本發(fā)明屬于低壓斷路器技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種用于低壓斷路器的雙斷點(diǎn)觸頭系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，現(xiàn)有的低壓斷路器的觸頭系統(tǒng)中，觸頭系統(tǒng)的終壓力一般均靠著觸頭彈簧給出，這樣對(duì)觸頭彈簧的要求很高，尤其在強(qiáng)度、疲勞壽命、對(duì)材料的耐高溫等方面提出了很高的要求。另一方面，在出現(xiàn)短路時(shí)，當(dāng)短路電流到來(lái)后，低壓斷路器先靠著電動(dòng)斥力將動(dòng)導(dǎo)電橋斥開。斥開后是絕對(duì)不允許動(dòng)觸頭再次跌落，動(dòng)觸頭如再次跌落時(shí)，斷路器就斷不開，造成負(fù)載端設(shè)備的燒毀。因此需要設(shè)置相應(yīng)的機(jī)構(gòu)保證動(dòng)觸頭不出現(xiàn)再次跌落。但是現(xiàn)有的動(dòng)觸頭電動(dòng)力斥開機(jī)構(gòu)，多結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝配困難，且當(dāng)電動(dòng)斥力消失時(shí)，動(dòng)觸頭可能又回到原來(lái)的閉合位置，從而造成安全隱患。

中國(guó)專利文件CN 201898106 U提出了一種單斷點(diǎn)斷路器動(dòng)觸頭系統(tǒng)，該技術(shù)方案是：?jiǎn)螖帱c(diǎn)斷路器動(dòng)觸頭系統(tǒng)包括動(dòng)觸頭，軸，滾輪，支持件，彈簧和轉(zhuǎn)軸。動(dòng)觸頭的一端通過(guò)轉(zhuǎn)軸與支持件固定，軸將滾輪和動(dòng)觸頭的另一端串連在一起。彈簧一端固定在支持件上，另一端掛在軸的突出端。彈簧將滾輪拉緊，使?jié)L輪在支持件的工作面上滑動(dòng)。支持件工作面的上端設(shè)有圓弧，當(dāng)滾輪滑動(dòng)到圓弧處時(shí)，卡在圓弧內(nèi)。在支持件的后端，圓弧的相對(duì)一側(cè)設(shè)有三角形卡口。當(dāng)動(dòng)觸頭在通過(guò)大電流時(shí)受到電動(dòng)斥力的作用后可以分開到觸頭的開斷位置，并且能夠停在動(dòng)觸頭支持件的圓弧處不動(dòng)，避免了電動(dòng)斥力消失時(shí)動(dòng)觸頭又回到原來(lái)的閉合位置。動(dòng)觸頭支持件的三角形卡口作為限位之用，防止該件轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)量。因此，上述技術(shù)方案在一定程度上可以化解動(dòng)觸頭再次跌落的問(wèn)題。

然而，上述技術(shù)方案也存在著兩個(gè)重要問(wèn)題：第一、支持件工作面的上端圓弧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)勢(shì)必增大了加工的難度和工藝的要求，萬(wàn)一加工精度不夠，很難將動(dòng)觸頭卡??；第二、斷路器長(zhǎng)時(shí)間的使用勢(shì)必會(huì)使工作面磨損，磨損到一定的程度也不能將觸頭卡住，這樣就造成了二次跌落的隱患。同時(shí)，該結(jié)構(gòu)要在支架上進(jìn)行專門的三角形卡口限位設(shè)計(jì)，增加了加工的難度和工藝的要求。而且該技術(shù)方案中觸頭系統(tǒng)的終壓力仍然靠著觸頭彈簧提供，無(wú)法解決對(duì)觸頭彈簧要求高的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是：為了進(jìn)一步保證動(dòng)觸頭不出現(xiàn)再次跌落，減少對(duì)加工的難度和工藝的要求，改變觸頭系統(tǒng)的終壓力的提供方式，提供一種用于低壓斷路器的雙斷點(diǎn)觸頭系統(tǒng)。

具體地說(shuō)，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種用于低壓斷路器的雙斷點(diǎn)觸頭系統(tǒng)，包括第一靜導(dǎo)電橋、第二靜導(dǎo)電橋、支架、中心軸和繞著中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)導(dǎo)電橋，支架與中心軸固連并隨中心軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，第一靜導(dǎo)電橋和第二靜導(dǎo)電橋上分別設(shè)置有靜觸點(diǎn)，動(dòng)導(dǎo)電橋設(shè)于支架內(nèi)，其兩端穿出支架，并在兩端分別設(shè)有與第一靜導(dǎo)電橋和第二靜導(dǎo)電橋上的靜觸點(diǎn)相配合的動(dòng)觸點(diǎn)，在動(dòng)導(dǎo)電橋的兩端還設(shè)有觸頭彈簧軸和相應(yīng)的觸頭彈簧，觸頭彈簧的一端掛在觸頭彈簧軸上、另一端掛在支架上，每個(gè)觸頭彈簧軸兩側(cè)各有一個(gè)彈簧軸套，通過(guò)觸頭彈簧的拉伸使得彈簧軸套始終與支架邊緣保持相切接觸，動(dòng)導(dǎo)電橋轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過(guò)低壓斷路器的中蓋的阻擋限位。

上述技術(shù)方案的原理是：當(dāng)?shù)蛪簲嗦菲骱祥l時(shí)，支架通過(guò)觸頭彈簧軸套和觸頭彈簧軸將動(dòng)導(dǎo)電橋向下“壓”，當(dāng)動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)接觸時(shí)，支架和中心軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生超程，從而產(chǎn)生終壓力。當(dāng)有短路電流到來(lái)時(shí)，通過(guò)電動(dòng)斥力快速地將動(dòng)導(dǎo)電橋斥開。由于觸頭彈簧一直處于拉伸狀態(tài)，使得觸頭彈簧軸套始終與支架邊緣保持相切接觸，這樣彈簧的拉力始終指向法向，沒(méi)有切向力，所以動(dòng)導(dǎo)電橋不會(huì)再次跌落，確保負(fù)載設(shè)備以及人身的安全，從而無(wú)需在支架上設(shè)置卡住動(dòng)導(dǎo)電橋的結(jié)構(gòu)。動(dòng)導(dǎo)電橋被電動(dòng)斥力斥開后，直接通過(guò)低壓斷路器的中蓋的阻擋進(jìn)行限位，也不再需要在支架上設(shè)計(jì)專門的限位結(jié)構(gòu)。

上述技術(shù)方案中，所述支架包括上支架和下支架，上支架和下支架與中心軸鉚接。

上述技術(shù)方案中，所述動(dòng)導(dǎo)電橋的兩端分別設(shè)有長(zhǎng)圓孔，觸頭彈簧軸位于相應(yīng)的長(zhǎng)圓孔內(nèi)。

本發(fā)明的有益效果如下：與現(xiàn)有技術(shù)相比，一方面，本發(fā)明改變了觸頭系統(tǒng)的終壓力的來(lái)源，通過(guò)支架和中心軸的超程轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生終壓力，從而降低了對(duì)觸頭彈簧的高要求，由于終壓力很大，斷路器的本體溫升就很低，提高了斷路器本身的性能。另一方面，本發(fā)明觸頭軸套始終與支架相切，彈簧的拉力始終指向法向，無(wú)切向力，保證了動(dòng)導(dǎo)電橋不會(huì)跌落；本發(fā)明靠著中蓋給動(dòng)導(dǎo)電橋限位，無(wú)需在支架上進(jìn)行專門的限位設(shè)計(jì)，降低了加工的難度和工藝的要求。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的觸頭系統(tǒng)的側(cè)視圖；

圖2是本發(fā)明的觸頭系統(tǒng)正視圖；

圖3是本發(fā)明的上支架前視圖；

圖4是本發(fā)明的下支架前視圖；

圖5是電動(dòng)斥力將本發(fā)明的動(dòng)導(dǎo)電橋斥開的示意圖；

圖6是本發(fā)明的動(dòng)導(dǎo)電橋復(fù)位的示意圖；

圖7是本發(fā)明的動(dòng)導(dǎo)電橋的示意圖；

圖中的標(biāo)號(hào)：1——第一靜導(dǎo)電橋1，2——靜觸點(diǎn)，3——?jiǎng)佑|點(diǎn)，4——?jiǎng)訉?dǎo)電橋，5——觸頭彈簧軸，6——觸頭彈簧軸套，7——觸頭彈簧，8——上支架，9——中心軸，10——第二靜導(dǎo)電橋，11——下支架，12——低壓斷路器的中蓋。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例并參照附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1：

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，主要由第一靜導(dǎo)電橋1和第二靜導(dǎo)電橋10、靜觸點(diǎn)2、動(dòng)觸點(diǎn)3、動(dòng)導(dǎo)電橋4、觸頭彈簧軸5、觸頭彈簧軸套6、觸頭彈簧7、上支架8、中心軸9、下支架11、低壓斷路器的中蓋12組成，如圖1和圖2所示。

靜觸點(diǎn)2分別設(shè)置在第一靜導(dǎo)電橋1和第二靜導(dǎo)電橋10上。上支架8和下支架11用鉚合與中心軸9鉚接起來(lái)，并且與中心軸9一起轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)導(dǎo)電橋4設(shè)于上支架8和下支架11內(nèi)，繞著中心軸9轉(zhuǎn)動(dòng)，其兩端穿出上支架8和下支架11，并分別設(shè)有與靜觸點(diǎn)2相配合的動(dòng)觸點(diǎn)3。

觸頭彈簧軸5與觸頭彈簧軸套6安裝在動(dòng)導(dǎo)電橋4上。如圖7所示，動(dòng)導(dǎo)電橋4的兩端分別設(shè)有長(zhǎng)圓孔(圖7的A處和B處)。觸頭彈簧軸5在長(zhǎng)圓孔里面滑動(dòng)。一根觸頭彈簧軸5兩側(cè)各有一個(gè)彈簧軸套6，觸頭彈簧7一端掛在觸頭彈簧軸5上，一端掛在上支架8或者下支架11上。上支架8或者下支架11兩側(cè)的觸頭彈簧完全對(duì)稱。無(wú)論處于何種工作狀態(tài)，觸頭彈簧7一直出于拉伸狀態(tài)，從而保證彈簧軸套6始終與上支架8或者下支架11的邊緣保持相切接觸，這樣使得彈簧的拉力始終指向法向，沒(méi)有切向力。上支架8和下支架11的邊緣與彈簧軸套6相切接觸曲線分別如圖3和圖4所示，兩條曲線完全中心對(duì)稱。

當(dāng)?shù)蛪簲嗦菲骱祥l時(shí)，上支架8和下支架11通過(guò)觸頭彈簧軸套6和觸頭彈簧軸5將動(dòng)導(dǎo)電橋4向下“壓”，當(dāng)動(dòng)觸點(diǎn)3和靜觸點(diǎn)2接觸時(shí)，上支架8和下支架11和中心軸9繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生超程，從而產(chǎn)生終壓力。

當(dāng)有短路電流到來(lái)時(shí)，通過(guò)電動(dòng)斥力快速地將動(dòng)導(dǎo)電橋4斥開。斥開后，如前所述，由于觸頭彈簧7的彈力一直指向法向，切向沒(méi)有分力，所以動(dòng)導(dǎo)電橋4不會(huì)再次跌落，這樣就能決定保證了負(fù)載設(shè)備以及人身的安全。

動(dòng)導(dǎo)電橋4被電動(dòng)斥力斥開后，靠斷路器的中蓋12的阻擋進(jìn)行限位，如圖5所示。因此，不需要在支架上設(shè)計(jì)專門的限位結(jié)構(gòu)。當(dāng)機(jī)構(gòu)跳閘時(shí)，動(dòng)導(dǎo)電橋4復(fù)位，如圖6所示。

以下通過(guò)仿真計(jì)算說(shuō)明本實(shí)施例的技術(shù)效果：

低壓斷路器從儲(chǔ)能位置合閘過(guò)程中，動(dòng)觸點(diǎn)3和靜觸點(diǎn)2剛接觸時(shí)是沒(méi)有壓力的。當(dāng)上支架8和下支架11通過(guò)彈簧軸套6和觸頭彈簧軸5將動(dòng)導(dǎo)電橋4向下“壓”時(shí)，就產(chǎn)生了超程，因此動(dòng)觸點(diǎn)3和靜觸點(diǎn)2之間就產(chǎn)生了終壓力。為了驗(yàn)證其效果，可以在三維軟件UG里面建立系統(tǒng)的三維模型，導(dǎo)入到ADAMS里面，在ADAMS里面定義材料、約束關(guān)系、接觸關(guān)系，在ADAMS里面創(chuàng)建彈簧，加載載荷，進(jìn)行仿真計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)超程為2.5mm時(shí)，終壓力可達(dá)80N。

在低壓斷路器正常使用過(guò)程時(shí)，遇到過(guò)載或者短路電流時(shí)，僅靠機(jī)構(gòu)的自由脫扣是來(lái)不及的，此時(shí)，需要靠電磁產(chǎn)生的電動(dòng)斥力快速地將動(dòng)導(dǎo)電橋斥開，電動(dòng)斥力主要有霍姆力F_H(Holm force)和洛倫茲力F_L(Lorentz force)這兩個(gè)部分組成，霍姆力是由動(dòng)、靜觸頭接觸點(diǎn)引起的電流線收縮造成的，而洛倫茲力則由于動(dòng)導(dǎo)電橋和靜導(dǎo)電橋通過(guò)過(guò)載(或者短路)電流后相互作用產(chǎn)生的。其中，霍姆力F_H的計(jì)算公式為：

$F_H=\frac{{\mathrm{\μ}}_0}{4\mathrm{\π}}{I}^{2}ln\frac{B}{b}=\frac{{\mathrm{\μ}}_0}{4\mathrm{\π}}{I}^{2}ln\sqrt{\frac{{\mathrm{\ξH\πB}}^2}{F_k}}---\left(1\right)$

式中：

μ₀——真空磁導(dǎo)率；

I——流經(jīng)收縮區(qū)導(dǎo)體的電流(A)；

ξ——跟觸頭表面接觸狀況有關(guān)的系數(shù)，其范圍在0.3-0.6之間；

H——材料的布氏硬度(N/mm²)；

F_k——接觸力(N)；

B——接觸導(dǎo)體的截面半徑。

如果對(duì)于銀鎢材料AgW(50)，式中H可取900N/mm²，ξ取0.45。這樣，當(dāng)有20000A到來(lái)時(shí)，產(chǎn)生的霍姆力約為150N。

設(shè)導(dǎo)體中傳導(dǎo)電流密度為J，磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量為B，載流導(dǎo)體的體積為V，則作用在導(dǎo)體上的總的洛倫茲力F_L為：

F_L＝∫_VJ×BdV (2)

經(jīng)過(guò)ANSYS和ADAMS聯(lián)合仿真計(jì)算，結(jié)果表明在滿足超程2.5mm和終壓力80N的前提下，電動(dòng)斥力能夠把觸頭在0.0015s時(shí)間內(nèi)斥開，并且不會(huì)再次跌落，行程為23.68mm，保證了設(shè)備的安全。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開如上，但實(shí)施例并不是用來(lái)限定本發(fā)明的。在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，所做的任何等效變化或潤(rùn)飾，同樣屬于本發(fā)明之保護(hù)范圍。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本申請(qǐng)的權(quán)利要求所界定的內(nèi)容為標(biāo)準(zhǔn)。