專利名稱：斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于發(fā)、變電所的母線轉(zhuǎn)換或用于線路轉(zhuǎn)換的將運(yùn)行電流斷開的斷路器。
圖4為例如日本實(shí)用新型申請書昭58-182323號公報示出的先有技術(shù)斷路器電流遮斷部分的斷面圖，圖5則表示其斷路過程。
圖中，(1)是活動觸頭，(2)是主觸頭，(3)是電弧觸頭，它從主觸頭(2)上伸出，置于活動觸頭(1)側(cè)。(4)是電阻，是由于高電阻材料構(gòu)成電弧觸頭(3)而得。(5)是由活動觸頭(1)與主觸頭(2)所構(gòu)成的開關(guān)，(6)是活動觸頭(1)與電弧觸頭(3)所構(gòu)成的開關(guān)，(7)是開關(guān)(6)斷開時所產(chǎn)生的電弧。
下面就其動作情況加以說明。圖4(a)是斷路器閉合時的狀態(tài)，圖5(a)表示其等效電路。圖中，開關(guān)(5)(6)都處于閉合狀態(tài)，活動觸頭(1)與主觸頭(2)正良好地連接著。在該情況下，電流I按箭頭所示方向流動。在該狀態(tài)中，如圖4(b)所示，假若活動觸頭(1)移動，脫開主觸頭(2)，而因活動觸頭(1)與電弧觸頭(3)仍保持接觸的狀態(tài)，故如圖5(b)所示，開關(guān)(5)斷開，而開關(guān)(6)仍處于閉合狀態(tài)。在該情況下，電流I流經(jīng)電阻(4)。在該狀態(tài)中，活動觸頭再移動，如圖4(c)所示，活動觸頭(1)也脫開電弧觸頭(3)。這時的等效電路變成如圖5(c)所示那樣，開關(guān)(6)上產(chǎn)生電弧(7)。而電弧(7)消失階段也就完成了斷路過程。
如前所述，本結(jié)構(gòu)中，使用電弧觸頭(3)固有的電阻作為電阻(4)，依靠該電阻(4)的限流作用謀求提高斷路性能。由于該電阻值取決于電弧觸頭(3)可能采用的材質(zhì)，以及結(jié)構(gòu)方面的各種尺寸(厚度、長度等)，實(shí)用上可考慮的范圍為100～1000μΩ，所以，可適用于改善較小電流領(lǐng)域的斷路性能。
由于先有的斷路器采用上述結(jié)構(gòu)，因此對于遮斷電流達(dá)8000安培的大容量斷路器來說，為謀求增加電阻值依靠限流來提高斷路性能的場合，應(yīng)考慮如下方法，即(a)研制具有優(yōu)越的抗電弧性、其固有電阻值可達(dá)銅的數(shù)千倍的新材料，(b)把電弧觸頭的厚度減薄，且加長其長度。但是，就當(dāng)前的技術(shù)來說，會有下述問題不可能生產(chǎn)出這樣的新材料，以及電弧觸頭減薄且加長使機(jī)械可靠性降低，并使設(shè)備大型化。
本發(fā)明的目的是提供能解決上述問題，即對于大容量的設(shè)備來說，也能夠在有效地限流提高斷路性能的同時，實(shí)現(xiàn)小型化的斷路器。
本發(fā)明的斷路器，其第一開關(guān)與電阻串聯(lián)連接構(gòu)成串聯(lián)電路，將先于第一開關(guān)脫開的第二開關(guān)與串聯(lián)電路并聯(lián)連接，其電阻的電阻值取0.01Ω～1Ω的范圍。
本發(fā)明的斷路器由于取比較高的電阻值0.01Ω～1Ω，因此，即使在大電流遮斷情況下，也能有效地減少電路電流，同時改善功率因數(shù)。
下面參照附圖，對本發(fā)明的一個實(shí)施例加以說明。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的斷路器的斷面圖，圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的斷路器遮斷原理的說明圖，圖3表示根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例斷路試驗(yàn)結(jié)果的說明圖，圖4表示先有技術(shù)斷路器主要部分的斷面圖，圖5是表示圖4的斷路器其斷路過程的原理圖。
圖中，(5)是第二開關(guān)，(6)是第一開關(guān)，(16)是電阻。
此外，各圖中相同的標(biāo)號表示相同或相當(dāng)?shù)牟考?br> 圖1中，(1)～(4)是與先有斷路器相同的。(8)是固定側(cè)電極，(9)是可動側(cè)電極，(10)是為支持(8)(9)各電極的絕緣襯套，(11)是操作裝置，(12)是為操作裝置(11)傳送驅(qū)動能量的絕緣桿，(13)是滑動觸頭，(14)是輔助觸頭，(15)是推力彈簧，(16)是電阻。
下面說明其動作過程。圖1表示斷路器正處于斷路狀態(tài)。在接通狀態(tài)時，活動觸頭(1)與主觸頭(2)和電弧觸頭(3)處于良好連接狀態(tài)。而且，電流主要經(jīng)主觸頭(2)流動。在這狀態(tài)中，活動觸頭(1)移動，活動觸頭(1)就與主觸頭(2)脫開。但是，由于電弧觸頭(3)依靠推力彈簧(15)仍追隨著活動觸頭(1)，所以電流就在電弧觸頭(3)～輔助觸頭(14)～電阻(16)～固定側(cè)電極(8)的電路中流動。這時的電流由于通過電阻(16)得以有效地限流。活動觸頭(1)再移動，活動觸頭(1)與電弧觸頭(3)脫開，從而斷開限流的電流。
下面對回路電流電阻遮斷方式的原理加以說明。圖2是單線閉回路。圖中，P是系統(tǒng)的電源，Z0是電源的阻抗，Z1和Z2是構(gòu)成回路的各自系統(tǒng)的阻抗，Z是負(fù)載的阻抗。
另外，設(shè)流過的總電流即負(fù)載電流為i，在回路部分流過的分電流分別為i1和i2。DS1為斷開回路電流的斷路器，設(shè)流過開關(guān)(b)側(cè)的電流為i1-1，流過開關(guān)(5)側(cè)的電流為i1-2。
對于電壓方面來說，設(shè)系統(tǒng)兩端的電壓即回路電壓為V，DS1的開關(guān)(5)間的電壓為V1，以及開關(guān)(b)間的電壓V1-1。
在這樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，一般存在Z＞Z0、Z1、Z2的關(guān)系，按斷路器的工作需要，設(shè)計成滿足Z2＞＞Z1，即，i
i1的條件。
鑒此，如圖所示，把電阻(16)串聯(lián)接入開關(guān)(6)情況下的遮斷現(xiàn)象加以說明如下假如開始時DS1和DS2雙方處于閉合狀態(tài)，這時流過的電流i相當(dāng)于(1)式所示。
i＝i1+i2，i2＜＜i1i1＝i1-1+i1-2，i11＜＜i1-2i＝i1-2-(1)順序往下，開關(guān)(5)一脫開，不久即斷開開關(guān)(5)的電流而換流到開關(guān)(6)側(cè)。從開關(guān)(5)脫開到換流的時間取決于開關(guān)(5)固有的遮斷能力、所附加的電阻(16)和Z1值的比率關(guān)系。
如先有技術(shù)，由于在沒有電阻的情況下，電弧觸頭本身的阻抗可忽略不計，所以V1＝V1-1
0。換流立即進(jìn)行。
在插入電阻16的情況下，i1-1×R＝V1的電壓施加在主觸頭間。因而，電阻(16)的值越大V1也越大，其上升斜度也變大。而超過主觸頭固有的遮斷能力時，終于遮斷，即，換流成為不可能。
一經(jīng)換流到電弧觸頭，就使Z1與電阻(16)的電阻值進(jìn)行向量加法運(yùn)算變成(2)式所示。
z11=z12+ R2------ ( 2 )]]>從而，電弧觸頭應(yīng)該遮斷的電流i1-1也變化(減少)，由于其變化后的電流變?yōu)閕′1-1＝i′1，所以容易遮斷。
并且，電壓方面也由于電阻(16)的值越大V11與i11間的相位差越小，剛遮斷之后的恢復(fù)電壓的高度和上升斜度也變小，所以容易遮斷。
如上所述可理解到，就電阻16來說，如考慮到和主觸頭(2)脫開時向電弧觸頭(3)的換流責(zé)職，則其電阻值較小有效。反之，如考慮到電弧觸頭(3)的遮斷責(zé)職，則其電阻值大是有利的。
圖3表示在閉回路8000A、恢復(fù)電壓300伏情況下，根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的電阻值與換流時的主觸頭電弧時間(平均值)及遮斷時的電弧觸頭電弧時間之間的關(guān)系曲線。
本斷路器需要具有能夠無維修，無檢修地連續(xù)遮斷200次回路電流的必要條件，為此有必要盡力減少電弧時間。從制作、試驗(yàn)結(jié)果來考慮，對于進(jìn)行大電流遮斷的斷路器來說，使該電弧時間在1周期以下，從確保多次使用時的可靠性出發(fā)是很重要的。因而，對本斷路器適用的電阻值選在0.01Ω～1Ω的范圍內(nèi)很恰當(dāng)。
并且，如考慮換流時與遮斷時的電弧時間大致相同的值作為最佳電阻值的話，該值是0.2Ω左右，即約為最長回路阻抗值的五倍左右。
如上所述，倘若根據(jù)本發(fā)明由于在第二開關(guān)斷開時，一下子將0.01Ω～1Ω的電阻接入，與第一開關(guān)構(gòu)成串聯(lián)連接，所以適用于遮斷大電流，同時，對于小型化多次數(shù)遮斷可獲得具有高可靠性裝置的效果。
權(quán)利要求
1.一種斷路器，其特征在于第一開關(guān)與電阻串聯(lián)連接構(gòu)成串聯(lián)電路，并把先于所述第一開關(guān)脫開的第二開關(guān)與上述串聯(lián)電路并聯(lián)連接，上述電阻的電阻值取0.01Ω～1Ω的范圍。
全文摘要
本斷路器的第一開關(guān)與電阻串聯(lián)連接構(gòu)成串聯(lián)電路，把比第一開關(guān)早脫開的第二開關(guān)與串聯(lián)電路并聯(lián)連接，其電阻的電阻值取0.01Ω-1Ω的范圍之內(nèi)。由于本斷路器是如上構(gòu)成的，所以適用于遮斷大電流，同時可獲得小型化和對于多次數(shù)遮斷具有高可靠性的效果。
文檔編號H01H33/16GK1042621SQ8910839
公開日1990年5月30日 申請日期1989年11月1日 優(yōu)先權(quán)日1988年11月8日
發(fā)明者山本宏, 平田壽一 申請人:三菱電機(jī)株式會社