垂直的s形区^a中的电流在会产生对 电弧的吸引力的方向上，从而产生趋向于将电弧移入分隔板的理想效果。


下面将结合多个附图详细i兌明本发明的实施例。
下面列出所包4舌的附图
图l是现有技术，具有简单的反向回路的触头系统的侧视图， 箭头示出电;克的;危动。
图2是图1所示装置的斜^L图。
图3是现有技术，具有双吹分离式触头的触头系统的侧视图， 每个触臂都示为闭合和完全断开的，箭头示出电流的流动。
图4是图3所示装置的斜^见图。图5是现有技术，具有与移动触臂另一侧上返回回路组合的反 向回3各的触头系统的侧一见闺，箭头示出电流的流动。
图6是图5所示装置的侧视图，但在这种情况下，触臂是断开 的，并示出电弧在其移入电《瓜分隔才反前的^L图，箭头示出电流的流动。
图7是图5所示装置的斜视图。
图8是现有技术，旋转双断触头系统的侧视图，触臂示为闭合
的，箭头示出电;危的:;危动。
图9是图8所示装置的斜视图。
图IO是现有技术，图8所示装置的另一个侧-现图，触臂示为 完全断开的，并示出电弧在其移入电弧分隔4反前的^L图，箭头示出
电5危的；克动。
图11是现有才支术，图1所示装置的侧-阮图，^f旦具有加在固定 触头下面的铁石兹材料(含有4失)。
图12是图11所示装置的斜视图。
图13是现有技术，图1所示装置的侧4见图，4旦具有由4失石兹材 料制成的部分的槽式电机。
图14是图13所示装置的斜^L图。
图15是现有4支术，图1所示装置的侧4见图，4旦具有由4失石兹材 料制成的完整的槽式电机。图16是图15所示装置的斜视图。
图17是现有技术，图1所示装置的侧-现图，但具有由铁,兹体 制成的电弧分隔板，该分隔板具有延伸到触头侧面的长支腿。
图18是图17所示装置的斜视图。
图19是本发明的侧-現图，触臂处于闭合位置，箭头示出电流
的流动。
图20是本发明的侧视图，触臂处于断开位置，示出在触头之 间的电弧的一见图，箭头示出电流的流动。
图21是本发明的斜视图。
图22是本发明的侧视图，这是塑壳断路器内部的可能的实施 例的例子。
图23是本发明的顶视图。
图24是本发明的另 一个斜^L图。
图25是本发明的另 一个斜视图。
图26是侧视图，是本发明的可替换形式。
图27是图26中装置的斜视图。
图28是侧视图，是本发明的可替换形式。
图29是图28中装置的斜视图。
19图30是侧视图，是本发明的可替换形式，其中长支腿延伸到
角虫头烦，J面。
图31是图30中装置的斜视图。
具体实施例方式
图1到18描绘现有技术已知的断路器的不同实施例。
本发明的实施例在图19到31中示出。本发明4吏用上述具有^是 转触臂的双断触头系统的4既念。此外，本发明具有^争过触臂的固定 导体的新型布置。
图19到21示出》走转触臂1，具有固定到每个端部的可移动触 头2和9。 i殳有两个固定触头3和10和两个固定导体。两个固定导 体是线导体和负载导体。线导体包括区段7， 6， 5， 17和11。负载 导体包4舌区^殳4， 18， 12, 13和14。固定触头3和10分别连4妄到 这两个固定导体的区段4和11。区段4和11平行于触臂，且保持 约为/人触头到触臂的4t转轴线的距离。此外，每个固定导体具有^争 至触臂另一侧的第二区段。在线导体中，区段17跨过触臂从而在 区段5和11之间连接。同样地在负载导体中，区,殳18在另一侧上 ^争过触臂/人而在区l殳12和4之间连4妄。跨过区段17和18与触臂 近似成直角，但其成形为允许触臂断开。此外，每个固定导体具有 分别平行于其他固定导体的第一区段的第三区段。也就是说，区段 5平行于区段4，而区段12平行于区段11。区段4， 5, 11和12通 常位于触臂运动平面内的中心。3争过区,史17和18分别在触臂的左 侧和右侧。此外，每个固定导体继续延伸并在连接到其余电路时结 束。在所示例子中，负载导体在用于缆线或母线(busbar)的线路 端子接线7处结束。负载导体可在通到脱扣单元的接线14处结束。有角度的区段6和13是可选的且有时需要使连接点连接到断路器 中方便的位置。
线导体和负载导体在触臂断开时必须4皮此电绝纟彖。可以预见有 许多可能的塑壳设计的方式用以提供所需的绝缘。许多可能的导电 路径在脱扣单元中都是可能的，15是简化表示，其在用于缆线或母 线的负载端子接线16处结束。触臂1能够通过一个角度从图19中 的闭合位置旋转到图20中的断开位置。
总之，本发明提供了用于低压断路器的双断触头系统，其包括 沿纵向轴线40延伸的垂直中心旋转触臂1，将触臂1分为左侧和右 侧的轴或可选的中心轴^K (central bearing) 50，第一固定导体4， 12, 18和第二固定导体5， 11， 17,每个导体都在垂直方向上跨过 触臂1，该导体包^":平4于于触^" 1的右侧面并在该右侧面下面延 伸的第一区段4， 5，平行于触臂1的左侧面并在该左侧面上面延伸 的第二区4殳12, 11，和在导体的4妄近于触臂1中心的端部上垂直地 将每个导体的第一区段4， 5与相应的第二区段12, ll连接在一起 的第三区,殳18, 17,该第三区革殳布置在触臂1的4壬一侧上；其中第 一和第二固定导体彼此垂直交错设置，从而使得第一导体4， 12, 18的第一区段4布置在第二导体5， 11, 17的第一区段5的顶部， 但彼此平行，且使得第一导体4， 12, 18的第二区段12布置在第 二导体5， 11， 17的第二区段ll的顶部，但彼此平行，第一导体的 第一区段4适于接触旋转臂1右端，第一导体的第二元件12适于 在远离触臂1中心的端部接触电^各；和第二导体的第二区段11能 够接触旋转臂1左端，第二导体的第一元件5能够在远离触臂1中 心的端部^妄触电^各。
优选地，触臂l能够绕轴线旋转。也可提供触臂l能够绕中心 轴7 义50魂:举争。该轴7lc在图中示为圓3L， <义4乍为例子。也可以4艮本 没有轴4义，^又有^走转轴线。或可以有槽形特4正(slot-shaped feature )从而补偿开关才喿作后触点的不均匀磨损(ablation)。触臂1可在对 称弹簧上浮动。槽形特征可垂直或倾斜提供。
该系统也可以如下述方式i兌明的那冲羊，该系统包4舌沿《从向轴线 40延伸的旋转触臂1，该触臂能够绕轴线或可选的中心轴承50旋 转，触臂1配备有位于其一个端部上并位于下表面上的第一可旋转 触头2,并配备有4立于相3t端部上并^f立于上表面上的第二可移动触 头9,多个垂直堆叠的分隔板8,其一黄向邻近触臂1的每个端部提 供；第一导体包括在触臂1的配备有第一可移动触头2的那个侧 面的下面并与该侧面平行延伸的第一区段4，第一区段4在其上表 面上配备有固定触头3以^更与第一可移动触头2^妄触；在触臂1的 配备有第二可移动触头9的那个侧面的上面并与该侧面平4于延伸的 第二区革殳12，第二区萃炎12在其远离于触臂1的中心的端部上^是供 通至电^各的触头，以及垂直^争过触臂1并在第一区^殳和第二区段的 才妄近于触臂1的中心的端部上连4妄第一区,殳4和第二区,殳12的第 三区段18;第二导体包括在触臂1配备有第二可移动触头9的那 个侧面的上面并与该侧面平4于延伸且在第一导体的第二元件12下 面并与其平行延伸的第一区段ii，第一区段11在其下表面上配备
有固定触头10以^_与第二可移动触头9 4矣触；在触臂1的配备有 第一可移动触头2的那个侧面的下面并与该侧面平4于延伸且与第一 导体的第一区段4平行并在第一区段下面延伸的第二区段5，第二 区,殳5在其远离于触臂1的中心的端部上才是供通至电路的触头，以 及垂直跨过触臂1并在第一区段和第二区段的接近于触臂1的中心 的端部上连接第一区段11和第二区,殳5的第三区革史17。
触^# 1的运动平面由纟从向轴线40和垂直轴线41所限定。第三 区段平行于触臂1的运动平面布置。 一个第三区段才是供在触臂1的 前面，另一个第三区,殳18提供在触臂1的后面。因此，触臂1布置在第三区段17， 18之间并在位于第三区段17， 18之间的平面内旋转。
在图20中，标号19和20表示短路过程中的电弧。所示电弧 19和20时间上是在移入到分隔板8前的瞬间。在短路过程中预期 的功能方面，/磁力和气流将〗吏电弧19和20在外部移入分隔才反8。 所示分隔纟反8的形状，^t目和布置〗又作为例子，许多变体都是可能的。
图22示出本发明在MCCB中可能的实施例。多极的MCCB将 分别在各极中具有当前的本发明。用于各极的触头系统优选在一条 线上彼此平行布置。交叉系统21为不同触臂1提供公共载体并绕 固定在壳26中的枢转轴旋转。
交叉系统21在开关才喿作过程中致动触臂1的断开和闭合运动， 并适于绕固定在塑壳26中的枢转轴旋转，交叉系统21提供在多极 断路器中的极之间的刚性连接，从而将同时断开或闭合所有极中所 有触臂的开关操作。交叉系统21包含弹簧机构，该弹簧机构提供 接触压力并允许触臂l在短3各过程中响应石兹力而断开。因此，交叉 系统21允许触臂1在短路过程中独立于才喿作4几构23断开且比才乘作 才几构更快i也断开。
交叉系统21允许多极断路器中多个触臂1彼此独立断开。操 作机构23进一步适于旋转交叉系统1断开或闭合。连杆22连接操 作机构23到交叉系统21并将运动从操作机构传递到交叉系统。操 作才几构响应手柄24的运动或脱扣单元25的致动来S走转交叉系统21
断开或闭合。
23多才及系统的触^f 1可以同时或独立致动。例3口，所有触^,1可
由手柄24 —起致动，或特定触臂1可响应相应才及中短^各电流自动致动。
与上述现有技术相比，本发明首要和主要优点是固定导体提供 两倍电流用于排斥触臂。在图19中，导体区段4和5中的电流以 相同的方向流动，但与触臂1中电流的方向相反。类似地，区段ll 和12中的电流在同一方向上，但与触臂1中的电流相反。在短路 过程中，每个导体携带全部短路电流。因此，总共两倍短;咯电流平 行于触臂l流动，排斥触臂中的短^各电流。与例如简单的反向回路 相比，这显著增加触臂上的力。
参考图20，第二优点是跨过区段或者称为交叉区段17和18 的电流方向与电弧电流19和20的方向相反。这产生了帮助将电邻、 推入分隔板的排斥力。每个^争过区^殳携带全部短路电流，因此该排 斥力由两 <咅4豆3各电力乾产生。
优于现有技术旋转双断系统中的简单反向回路，第三个优点是 本发明不具有带有不利的电流方向的返回回3各。参考图8，导体区 段127和128的电流方向与触力,电流方向相同。这产生减小来自于 反向回3各的净吹开力的吸引力。本发明没有这冲羊的不理想效果。
第四个优点是本发明避免图7所示概念中出现的问题。导体区 段129和130位于分隔板的左侧和右侧。该布置具有在MCCB宽度 方向上空间拥挤的问题。要么MCCB必须^敗的更宽以容纳导体的厚 度，要么分隔板必须做的更窄，这会减小其冷却电弧的效率。
参考图20，第五个优点是导体区段6和7中的电流在能够产生 对电弧19的吸引力的方向上。这产生趋向于将电弧移入分隔板的 理想效果。类似地，区l殳13， 14，和15吸引电弧20。这与图10中现有技术的不利条件相比，区段131和132分别趋向于排斥电弧 136，区,殳133， 134，和135分别趋向于排斥电弧137。
图23到25以不同透视角度示出本发明实施例，即顶视图(图 23)，侧视图(图24)，和颠倒侧—见图(图24)。
图26-31是本发明可替换实施例的例子，其利用铁磁材料的 不同布置。在这些情形的每一种中，铁磁材料增强跨触臂的磁通量， 因而增加触臂上的打开力，而且增加将电弧推入分隔板的力。
图26和27示出本发明具有两个完整的槽式电机。每个槽式电 机包括铁磁材料的完整回路，该铁磁材料回路环绕部分导通路径。 一个槽式电机环绕导体区段4， 5和触臂1。另一个槽式电机环绕导 体区段ll， 12和触臂1。这些槽式电机中的每一个都以现有技术公 知的方式增强磁场，如图15和16所示。但本发明比现有技术所获 得的优点更大，这是因为每个槽式电机的固定导体中流经的电流加 倍。增加的电流在槽式电机中诱导更大的磁场强度，因而增加对触 臂和电弧有益的力。
图28和29示出本发明具有两个部分的槽式电机。其所获得的 优点类似于图26和27中完整的槽式电机的优点。然而，对触臂和 电弧的力的增加没有完整的槽式电机中那样大。部分的槽式电机适 于增强磁通量，但其不能完全环绕导体。但部分的槽式电机的优点 是其要求的空间比完整的槽式电机小，且对产品设计人员来说可能
更容易在完整产品中执行。
图30和31示出本发明具有由铁磁材料制成的电弧分隔板，该 分隔板具有延伸到触头侧面的长支腿。这样的分隔板是现有技术公 知白勺，例如图17和18中所示。标号清单
1旋转双断触臂
2移动触头
3固定触头
4负载导体区,殳
线导体区段
6线导体区,殳
7线导体区段
8分隔板
9可移动触头
10固定触头
11线导体区段
12负载导体区段
13负载导体区段
14负载导体区段
15导通路径
16负载终端接线
17线导体区賴
18负载导体区段
19电弧
20电弧
21交叉部
2622 连杆
23 4乘作才几构
24 手柄
25 脱扣单元
26 基底
40 i从向4由线
41 垂直4由线
50 S走4争中心轴或轴岸义
100 可旋转触臂
101 可^走#^又断触^, 110 固定导体
127 导体区段
128 导体区段
129 导体区段
130 导体区段
131 导体区賴二
132 导体区段
133 导体区段
134 导体区賴二
135 导体区段
136 电弧
137 电弧140 铁磁材料
150 部分的4曹式电枳j
160 完整的槽式电枳j
权利要求
1.一种用于低压断路器的双断触头系统，包括沿纵向轴线(40)延伸的可旋转双断触臂(1)；第一固定导体(4；12；18)和第二固定导体(5；11；17)，每个导体分别接触所述触臂(1)的一个端部；具有在所述触臂(1)下面的多个第一区段(4；5)、在所述触臂(1)上面的多个第二区段(12；11)和跨过所述触臂(1)并将每个导体的所述第一区段(4；5)与相应的所述第二区段(12；11)连接在一起的多个第三区段(18；17)；其中所述第一区段(4；5)彼此平行地布置以在平行的但与所述触臂(1)中电流反向的方向上引导电流通过各自的所述第一区段(4；5)，和/或所述第二区段(12；11)彼此平行地布置以在平行的但与所述触臂(1)中电流反向的方向上引导电流通过各自的所述第二区段(12；11)。
2. 根据权利要求1所述的系统，其中所述第一固定导体(4; 12; 18)和所述第二固定导体(5; 11; 17 )沿垂直轴线(")独: 此交错设置，以便所述第一导体(4; 12; 18 )的所述第 一 区段(4 )布置 在所述第二导体(5; 11; 17)的所述第一区段(5)顶部并与 所述第二导体的所述第一区段平行，以及所述第一导体(4; 12; 18 )的所述第二区段(12 )布置 在所述第二导体(5; 11; 17)的所述第二区段(11 )顶部并 与所述第二导体的所述第二区段平行。
3. 根据权利要求1或2所述的系统，其中多个垂直堆叠的分隔 板(8 )才黄向邻近所述触臂(1 )的每个端部"i殳置。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述第三区段 (18; 17)与所述纵向轴线(40)近似成直角布置。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述第三区段(18; 17)布置为允许所述触臂(1)在第一闭合位置和第二 断开位置之间旋转。
6. 根据权利要求5所述的系统，其中所述第三区段(18; 17) 分别在所述触臂(1 )的不同侧面3争过所述触臂(1 )。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述触臂(l) 配备有分别固定在所述触臂的各个端部上的触头(2)和(9)。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述第一固定 导体(4; 12; 18 )和所述第二固定导体(5; 11; 17)分别配 备有固定触头(3)和(10)。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述第一和第 二区^殳(4; 5; 11; 12 )位于所述触臂运动平面内的中心。
10. 根据前述^又利要求中任一项所述的系统，其中所述第一导体(4; 12; 18)是以线导体实现的，以及其中所述第二导体(5; 11; 17)是以负载导体实现的。
11. 根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中每个导体适于 在其不连接所述触臂(1 )的端部上连接电^各。
12. 根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述第一导体 包括在所述触臂(1)的配备有所述第一可移动触头(2)的那 个侧面下面并与所述侧面平行延伸的第 一 区^殳(4 )，所述第一 区段(4)在所述第一区段的上表面上配备有固定触头(3 )以 便在所述触臂的第一闭合位置上与所述第一可移动触头(2 ) 接触，在所述触臂(1 )的配备有所述第二可移动触头(9)的那 个侧面上面并与所述侧边平^f于延伸的第二区^殳(12)，所述第 二区段(12)在所述第二区段的远离于所述触臂(1)的中心 的端部上"i殳置通至电路的触头，以及垂直跨过所述触臂(1 )并在所述第一区段和所述第二区 段的接近于所述触臂(1)的所述中心的端部上连"^妄所述第一 区段(4)和所述第二区段(12)的第三区革更(18)。
13. 才艮据权利要求12所述的系统，其中所述第二导体包4舌在所述触臂(1 )的配备有所述第二可移动触头(9 )的那 个侧面的上面并与所述侧面平4于延伸且在所述第 一导体的第 二元件(12)下面并与所述第二元件平行延伸的第一区段(11 ), 所述第一区段(11 )在所述第一区段的下表面上配备有固定触 头(10 )以便在所述触臂的第一闭合位置上与所述第二可移动 触头(9) 4妻触；在所述触臂(1 )的配备有所述第一可移动触头(2 )的那 个侧面的下面并与所述侧面平行延伸且与所述第 一导体的第 一区段(4 )平行并在所述第一区段下面延伸的第二区段(5 ), 所述第二区段(5)在所述第二区段的远离于所述触臂(1)的 中心的端部上设置通至电路的触头，以及垂直^争过所述触臂(1 )并在所述第一区段和所述第二区 段的4妻近于所述触臂(1)的所述中心的端部上连4妻所述第一 区段(11)和所述第二区段(5)的第三区,殳(17)。
14. 根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中当所述触臂位 于所述第二断开位置时，所述第一和第二导体彼此绝乡彖。
15. 根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述电流臂(1 ) 能够在下面两个位置之间;旋转第一位置，其分别提供所述触臂(1)的一个端部与所述 第一导体(4; 12; 18)的相应端部之间的闭合4姿触以及所述 触臂(1 )的另一个端部与所述第二导体(5; 11; 17)的相应 端部之间的闭合4妄触；以及短路后的第二断开位置，其中在所述导体与所述触臂(1 ) 之间的4妄触适于允许在所述触臂(1)的4壬一端部上形成电流 电弧(19)和(20)。
16. 根据权利要求15所述的系统，其中所述第三区段(18; 17) 布置用于在与所述电弧电流(19; 20)相反的方向上引导电流， 从而产生排斥力以便将所述电弧(19; 20)推入各所述分隔板(8)。
17. 根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中垂直的类似s 形的区段(6)和(13)分别连接到所述第二导体(5; 11; 17)的所述第一元件(5)和第一导体(4; 12; 18)的所述第二元 件(12 )，以便在所述s形区段(6 )的水平改变部分中提供向 上的电流并在所述s形区段(13 )的水平改变部分中4是供向下的电力t。
18. 根据权利要求17所述的系统，其中在所述s形区^a (6; 13) 中的所述电流吸引各电流电弧(19; 20)以^f更将所述电弧(19; 20)引导到所述分隔板(8)中。
19. 根据权利要求1所述的系统，其中所述可旋转触臂(1 )在由 所述"人向轴线(40)和所述垂直轴线(41 )所限定的平面中兹:转。
20. 才艮据权利要求1所述的系统，其中所述可旋转触臂(1 )被设 置为可^,中心轴或中心轴7 义(50) S走转。
21. —种塑壳断^各器(MCCB),包括至少一个才艮据^又利要求i到20中任一项所述的触头系统； 塑壳(26);交叉系统(21 ),其为所述触臂(1 )提供载体以便致动至 少一个触头系统的触臂(1)的断开和闭合运动，所述交叉系 统(21 )适于绕固定在所述塑壳(26)中的枢转轴旋转，所述 交叉系统(21 )包含弹簧机构，所述弹簧4几构提供4妾触压力并 允许所述触臂(1 )在短路过程中断开；操作机构(23)，其适于旋转所述交叉系统(21)断开或 闭合；以及连杆(22)，其适于连接所述操作机构(23)到所述交叉 系统(21)并将运动/人所述才喿作才几构传递到所述交叉系统。
22. 根据权利要求21所述的塑壳断路器，其中所述操作4几构(23 ) 是作为手柄(24)和/或脱扣单元(25)实现的。
23. 根据权利要求21或22所述的塑壳断路器，其中才是供触头系 统用于电路的每极，所述触头系统4皮此平4亍布置，所述交叉系 统(21 )提供在每个触臂(1 )之间的刚性连接。
24. 根据权利要求23所述的塑壳断路器，其中所述交叉系统(21 ) 适于同时和/或4皮此独立地旋转所有4及的所述触臂(1 )。
25. —种用于在短^各后在用于低压断^各器的双断触头系统中断开 电^各中电流的方法，所述双断触头系乡充包才舌双断触臂(1 )，其沿纵向轴线(40)延伸；第一固定导体 (4; 12; 18)和第二固定导体(5; 11; 17),每个导体分别^接触所述触臂(1 )的一个端部，并具有在所述触^^ ( 1 )下面的第一区段(4; 5),在所述触臂(1 )上面的第二区段(12;`11 )，和跨过所述触臂(1 )并将每个导体的所述第一区段(4;`5 )与相应的所述第二区段(12; 11 )连4秦在一起的第三区段 (18; 17);所述方法包4舌以下步骤通过4皮此平4于并邻近布置所述第一区#殳，并在平4于的4旦与 所述触臂(1)中电流反向的方向上引导电流通过所述第一区 段(4; 5 ),在所述触臂(1 )的电流与所述触臂(1 )的一个 端部上的所述第一区段(4; 5)的电流之间提供排斥力；通过4皮此平4亍并邻近布置所述第二区4殳(12; 11),并在 平行的^旦与所迷触臂(1)中电流反向的方向上引导电流通过 所述第一区段，在所述触臂(1 )的电流与所述触臂(1 )的另 一个端部上的所述第二区段(12; 11 )的电流之间提供排斥力。
26. 根据权利要求25所述的方法，进一步包括以下步骤由于所述排斥力将所述触臂(1)从第一闭合位置旋转到 第二断开位置；在所述触臂(1 )的一个端部与第一导体(4; 12; 18)上 的触头之间形成电弧(19),并在所述触臂(1 )的另一个端部 与所述第二导体(5; 11; 17)上的触头之间形成电弧(20); 以及通过引导电流在与所述电弧电:^u ( 19; 20)相反的方向上 通过所述第三区段(18; 17)产生额外排斥力，以便将电弧(19; 20)推离所述触臂(1 )的中心。
27. 根据权利要求25或26所述的方法，其中所述系统进一步配 备有分别连接到所述第二导体(5; 11; 17)的所述第一元件(5)和所述第一导体(4; 12; 18 )的所述第二元件(12 )的 垂直的类似s形的区段(6 )和(13 ),所述方法包括以下步骤在所述s形区段(6)的水平改变部分中引导电流向上， 并在所述s形区,殳(13)的水平改变部分中引导电i乾向下；通过在各所述电流电弧(19; 20)与所述向上的和向下的 电流之间的所述引导来产生吸引力以1"更引导所述电弧(19; 20 ) 分别远离所述触臂(1)的所述中心。
全文摘要
本发明使用具有旋转触臂的双断触头系统的构思。提供了跨过触臂的固定导体的新型布置。用于低压断路器的双断触头系统包括沿纵向轴线延伸并可跨过中心轴承旋转的双断触臂；第一固定导体和第二固定导体，每个导体分别接触该触臂的一个端部，具有在触臂下面的第一区段、在触臂上面的第二区段以及跨过触臂并将每个导体的第一区段与相应的第二区段连接在一起的第三区段；其中第一区段和/或第二区段彼此平行地布置以便在平行的但与触臂中电流反向的方向上引导电流通过各自的第一和/或第二区段。
文档编号H01H77/10GK101589447SQ200780050381
公开日2009年11月25日 申请日期2007年1月24日 优先权日2007年1月24日
发明者詹姆斯·费里 申请人:西门子公司