专利名称:具有电弧换向结构的限流断路器的制作方法
本发明涉及到一个断路器，尤其是关于用来把可分离头之间产生的电弧从静触头引向消弧栅的装置。
断路器是广泛地用于工业、住宅及商业中的设备，以提供防止由于过电流而造成破坏的保护。在电能用量增长的同时，供给这一能量的电源容量也相应增大。由于这个原因，在发生短路的地方，会有大电流流过配电电路。在这种情况下，惯用的电路断流器不能防止连接在断流器的短路电流流出侧(downstream)的设备以及断流器本身的严重损坏。
在断路器极端过电流状况下，在触头臂上产生的电磁力，足以迅速地以相背的方向旋转触头臂，使触头分离。因而，电弧被拉长，使之具有加大电弧电压和电弧电阻以及限制电弧电流的作用。一个附带的跳闸装置，在触头臂回到闭合位置之前迅速释放一个操作机构，从“闭合”位置到达“打开”位置，以阻止电弧二次点燃。
根据本发明，断路器包括一个具有一个线路端子和一个负载端子的绝缘外壳;安装在外壳内用作打开或闭合端子间电路的可分离的触头;一个具有旋转支架的操作机构和采用手动操作以使支架在打开和闭合位置之间旋转的部件;包括第一和第二旋转触头臂的触头支撑部件，每一个触头臂支撑一个触头，第一触头臂可转动地连接在支架上;限制支架和第一触头臂之间相对转动的部件;一个在线路端子和第二触头臂之间延伸的导电体;在第一触头运动路径周围的灭弧部件和包括隔开的电弧吸引板的部件;在导电体和一个电弧吸引板之间用来将所有电弧从第二触头臂引向上述一个电弧吸引板的导电连接件。
按常规提供的限流断路器包括，一个具有一个线路端子和一个负载端子的绝缘外壳;安装在外壳内用作打开或闭合端子间电路的可分离的触头;一个具有旋转支架的操作机构和采用手动操作以使支架在打开和闭合位置之间旋转的部件;包括第一和第二旋转触头臂的触头支撑部件，每一个触头臂支撑一个触头，第一触头臂可转动地连接在支架上;限制支架和第一触头臂之间相对转动的部件;在支架上的偏置部件，用以将第一触头臂推进到相对于支架的第一位置，以使第一触头臂和支架能作为一个整体转动，去打开及闭合可分离的触头;一个在线路端子和第二触头臂之间延伸的导电体;在第一触头运动路径周围的灭弧部件和包括隔开的电弧吸引板的部件;在导电体和一个电弧吸引板之间用来将电弧从第二触头臂引向一个电弧吸引板的导电连接件。
本发明的装置，由于电弧从起弧处到灭弧栅移动速度更快，所以具有能使电弧电压更高、断弧效果更好及触头烧蚀更少的优点。
现在，用举例的方法並参考附图对本发明进行说明。附图中图1是一多极限流断路器的垂直方向截面图，图中所示触头在闭合位置。
图2和图3是本发明的另一个实施方案的局部截面图。
图1中的三极断路器3示出了一个包括底座7和护盖9的绝缘外壳5;护盖用惯用的方法，例如用螺丝(未示出)被固定在底座上。虽然本发明的原理适用于单极断路器，但它通常也适用于多极设备;由于这一原因，外壳5包括绝缘阻挡层，在工艺上用众所周知的方法，把外壳分隔成三个相邻紧靠的极单元分隔间。
在外壳中，一个断路器的操作机构11安装在外壳的中间极单元内，它包括一个单一的操作机构和单一的锁定机构15。断路器操作机构11还包括在三个极单元的每一个单元中的一个过热脱扣部件17和一个高速电磁脱扣部件18。在美国第4，220，935号书中较完整地描述了一个典型的高速电磁跳闸部件。
断路器的每一个极都装有一对可分离的触头19和21，它们分别附在上部触头臂20和下部触头臂22上。在每一个极单元内还装设了一个灭弧部件或消弧栅23。上部触头19，通过上部触头臂20(用导电材料制成)在电气上连到並联导体30，並联导体30通过一个导电条25並通过过热及电磁脱扣部件17、18连到端子26。
下部触头21，通过下部触头臂22和导电条27连到端子29。断路器3在闭合位置时，电路即呈现为从端子29经过几个零件27、22、21、19、20、30、25到端子26。
触头臂20，在枢轴33处可转动地连接到可转动支架34上，支架34固定在一个可转动的绝缘连杆35上。支架34包括一个槽口37，触头臂20的一个端部39被可转动地安装在枢轴33处的槽口37内。在断路器通过正常电流期间，触头臂20和支架34，作为一个整体与连杆35一起转动。
单个操作机构11被置于三极断路器的中间极单元内，並且被支撑在一对刚性的支撑板41(有一个支撑板未示出)上，支撑板被固定在断路器中间极单元内的底座7中。一个倒置的U形操纵杆43，用该操纵杆支脚的端部，被可转动地支撑在彼此有一定间隔的支撑板41上;而操纵杆支脚端部被置入支撑板41的U形槽口45内。操纵杆43包括一个用电气绝缘材料模压制成的手柄47。
中间极单元中的触头臂20，借助于一个曲柄杠杆机构可操作地连接到能脱开的支承垫块元件51上;曲柄杠杆机构包括一个上部曲柄连杆48和下部曲柄连杆49。二个曲柄连杆借助于肘部轴杆53呈可转动地互相连接。下部曲柄连杆49靠轴杆33可转动地连接到中间极单元的支架34上，而上部曲柄连杆靠轴杆55连到能脱开的支承垫块元件51上。偏心操作弹簧57被连接在肘部轴杆53和操纵杆43的弯曲部分之间，呈拉紧状态。
触头19、21靠手动将手柄47移动到如图1所示位置的右侧而打开，即从接通(ON)位置(图1)到断开(OFF)位置。将手柄47移动到右侧(移动到断开位置)，就将扁心操作弹簧的作用线也带到右侧，将曲柄连杆48、49折叠，並以顺时针方向转动连杆35，使三个极单元中的触头臂20同时转动到打开位置，因此将三个极单元中的触头都打开。打开时触头臂20为虚线位置(图1)。
触头靠手动将手柄反向移动到左侧而闭合，此时亦使偏心弹簧57的动作线移动到左侧，将曲柄连杆48、49移动到图1所示的位置。这样的动作就使连杆35以反时针方向转动，则使三个极单元中的触头臂20都转动到闭合位置。
能脱开的支承垫块元件51，借助于锁定机构15被锁定在图1所示的位置;锁定机构15是一个拉杆，靠一个电子或热-磁脱扣机构部件17(未详细示出)带动。脱扣机构17即能够对低值的短路电流或过负荷电流状态进行检测，也能够对高值的短路电流或故障电流状态进行检测。根据对上述各种状态的检测，脱扣部件17使锁定机构或拉杆15顺时针方向转动，去起动操作机构11跳闸。
根据本发明，消弧栅23的一个底部电弧吸引板24靠一个连接件59(如一个螺栓或螺钉)在机械和电气上被连到线路侧导电体27上。当电路闭合时，故障电流通过由下部和上部触头臂22、20形成的逆行回路流动，其流动方向如箭头61所示，61表示的即为上述从线路端子29到负载端子26之电路路径方向。
当断路器跳闸时，如借助脱扣机构15或借助上部触头臂“斥分”(“blown open”)达到位置20a(图1)，所有电弧都要从触头19、21之间被引向到下部电弧吸引板24，从24处电弧再延伸到上部触头臂20a，如箭头63所示。因为电弧吸引板24被连到线路侧导电体27上，所以电弧63走电阻最小的路径，被引向到电弧吸引板24。结果，电弧电流路径63就通过连接件59延伸到线路侧导电体27，因此给逆行回路61增加了旁路。总之，消弧栅23是以惯用的方法熄灭电弧63。
本发明的另一个实施方案如图2所示，图中相同的数码编号表示相同的部件。在图2中，下部电弧吸引板24，借助于柔性或刚性的连接件65连到线路侧导电体27上，65可为一个条状体、多心导线或並联导体，象连接件59(图1)一样，连接件65有助于防止电弧在被引向到下部电弧吸引板24以后，又向下部触头臂22移动。
在本发明的另一个实施方案(图3)中，下部电弧吸引板24包括一个弯曲部分28，它将板24连到线路侧导电体27上。象连接件59(图1)一样，该部分28亦防止在电弧被引向到下部电弧吸引板24以后，又向下部触头臂22移动。
因为在故障电流小的情况下，下部触头一般不易将电弧引向到消弧栅，所以连接件59、65、28使电弧从下部触头臂转移到消弧栅，给逆行回路61增加了旁路。当触头19、21打开时，电弧63被吹入消弧栅23，因为下部电弧吸引板24的作用相当一个有效的导板而将电弧转移到消弧栅的下部各板上。
在开始发生故障时，电弧从下部触头臂转移到消弧栅，在消弧栅中产生磁场。一旦电弧与消弧栅23的各板接触，它就能检测出下部电弧吸引板24的电位较低的路径。对于故障电流较大的情况，磁力的反冲将电弧吹进消弧栅23，在23中电弧拉长，同时电弧电压增高，且电弧电压与电弧的长度成正比。
总之，本发明的装置，在故障电流小的情况下能够使电弧从触头之间转移到消弧栅中。在非常接近下部电弧吸引板处的下部触头臂，能够使电弧从触头臂转移到电弧吸引板，可以得到延长触头寿命和具有更有效的灭弧效果的双重优点。
权利要求
1.一个断路器，它包括一个具有一个线路端子和一个负载端子的绝缘外壳；安装在外壳内用作打开或闭合端子间电路的可分离的触头；一个具有旋转支架的操作机构和采用手动操作以使支架在打开和闭合位置之间旋转的部件；包括第一和第二旋转触头臂的触头支撑部件，每一个触头臂支撑一个触头，第一触头臂可转动地连接在支架上；限制支架和第一触头臂之间相对转动的部件；一个在线路端子和第二触头臂之间延伸的导电体；在第一触头运动路径周围的灭弧部件和包括隔开的电弧吸引板的部件，在导电体和一个电弧吸收板之间用来将所有电弧从第二触头臂引向上述一个电弧吸引板的导电连接件。
2.权利要求
1中所要求的一个断路器，其中，在支架上装设偏置部件，用以将第一触头臂推进到相对于支架的第一位置，以使第一触头臂和支架能作为一个整体转动，去打开及闭合分离的触头。
3.权利要求
2中所要求的一个断路器，其中，电弧吸引板包括若干在触头闭合时邻近第二触头臂的板和另外不邻近第二触头臂的板，以及在导电体和一个邻近板之间延伸的导电连接件。
4.权利要求
3中所要求的一个断路器，其中，第二触头臂安装在邻近板的平面内。
5.权利要求
4中所要求的一个断路器，其中，导电体安装在第一触头臂对面之第二触头臂的一侧，並且连接件在导电体和最近的板之间延伸。
6.权利要求
5中所要求的一个断路器，其中，连接件可以是一个刚性零件，也可以是一个柔性零件。
7.一个断路器，其结构及应用基本上如上文所述以及参考附图所作的说明。
专利摘要
一个断路器，其特征为在一对可分开的触头中，有一个触头装在一个可动的触头臂上，可以在一个具有电弧吸引板的消弧栅中活动，电弧吸引板包括一个邻近另一个触头的下部板。连接导体通至另一个触头，并与该触头在电气上相连。
文档编号H01H77/00GK86104588SQ86104588
公开日1987年1月14日 申请日期1986年7月11日
发明者威廉姆·埃尔斯沃思·比蒂, 杰里·利·麦克基, 元科·尼基·奇恩, 格兰·罗伯特·索马斯 申请人:西屋电气公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan