[发明专利]真空断续器

说明书

本发明一般地涉及真空断续器，具体地说涉及施加轴向磁场的真空断续器，它提供一个与断续器的真空外壳内两分开的电极间产生的弧形电流通道平行的轴向磁场。

日本专利申请JP-A-79921（美国专利申请第865，895）揭示了如附图1所示的一种已有技术的真空断续器。该断续器有一真空外壳1，一圆盘形固定电极2，一活动电极3，它们安置在真空外壳1内并能产生或切断电极间的电接触。真空外壳1包含绝缘圆筒4，一通过金属密封圈6气密地紧固在绝缘圆筒4的一端的圆盘形金属底盘5，一平底金属圆筒7，其开口端通过金属密封圈6气密地紧固到绝缘圆筒4的另一端。固定的和活动的电极2和3设置在金属圆筒7内。

固定导杆9气密地穿过并固定在金属圆筒7的平底7a上，在金属圆筒7内固定导杆的一端上装着固定电极2，另一方面，活动导杆10松驰地通过金属底盘5并通过金属伸缩软管11气密地固定到金属底盘5上。活动导杆10在金属圆筒7内的一端上装有活动电极3。这样，活动导杆10明显地长于固定导杆9。伸缩软管11设置在绝缘圆筒4内，其内表面与空气接触。伸缩软管11尽可能与真空外壳1内电极2和3远离以防止电极2和3断开或闭合时所产生的金属气化物沉积在伸缩软管11上。杯形伸缩软管罩12固定在活动导杆10的中间部分。伸缩软管罩12也可以防止金属气化物沉积在伸缩软管11的内部一端上。

在金属圆筒7的筒形部分外面有一圈线圈13围绕固定和活动电极2和3。线圈13产生平行于两分开的固定和活动电极2和3间弧形电流通道的轴向磁场，以便使电极两相对表面上的电弧能够均匀地分布，从而提高断续器的断流效应。线圈13的一端13a电气地连接到固定导杆9的外端。线圈13的另一端13b电气地连接到真空外壳1外部的外部导杆14的一端上。外部导杆14延伸的方向与固定导杆9垂直。

设置在真空外壳1外的外部导杆15平行于外部导杆14。外部导杆15的一端具有一与活动导杆10的外端机械上电气上都是连接的滑动接触16。主罩17固定在金属圆筒7的内部筒形表面上。主罩17的电势等于固定导杆9的电势但不等于活动导杆10的电势。一辅助罩18固定在底盘5上。

在上述断续器工作时，一电流（例如故障电流）通过外部导杆14，线圈13，固定导杆9，固定电极2，固定电极2和活动电极3之间的弧形电流通道，活动电极3，活动导杆10，滑动接触16和外部导杆15，反之亦然。这样，当电流通过上述一系列部件时，根据左手定则，固定和活动导杆9和10将受到一径向失量的电磁力。当固定和活动电极2和3不接触时，该电磁力使活动导杆10径向倾斜。该倾斜偏移减小了具有不同电势的活动导杆10和主罩17间的间隙，这又转而减小真空断续器的绝缘强度。线圈13的电磁力所引起的活动导杆10的倾斜偏移将使固定和活动电极2和3在其外部边缘形成点与点的接触。这样，在固定和活动电极2和3闭合时发生机械冲力集中在固定和活动电极2和3之间的接触点上。机械冲力的集中可能在多次打开和闭合操作中使固定和活动电极2和3爆裂或破碎。这样活动电极2和径向移动导致了过早的磨损并减小了真空断续器的绝缘强度。此外，活动导杆10的长度增加了与活动导杆10相连系的活动装置的重量，并增加了操作活动导杆10所需的操作机构的重量负荷。

固定和活动电极2和3断开所产生的金属蒸气的大部分分布在绝缘圆筒4内的活动电极3后面的空间内，而不是在固定电极2后的空间内，这是因为活动电极3后面的空间大于固定电极2后面的空间。所以，尽管设有伸缩软管罩12，在多次（不少于10，000次）的断开和闭合后，某些分散的金属蒸气沉积在伸缩软管11的表面。沉积在伸缩软管11上的金属蒸气使伸缩软管11表面一小部分融化并引起伸缩软管11的相邻环状部分相互粘接，这是因为当蒸气形成时在固定的和活动的电极2和3断开期间伸缩软管11的收缩。伸缩软管相邻环状部分的粘接在一起引起它们的撕裂和泄漏从而使真空外壳内的真空泄漏。

在已有技术的真空断续器中，短的固定导杆9把固定的和活动电极2和3连到线圈13上，这样，固定和活动2和3之间的接触电阻所引起的焦耳热量就不能完全通过固定导杆9耗散。除此之外，线圈13产生的焦耳热量也和由触点电阻产生的热量加在一起。这样，真空断续的温度可能超过真空断续器所允许的最大温度（例如在环境温度为40℃）时无镀银（silver-plating-free)导杆为90℃。