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，這樣對觸頭彈簧的要求很高，尤其在強度、疲勞壽命、對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，當(dāng)短路電流到來后，低壓斷路器先靠著電動斥力將動導(dǎo)電橋斥開。斥開后是絕對不允許動觸頭再次跌落，動觸頭如再次跌落時，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)的機構(gòu)保證動觸頭不出現(xiàn)再次跌落。但是現(xiàn)有的動觸頭電動力斥開機構(gòu)，多結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝配困難，且當(dāng)電動斥力消失時，動觸頭可能又回到原來的閉合位置，從而造成安全隱患。

中國專利文件CN 201898106 U提出了一種單斷點斷路器動觸頭系統(tǒng)，該技術(shù)方案是：單斷點斷路器動觸頭系統(tǒng)包括動觸頭，軸，滾輪，支持件，彈簧和轉(zhuǎn)軸。動觸頭的一端通過轉(zhuǎn)軸與支持件固定，軸將滾輪和動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。支持件工作面的上端設(shè)有圓弧，當(dāng)滾輪滑動到圓弧處時，卡在圓弧內(nèi)。在支持件的后端，圓弧的相對一側(cè)設(shè)有三角形卡口。當(dāng)動觸頭在通過大電流時受到電動斥力的作用后可以分開到觸頭的開斷位置，并且能夠停在動觸頭支持件的圓弧處不動，避免了電動斥力消失時動觸頭又回到原來的閉合位置。動觸頭支持件的三角形卡口作為限位之用，防止該件轉(zhuǎn)動過量。因此，上述技術(shù)方案在一定程度上可以化解動觸頭再次跌落的問題。

然而，上述技術(shù)方案也存在著兩個重要問題：第一、支持件工作面的上端圓弧結(jié)構(gòu)設(shè)計勢必增大了加工的難度和工藝的要求，萬一加工精度不夠，很難將動觸頭卡??；第二、斷路器長時間的使用勢必會使工作面磨損，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，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，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，無法解決對觸頭彈簧要求高的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是：為了進(jìn)一步保證動觸頭不出現(xiàn)再次跌落，減少對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觸頭系統(tǒng)。

具體地說，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種用于低壓斷路器的雙斷點觸頭系統(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)動的動導(dǎo)電橋，支架與中心軸固連并隨中心軸一起轉(zhuǎn)動，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，動導(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)電橋上的靜觸點相配合的動觸點，在動導(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，每個觸頭彈簧軸兩側(cè)各有一個彈簧軸套，通過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，動導(dǎo)電橋轉(zhuǎn)動時通過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，支架通過觸頭彈簧軸套和觸頭彈簧軸將動導(dǎo)電橋向下“壓”，當(dāng)動觸點和靜觸點接觸時，支架和中心軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動產(chǎn)生超程，從而產(chǎn)生終壓力。當(dāng)有短路電流到來時，通過電動斥力快速地將動導(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，沒有切向力，所以動導(dǎo)電橋不會再次跌落，確保負(fù)載設(shè)備以及人身的安全，從而無需在支架上設(shè)置卡住動導(dǎo)電橋的結(jié)構(gòu)。動導(dǎo)電橋被電動斥力斥開后，直接通過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，所述動導(dǎo)電橋的兩端分別設(shè)有長圓孔，觸頭彈簧軸位于相應(yīng)的長圓孔內(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)的終壓力的來源，通過支架和中心軸的超程轉(zhuǎn)動產(chǎn)生終壓力，從而降低了對觸頭彈簧的高要求，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，無切向力，保證了動導(dǎo)電橋不會跌落；本發(fā)明靠著中蓋給動導(dǎo)電橋限位，無需在支架上進(jìn)行專門的限位設(shè)計，降低了加工的難度和工藝的要求。

附圖說明

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是電動斥力將本發(fā)明的動導(dǎo)電橋斥開的示意圖；

圖6是本發(fā)明的動導(dǎo)電橋復(fù)位的示意圖；

圖7是本發(fā)明的動導(dǎo)電橋的示意圖；

圖中的標(biāo)號：1——第一靜導(dǎo)電橋1，2——靜觸點，3——動觸點，4——動導(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。

具體實施方式

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

實施例1：

本發(fā)明的一個實施例，主要由第一靜導(dǎo)電橋1和第二靜導(dǎo)電橋10、靜觸點2、動觸點3、動導(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，并且與中心軸9一起轉(zhuǎn)動。動導(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，其兩端穿出上支架8和下支架11，并分別設(shè)有與靜觸點2相配合的動觸點3。

觸頭彈簧軸5與觸頭彈簧軸套6安裝在動導(dǎo)電橋4上。如圖7所示，動導(dǎo)電橋4的兩端分別設(shè)有長圓孔(圖7的A處和B處)。觸頭彈簧軸5在長圓孔里面滑動。一根觸頭彈簧軸5兩側(cè)各有一個彈簧軸套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)的觸頭彈簧完全對稱。無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稱。

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

當(dāng)有短路電流到來時，通過電動斥力快速地將動導(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，切向沒有分力，所以動導(dǎo)電橋4不會再次跌落，這樣就能決定保證了負(fù)載設(shè)備以及人身的安全。

動導(dǎo)電橋4被電動斥力斥開后，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)計專門的限位結(jié)構(gòu)。當(dāng)機構(gòu)跳閘時，動導(dǎo)電橋4復(fù)位，如圖6所示。

以下通過仿真計算說明本實施例的技術(shù)效果：

低壓斷路器從儲能位置合閘過程中，動觸點3和靜觸點2剛接觸時是沒有壓力的。當(dāng)上支架8和下支架11通過彈簧軸套6和觸頭彈簧軸5將動導(dǎo)電橋4向下“壓”時，就產(chǎn)生了超程，因此動觸點3和靜觸點2之間就產(chǎn)生了終壓力。為了驗證其效果，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)行仿真計算。計算結(jié)果表明，當(dāng)超程為2.5mm時，終壓力可達(dá)80N。

在低壓斷路器正常使用過程時，遇到過載或者短路電流時，僅靠機構(gòu)的自由脫扣是來不及的，此時，需要靠電磁產(chǎn)生的電動斥力快速地將動導(dǎo)電橋斥開，電動斥力主要有霍姆力F_H(Holm force)和洛倫茲力F_L(Lorentz force)這兩個部分組成，霍姆力是由動、靜觸頭接觸點引起的電流線收縮造成的，而洛倫茲力則由于動導(dǎo)電橋和靜導(dǎo)電橋通過過載(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到來時，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ANSYS和ADAMS聯(lián)合仿真計算，結(jié)果表明在滿足超程2.5mm和終壓力80N的前提下，電動斥力能夠把觸頭在0.0015s時間內(nèi)斥開，并且不會再次跌落，行程為23.68mm，保證了設(shè)備的安全。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但實施例并不是用來限定本發(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)以本申請的權(quán)利要求所界定的內(nèi)容為標(biāo)準(zhǔn)。