[发明专利]一种转动触头组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种转动触头组件，更具体地说涉及一种用于断路器的限流转动触头组件。此外，本发明还涉及一种采用所述限流转动触头组件的断路器。

背景技术

断路器是配电系统的关键部件。图1所示的配电系统包括一个电源S、一个上游断路器USCB、1至n个下游断路器DSCB中的至少一个以及与下游断路器DSCB相对应的负载L。当电路中存在非正常电流(例如过流、短路)时，这些断路器可以将从电源S流向负载L的电流自动地切断，以保护负载L侧的电路和部件。这些断路器通常具有一个用于检测所述非正常电流的脱扣单元和一个与所述脱扣单元互锁的操作机构。根据相对应的负载L的需要，下游断路器DSCB设置成在一定的过流状况下断开，例如超过允许通过的电流等级时。根据电力系统的需求，上游断路器USCB也被设置成在一定的过流状况下断开，通常这一过流的等级要高于下游断路器过流的等级，因而当下游断路器DSCB断开时，上游断路器USCB可能并未断开。

常规断路器具有以下缺陷：

首先，常规断路器的动触头和静触头的分离不够快。

在过流状况下，当脱扣单元检测到非正常电流后就进行解锁动作来释放所述操作机构，然后所述操作机构的运动会将动触头从静触头分离开来，以切断所述电路中的非正常电流。由于所述脱扣单元的解锁动作以及从释放所述操作机构到动触头作出动作之间存在时间延迟，故所述由操作机构进行的动触头和静触头的断开动作不可避免的缓慢。在严重过流的情况下，这种断开方式无法实现保护电路、负载和断路器自身的目的。

其次，分离的动触头和静触头可能在断路器操作机构被释放前重新闭合。

为了避免前一种缺陷，出现了限流触头组件。在用于断路器的限流触头组件中，可利用动触头和静触头之间产生的电动斥力来克服触头弹簧施加在触头臂上的闭合力矩，从而将触头臂迅速地冲开以分离动触头和静触头。由于这一冲开动作与所述操作机构的动作无关，故触头臂的打开要快得多。然而，在冲开触头臂的同时，动触头和静触头之间会产生电弧，电路中的实际电流也迅速地被这些电弧限制到与预期电流相比较低的水平，因而电动斥力会随着所述触头臂的打开而减小。此外，由于冲开动作通常早于操作机构的缓慢动作，所以当触头臂冲开时操作机构仍然保持在闭合位置。因此，冲开的触头臂可能在触头弹簧的闭合力矩的作用下回落，使动触头和静触头重新闭合。重新闭合的触头臂使得非正常电流重新通过，从而损坏负载，并释放大量能量损坏断路器本身。因此，必须对限流触头臂组件采取措施，防止冲开的触头臂重新闭合。

美国专利US7005594B2公开了一种限流转动触头组件，其采用一种特殊形状的凸轮表面。当过流发生时与弹簧连接的滚子将沿着所述表面落入一槽内，从而防止冲开的静触头和动触头重新闭合。其缺陷在于，凸轮表面复杂，要实现良好的限流性能必须要精确地设计、制造，这极大地增加了成本。此外，长期的使用将磨损凸轮的表面，从而极大地降低了触头组件工作的可靠性。

美国专利US6084489A公开的限流转动触头组件则采用了在组件之外的一个独立的锁紧机构来防止冲开的静触头和动触头重新闭合。其缺陷在于，锁紧构件和相应的偏置弹簧要独立安装于触头组件之外，要实现其与触头臂的配合必须精确地定位和制造。此外，必须使用一种与所述锁紧构件对应的特殊设计才能解锁触头臂，这些都增加了其复杂性和成本，降低了紧凑度。

再次，选择性保护系统和冲击负载要求触头组件具有高的耐受瞬时冲击电流的能力。

当作为上游断路器USCB或用于冲击负载时，存在不同于下游断路器DSCB的需求。当配电系统的一部分出现短路问题时，如果上游断路器不具备足够的瞬时电流耐受能力，其可能与故障部分的下游断路器DSCB一起或者先于故障部分的下游断路器DSCB断开。这将导致整个配电系统瘫痪，而非仅将故障部分断开。此外，电力系统通常还可包括如电动机和变压器等一些存在冲击电流的负载。如果用于保护该系统的断路器的触头组件不具有足够的瞬时电流耐受能力，所述触头组件将在所述瞬时冲击电流的作用下打开，从而阻止电流到达与所述断路器相连的这些负载L。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的上述缺陷，使断路器可以在过流状况下迅速打开、在瞬时过流状况下可在打开后重新闭合，并在强的过流状况下可靠地锁定在冲开位置。