盤式旋磁橫吹真空滅弧室的製作方法
2024-01-29 13:50:15 1
專利名稱：盤式旋磁橫吹真空滅弧室的製作方法
技術領域：
本發明屬真空斷路器領域，尤其涉及一種盤式旋磁橫吹真空滅弧室。
背景技術：
真空斷路器因其滅弧介質和滅弧後觸頭間隙的絕緣介質都是高真空而得名；其具有體積小、重量輕、適用於頻繁操作、滅弧不用檢修的優點，在配電網中應用較為普及。 1893年，美國的裡頓豪斯提出了結構簡單的真空滅弧室，並獲得了設計專利。1920年瑞典佛加公司第一次製成了真空開關。1擬6年美國索倫森等公布的研究成果也顯示了在真空中分斷電流的可能性，但因分斷能力小，又受到真空技術和真空材料發展水平的限制，尚不能投入實際使用。隨著真空技術的發展，50年代美國才製成第一批適用於切斷電容器組等特殊要求的真空開關，分斷電流尚停在4千安的水平。由於真空材料冶煉技術上的進步和真空開關觸頭結構研究上所取得的突破，1961年，美國通用電氣公司開始生產15千伏、分斷電流為12. 5千安的真空斷路器。1966年試製成15千伏、26千安和31. 5千安的真空斷路器，從而使真空斷路器進入了高電壓、大容量的電力系統。80年代中期，真空斷路器的分斷能力已達100千安。中國從1958年開始研製真空開關，1960年西安交通大學和西安開關整流器廠共同研製成第一批6. 7千伏、分斷能力為600安的真空開關；隨後又製成10千伏、分斷能力為1.5千安的三相真空開關。1969年華光電子管廠和西安高壓電器研究所製成了 10千伏、2千安單相快速真空開關。70年代以後，中國已能獨立研製和生產各種規格的真空開關。真空滅弧室觸頭結構的改進主要經歷了圓盤形平板觸頭、橫向磁場觸頭及縱向磁場觸頭三個階段。(1)圓盤形平板觸頭圓盤形平板觸頭結構簡單，機械強度高，通常用於真空負荷開關或真空接觸器中。對於圓盤形平板觸頭來說，當開斷電流較大時，陽極將會出現斑點， 真空電弧將產生強烈的收縮現象，金屬蒸氣電弧將由擴散型轉變為收縮型，進而導致開斷失敗。(2)橫向磁場觸頭觸頭片上開有螺旋槽並且當有電流流過觸頭時將會產生一個與弧柱軸線方向垂直的磁場。橫向磁場觸頭與電弧電流相互作用而產生的洛倫茲力使電弧沿圓周方向運動，橫向磁場會將運動時的電弧彎曲拉長，使電弧電壓及電弧能量變大，導致開斷能力受到限制，並且電弧集聚時對觸頭的燒蝕程度仍比電弧擴散時強烈，弧隙中剩餘等離子體在電流過零時的密度仍較高，恢復電壓較高時仍會發生重燃現象。(3)縱向磁場觸頭縱向磁場觸頭結構它的磁力線與電弧電流流向一致，可以抵抗電弧的收縮，提高電弧由擴散型轉變為收縮型的臨界值。當電流過零後，縱向磁場對等離子體及中性粒子的擴散和衰減十分不利。渦流的存在不僅減小觸頭間縱向磁場強度，且使縱向磁場滯後於電流變化，使電流過零時觸頭間仍有剩餘縱向磁場
發明內容
本發明旨在克服現有技術的不足之處而提供一種盤式旋磁橫吹真空滅弧室，其可以在提供橫向磁場的同時，又產生縱向磁場的作用，更加有利於電弧能量的逸散，電弧溫降塊，絕緣性能好，開斷能力強，安裝維護方便，運行可靠性高。為解決上述技術問題，本發明是這樣實現的。盤式旋磁橫吹真空滅弧室，它包括導電桿、觸頭杯底、鐵芯及觸頭杯；所述觸頭杯底及觸頭杯與導電桿依次固定配接；在所述觸頭杯上等份開有環流槽；所述環流槽與導電桿縱軸線的偏角為15 35° ；所述鐵芯置入觸頭杯內；在所述鐵芯上等份開有繞組槽；所述繞組槽內置入線圈繞組。作為一種優選方案，本發明所述繞組槽的個數為12 30個。作為另一種優選方案，本發明所述繞組槽的槽寬為2. 5 3mm。進一步地，本發明所述線圈繞組沿徑向呈輻射狀分布成盤式結構。更進一步地，本發明在所述觸頭杯底的端部固定設有觸頭片。本發明在通三相交流電後，傳導電流經過導電桿流入觸頭杯內，通過繞組線圈，在觸頭杯內形成旋轉磁場，並通過另一次相同結構的觸頭共同作用，在中間氣隙中同樣也產生旋轉磁場。驅動電弧能量在動靜觸頭之間高速旋轉，快速釋放能量，從而減小電弧燃燒時間，延長開關壽命。本發明所採用的新型觸頭結構使真空滅弧室內的電弧能量經旋轉磁場的帶動，由傳統的軸向流動變為旋渦形式流動，橫向磁場觸頭結構是利用觸頭面上的螺旋槽，使流經的電流產生與弧柱方向垂直的橫向磁場，橫向磁場對真空電弧產生切向力，使電弧在觸頭表面作高速旋轉運動，其速度可達50m/s至120m/s，減小集聚型真空電弧對觸頭的局部燒蝕，使電弧能量在電極表面均勻分布，減小觸頭表面熔區厚度，避免局部過熱。在運動過程中氣體發生動能的徑向交換，快速帶走電弧能量，使電弧熄滅。本發明觸頭結構可有效降低電弧溫度，加速電弧能量釋放，降低觸頭燒蝕程度，保護觸頭結構，提高真空斷路器開斷能力。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明。圖1為本發明整體結構示意圖。圖2為本發明鐵芯開槽示意圖。圖3為本發明線圈繞組示意圖。圖中1、導電桿；2、觸頭杯底；3、觸頭杯；4、電弧；5、觸頭片；6、繞組槽；7、鐵芯；
8、線圈繞組。
具體實施例方式如圖所示，盤式旋磁橫吹真空滅弧室，它包括導電桿1、觸頭杯底2、鐵芯7及觸頭杯3 ；所述觸頭杯底2及觸頭杯3與導電桿1依次固定配接；在所述觸頭杯3上等份開有環流槽；所述環流槽與導電桿1縱軸線的偏角為30° ；所述鐵芯7置入觸頭杯3內；在所述鐵芯7上等份開有繞組槽6 ；所述繞組槽6內置入線圈繞組8。本發明所述繞組槽6的個數為12 30個。本發明所述繞組槽6的槽寬為2. 5 3mm。本發明所述線圈繞組8沿徑向呈輻射狀分布成盤式結構。為保護觸頭中的線圈繞組 8，本發明在所述觸頭杯底2的端部固定設有觸頭片5。本發明真空斷路器旋轉橫吹觸頭結構，通過在觸頭杯內放置開槽鐵芯，可以將觸頭杯等同與電機的電樞，電樞繞組的有效導體在空間沿徑向呈輻射狀分布成盤式結構。線圈繞組採用銅板衝刺然後焊接製造而成。本發明盤式旋磁橫吹真空滅弧室，通過觸頭杯上的槽型形成橫向磁場，同時由於鐵芯繞組的作用又將產生旋轉磁場，實現旋磁、橫磁共同作用。參見圖1所示，盤式旋磁橫吹真空滅弧室包括導電桿1、觸頭杯底2、觸頭杯(電樞) 3、觸頭片5。參見圖2所示，本發明在觸頭杯(電樞)3內放置每隔30°開一個槽6的鐵芯 7，槽寬為2. 5mm。參見圖3所示，本發明的線圈繞組8採用銅板衝刺然後焊接製造而成，沿徑向呈輻射狀分布成盤式結構。本發明對動、靜觸頭均採用此結構。在開斷過程中，動、靜之間將會出現電弧區域， 通過三相交流電的作用，在動、靜觸頭線圈繞組的作用下，在觸頭表面將出現旋轉磁場，由於真空電弧是由金屬等離子體構成，通過電弧的作用，在動、靜觸頭之間的電弧區域也將產生強烈的旋轉磁場，通過旋轉磁場的強力作用，快速帶走電弧能量。同時，由於觸頭杯在弧柱方向垂直的橫向磁場作用下，橫向磁場對真空電弧產生切向力，使電弧在觸頭表面作高速旋轉運動，其速度可達50m/s至120m/s，減小集聚型真空電弧對觸頭的局部燒蝕，使電弧能量在電極表面均勻分布，減小觸頭表面熔區厚度，避免局部過熱。在運動過程中氣體發生動能的徑向交換，快速帶走電弧能量，使電弧熄滅。使電弧熄滅，有效降低電弧溫度，加速電弧能量釋放，降低觸頭燒蝕程度，保護觸頭結構，提高真空斷路器開斷能力。本發明能夠滿足特殊工況下的開斷要求，同時本發明具有很強的容性電流開斷能力，並且通過仿真試驗研究，可以提高產品可靠性、安全運行。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.盤式旋磁橫吹真空滅弧室，其特徵在於，包括導電桿(1)、觸頭杯底(2)、鐵芯(7)及觸頭杯(3);所述觸頭杯底(2)及觸頭杯(3)與導電桿(1)依次固定配接；在所述觸頭杯(3) 上等份開有環流槽；所述環流槽與導電桿(1)縱軸線的偏角為15 35° ；所述鐵芯(7)置入觸頭杯(3)內；在所述鐵芯(7)上等份開有繞組槽(6);所述繞組槽(6)內置入線圈繞組 (8)。
2.根據權利要求1所述的盤式旋磁橫吹真空滅弧室，其特徵在於所述繞組槽(6)的個數為12 30個。
3.根據權利要求2所述的盤式旋磁橫吹真空滅弧室，其特徵在於所述繞組槽(6)的槽寬為2. 5 3mmο
4.根據權利要求3所述的盤式旋磁橫吹真空滅弧室，其特徵在於所述線圈繞組(8)沿徑向呈輻射狀分布成盤式結構。
5.根據權利要求4所述的盤式旋磁橫吹真空滅弧室，其特徵在於在所述觸頭杯底(2) 的端部固定設有觸頭片(5)。
全文摘要
本發明屬真空斷路器領域，尤其涉及盤式旋磁橫吹真空滅弧室，它包括導電桿(1)、觸頭杯底(2)、鐵芯(7)及觸頭杯(3)；所述觸頭杯底(2)及觸頭杯(3)與導電桿(1)依次固定配接；在所述觸頭杯(3)上等份開有環流槽；所述環流槽與導電桿(1)縱軸線的偏角為15～35°；所述鐵芯(7)置入觸頭杯(3)內；在所述鐵芯(7)上等份開有繞組槽(6)；線圈繞組(8)沿徑向呈輻射狀分布成盤式結構；在觸頭杯底(2)的端部固定設有觸頭片。本發明通過旋轉磁場的強力作用，同時在縱向磁場作用下，可以降低電弧電壓，驅使電弧弧柱在陽極表面均勻分布，加速電弧能量釋放，提高真空斷路器的開斷能力。
文檔編號H01H33/664GK102522258SQ201110408560
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月9日 優先權日2011年12月9日
發明者劉曉明, 曹雲東, 賴增輝 申請人:瀋陽工業大學