[发明专利]电接触器

说明书

技术领域

本发明涉及电源开关接触器，尤其涉及能够在市电电压切换80安培以上电流的单极或双极接触器。

本发明也涉及用于现代电表，也就是智能电表的大电流开关接触器，用于在正常的市电电压如100伏至240伏交流电中执行预付费功能或者安全切断功能。本发明的开关接触器尤其适用于美国专利US7,833,034所描述的双闸刀接触式接触器。

背景技术

很多开关接触器能够令人满意地为大量的开关负载周期切换额定电流，例如100安培或者200安培。电流切换经由合适的银合金触头完成，而银合金触头上含有一定的附加物以防止发生触头的熔接。开关闸刀被设置成很容易被驱动，以执行切换功能，并在额定电流下具有最小的自热。

很多电表规格不仅要求满足额定电流的持久切换——触头不发生熔接，还要求在适度短路故障情况下也不能发生熔接，且必须在下一次脉冲触动时被打开。在电流更大的完全短路情况下，触头可能发生熔接，但是在完全短路期间触头必须保持完整，不得发生爆炸也不得释放出任何危险的熔融材料，直到保险丝熔断或者断路器安全地切断市电电源与负载之间的连接为止。

美国专利文献US7,833,034公开了一种双闸刀开关的基本配置，该双闸刀开关包括一对平行的、可动的、弹性的铜质臂或者闸刀，每个闸刀具有一定的厚度、宽度和有效长度，该两个闸刀之间具有一定的间隙。闸刀的固定端通过铆钉、螺钉、半剪（semi-shears）固定到活动闸刀承载端，闸刀的自由端的内侧面附加有动触头，动触头自然地与安装于开关的固定闸刀承载端的定触头相闭合。

上述实施例中，接触器使用双闸刀开关构造，该开关具有一对动臂（也称为闸刀），该对动臂由金属片冲压而成，是预成型的以使该对动臂以一定的接触压力与定触头相闭合，以获得相对低的开关电阻。动臂的开口端具有向外的倾斜部。该对动臂互相平行，之间具有小的间隙。在大电流时，流经该对动臂的电流产生互相吸引的电磁力，该电磁力使该对动臂彼此靠近，以增强施加在定触头上的接触压力。流经触头的大电流会产生使触头互相分离的排斥力，该排斥力又被上述互相吸引的电磁力所抵消。这种开关构造如图1至图3所示。图1和图2显示了一种单极接触器10，其外壳已被移除以显示其工作部分。图3是一个开关的臂30的示意图。每个臂30具有弹性铜条，臂30的第一端部34安装到第一端子24。第一端子24称为动端子，因为其连接到活动臂。第二端子22称为定端子，其具有定触头23。每个臂的末端36安装有动触头25。每个臂30都具有倾斜部38，用以增加两个臂的端部之间的距离，使动触头之间能够容纳定触头。该两个臂除倾斜部以外的部分互相平行地延伸。动触头与定触头对齐；在臂的松弛状态下（也就是闸刀闭合时），动触头以预定的接触压力与定触头挤压。臂连接在第一端子上并能在图片所在的平面上移动或者弯曲。臂30还具有一体成型的铜质肋条39，用以加强闸刀的强度，以免闸刀过度弯曲。

该种基本的双闸刀配置用在100安培的额定电流接触器时，产生的动态电磁闸刀力大于短路故障时触头的排斥力。闸刀的几何结构和触头已进行优化，以避免在规定的操作情况下发生熔接。该种基本的100安培的开关使用四个触头，即两个动触头和两个定触头，相当于每个闸刀50安培。该种基本配置不能承受更大的额定电流和短路电流，因为闸刀的几何结构和共享电流的因素限制了闸刀力、尤其是更大的触头排斥力的平衡，导致短路故障时耐久寿命大大缩短，以及一系列的触头熔接问题。

美国专利USB7,833,034也介绍了分裂式闸刀的概念，使200安培的额定电流接触器能够在短路故障时平衡动态电磁闸刀力与触头排斥力，闸刀的几何结构和触头被优化以避免在规定的操作条件下发生熔接。

为了均匀地进行电流分流，以及为了平衡触头排斥力与闸刀电磁吸引力，双闸刀中每个平行的闸刀被分裂为两个纵向的“半闸刀”（half-blades），每个半闸刀的自由端具有动触头分别与对应的定触头相配合。因此，每个开关具有四个半闸刀和八个触头；两极两相的断开式接触器总共具有十六个触头。每个半闸刀的电流分流更小，明显减小了触头排斥力。

因此，在200安培下，每个半闸刀仅承载50安培，减轻了每个半闸刀的负担，减小了自身发热，并避免了在更大的额定电流或者短路电流下发生熔接。重要的是，所有的半闸刀的电流沿相同方向流动，从而使具有工况间隙的半闸刀之间的电磁吸引力最大化，尤其是在更高的电流下，从而使触头紧紧地闭合。