專(zhuān)利名稱(chēng)：盤(pán)式旋磁橫吹真空滅弧室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬真空斷路器領(lǐng)域，尤其涉及一種盤(pán)式旋磁橫吹真空滅弧室。
背景技術(shù)：
真空斷路器因其滅弧介質(zhì)和滅弧后觸頭間隙的絕緣介質(zhì)都是高真空而得名；其具有體積小、重量輕、適用于頻繁操作、滅弧不用檢修的優(yōu)點(diǎn)，在配電網(wǎng)中應(yīng)用較為普及。 1893年，美國(guó)的里頓豪斯提出了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的真空滅弧室，并獲得了設(shè)計(jì)專(zhuān)利。1920年瑞典佛加公司第一次制成了真空開(kāi)關(guān)。1擬6年美國(guó)索倫森等公布的研究成果也顯示了在真空中分?jǐn)嚯娏鞯目赡苄?，但因分?jǐn)嗄芰π?，又受到真空技術(shù)和真空材料發(fā)展水平的限制，尚不能投入實(shí)際使用。隨著真空技術(shù)的發(fā)展，50年代美國(guó)才制成第一批適用于切斷電容器組等特殊要求的真空開(kāi)關(guān)，分?jǐn)嚯娏魃型Ｔ?千安的水平。由于真空材料冶煉技術(shù)上的進(jìn)步和真空開(kāi)關(guān)觸頭結(jié)構(gòu)研究上所取得的突破，1961年，美國(guó)通用電氣公司開(kāi)始生產(chǎn)15千伏、分?jǐn)嚯娏鳛?2. 5千安的真空斷路器。1966年試制成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(jìn)入了高電壓、大容量的電力系統(tǒng)。80年代中期，真空斷路器的分?jǐn)嗄芰σ堰_(dá)100千安。中國(guó)從1958年開(kāi)始研制真空開(kāi)關(guān)，1960年西安交通大學(xué)和西安開(kāi)關(guān)整流器廠(chǎng)共同研制成第一批6. 7千伏、分?jǐn)嗄芰?00安的真空開(kāi)關(guān)；隨后又制成10千伏、分?jǐn)嗄芰?.5千安的三相真空開(kāi)關(guān)。1969年華光電子管廠(chǎng)和西安高壓電器研究所制成了 10千伏、2千安單相快速真空開(kāi)關(guān)。70年代以后，中國(guó)已能獨(dú)立研制和生產(chǎn)各種規(guī)格的真空開(kāi)關(guān)。真空滅弧室觸頭結(jié)構(gòu)的改進(jìn)主要經(jīng)歷了圓盤(pán)形平板觸頭、橫向磁場(chǎng)觸頭及縱向磁場(chǎng)觸頭三個(gè)階段。(1)圓盤(pán)形平板觸頭圓盤(pán)形平板觸頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)械強(qiáng)度高，通常用于真空負(fù)荷開(kāi)關(guān)或真空接觸器中。對(duì)于圓盤(pán)形平板觸頭來(lái)說(shuō)，當(dāng)開(kāi)斷電流較大時(shí)，陽(yáng)極將會(huì)出現(xiàn)斑點(diǎn)， 真空電弧將產(chǎn)生強(qiáng)烈的收縮現(xiàn)象，金屬蒸氣電弧將由擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變?yōu)槭湛s型，進(jìn)而導(dǎo)致開(kāi)斷失敗。(2)橫向磁場(chǎng)觸頭觸頭片上開(kāi)有螺旋槽并且當(dāng)有電流流過(guò)觸頭時(shí)將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與弧柱軸線(xiàn)方向垂直的磁場(chǎng)。橫向磁場(chǎng)觸頭與電弧電流相互作用而產(chǎn)生的洛倫茲力使電弧沿圓周方向運(yùn)動(dòng)，橫向磁場(chǎng)會(huì)將運(yùn)動(dòng)時(shí)的電弧彎曲拉長(zhǎng)，使電弧電壓及電弧能量變大，導(dǎo)致開(kāi)斷能力受到限制，并且電弧集聚時(shí)對(duì)觸頭的燒蝕程度仍比電弧擴(kuò)散時(shí)強(qiáng)烈，弧隙中剩余等離子體在電流過(guò)零時(shí)的密度仍較高，恢復(fù)電壓較高時(shí)仍會(huì)發(fā)生重燃現(xiàn)象。(3)縱向磁場(chǎng)觸頭縱向磁場(chǎng)觸頭結(jié)構(gòu)它的磁力線(xiàn)與電弧電流流向一致，可以抵抗電弧的收縮，提高電弧由擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變?yōu)槭湛s型的臨界值。當(dāng)電流過(guò)零后，縱向磁場(chǎng)對(duì)等離子體及中性粒子的擴(kuò)散和衰減十分不利。渦流的存在不僅減小觸頭間縱向磁場(chǎng)強(qiáng)度，且使縱向磁場(chǎng)滯后于電流變化，使電流過(guò)零時(shí)觸頭間仍有剩余縱向磁場(chǎng)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種盤(pán)式旋磁橫吹真空滅弧室，其可以在提供橫向磁場(chǎng)的同時(shí)，又產(chǎn)生縱向磁場(chǎng)的作用，更加有利于電弧能量的逸散，電弧溫降塊，絕緣性能好，開(kāi)斷能力強(qiáng)，安裝維護(hù)方便，運(yùn)行可靠性高。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的。盤(pán)式旋磁橫吹真空滅弧室，它包括導(dǎo)電桿、觸頭杯底、鐵芯及觸頭杯；所述觸頭杯底及觸頭杯與導(dǎo)電桿依次固定配接；在所述觸頭杯上等份開(kāi)有環(huán)流槽；所述環(huán)流槽與導(dǎo)電桿縱軸線(xiàn)的偏角為15 35° ；所述鐵芯置入觸頭杯內(nèi)；在所述鐵芯上等份開(kāi)有繞組槽；所述繞組槽內(nèi)置入線(xiàn)圈繞組。作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述繞組槽的個(gè)數(shù)為12 30個(gè)。作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述繞組槽的槽寬為2. 5 3mm。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述線(xiàn)圈繞組沿徑向呈輻射狀分布成盤(pán)式結(jié)構(gòu)。更進(jìn)一步地，本發(fā)明在所述觸頭杯底的端部固定設(shè)有觸頭片。本發(fā)明在通三相交流電后，傳導(dǎo)電流經(jīng)過(guò)導(dǎo)電桿流入觸頭杯內(nèi)，通過(guò)繞組線(xiàn)圈，在觸頭杯內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，并通過(guò)另一次相同結(jié)構(gòu)的觸頭共同作用，在中間氣隙中同樣也產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。驅(qū)動(dòng)電弧能量在動(dòng)靜觸頭之間高速旋轉(zhuǎn)，快速釋放能量，從而減小電弧燃燒時(shí)間，延長(zhǎng)開(kāi)關(guān)壽命。本發(fā)明所采用的新型觸頭結(jié)構(gòu)使真空滅弧室內(nèi)的電弧能量經(jīng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的帶動(dòng)，由傳統(tǒng)的軸向流動(dòng)變?yōu)樾郎u形式流動(dòng)，橫向磁場(chǎng)觸頭結(jié)構(gòu)是利用觸頭面上的螺旋槽，使流經(jīng)的電流產(chǎn)生與弧柱方向垂直的橫向磁場(chǎng)，橫向磁場(chǎng)對(duì)真空電弧產(chǎn)生切向力，使電弧在觸頭表面作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其速度可達(dá)50m/s至120m/s，減小集聚型真空電弧對(duì)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(qū)厚度，避免局部過(guò)熱。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中氣體發(fā)生動(dòng)能的徑向交換，快速帶走電弧能量，使電弧熄滅。本發(fā)明觸頭結(jié)構(gòu)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(hù)觸頭結(jié)構(gòu)，提高真空斷路器開(kāi)斷能力。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明鐵芯開(kāi)槽示意圖。圖3為本發(fā)明線(xiàn)圈繞組示意圖。圖中1、導(dǎo)電桿；2、觸頭杯底；3、觸頭杯；4、電??；5、觸頭片；6、繞組槽；7、鐵芯；
8、線(xiàn)圈繞組。
具體實(shí)施例方式如圖所示，盤(pán)式旋磁橫吹真空滅弧室，它包括導(dǎo)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(dǎo)電桿1依次固定配接；在所述觸頭杯3上等份開(kāi)有環(huán)流槽；所述環(huán)流槽與導(dǎo)電桿1縱軸線(xiàn)的偏角為30° ；所述鐵芯7置入觸頭杯3內(nèi)；在所述鐵芯7上等份開(kāi)有繞組槽6 ；所述繞組槽6內(nèi)置入線(xiàn)圈繞組8。本發(fā)明所述繞組槽6的個(gè)數(shù)為12 30個(gè)。本發(fā)明所述繞組槽6的槽寬為2. 5 3mm。本發(fā)明所述線(xiàn)圈繞組8沿徑向呈輻射狀分布成盤(pán)式結(jié)構(gòu)。為保護(hù)觸頭中的線(xiàn)圈繞組 8，本發(fā)明在所述觸頭杯底2的端部固定設(shè)有觸頭片5。本發(fā)明真空斷路器旋轉(zhuǎn)橫吹觸頭結(jié)構(gòu)，通過(guò)在觸頭杯內(nèi)放置開(kāi)槽鐵芯，可以將觸頭杯等同與電機(jī)的電樞，電樞繞組的有效導(dǎo)體在空間沿徑向呈輻射狀分布成盤(pán)式結(jié)構(gòu)。線(xiàn)圈繞組采用銅板沖刺然后焊接制造而成。本發(fā)明盤(pán)式旋磁橫吹真空滅弧室，通過(guò)觸頭杯上的槽型形成橫向磁場(chǎng)，同時(shí)由于鐵芯繞組的作用又將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)旋磁、橫磁共同作用。參見(jiàn)圖1所示，盤(pán)式旋磁橫吹真空滅弧室包括導(dǎo)電桿1、觸頭杯底2、觸頭杯(電樞) 3、觸頭片5。參見(jiàn)圖2所示，本發(fā)明在觸頭杯(電樞)3內(nèi)放置每隔30°開(kāi)一個(gè)槽6的鐵芯 7，槽寬為2. 5mm。參見(jiàn)圖3所示，本發(fā)明的線(xiàn)圈繞組8采用銅板沖刺然后焊接制造而成，沿徑向呈輻射狀分布成盤(pán)式結(jié)構(gòu)。本發(fā)明對(duì)動(dòng)、靜觸頭均采用此結(jié)構(gòu)。在開(kāi)斷過(guò)程中，動(dòng)、靜之間將會(huì)出現(xiàn)電弧區(qū)域， 通過(guò)三相交流電的作用，在動(dòng)、靜觸頭線(xiàn)圈繞組的作用下，在觸頭表面將出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，由于真空電弧是由金屬等離子體構(gòu)成，通過(guò)電弧的作用，在動(dòng)、靜觸頭之間的電弧區(qū)域也將產(chǎn)生強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)力作用，快速帶走電弧能量。同時(shí)，由于觸頭杯在弧柱方向垂直的橫向磁場(chǎng)作用下，橫向磁場(chǎng)對(duì)真空電弧產(chǎn)生切向力，使電弧在觸頭表面作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其速度可達(dá)50m/s至120m/s，減小集聚型真空電弧對(duì)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(qū)厚度，避免局部過(guò)熱。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中氣體發(fā)生動(dòng)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(hù)觸頭結(jié)構(gòu)，提高真空斷路器開(kāi)斷能力。本發(fā)明能夠滿(mǎn)足特殊工況下的開(kāi)斷要求，同時(shí)本發(fā)明具有很強(qiáng)的容性電流開(kāi)斷能力，并且通過(guò)仿真試驗(yàn)研究，可以提高產(chǎn)品可靠性、安全運(yùn)行。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.盤(pán)式旋磁橫吹真空滅弧室，其特征在于，包括導(dǎo)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(dǎo)電桿(1)依次固定配接；在所述觸頭杯(3) 上等份開(kāi)有環(huán)流槽；所述環(huán)流槽與導(dǎo)電桿(1)縱軸線(xiàn)的偏角為15 35° ；所述鐵芯(7)置入觸頭杯(3)內(nèi)；在所述鐵芯(7)上等份開(kāi)有繞組槽(6);所述繞組槽(6)內(nèi)置入線(xiàn)圈繞組 (8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤(pán)式旋磁橫吹真空滅弧室，其特征在于所述繞組槽(6)的個(gè)數(shù)為12 30個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的盤(pán)式旋磁橫吹真空滅弧室，其特征在于所述繞組槽(6)的槽寬為2. 5 3mmο
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的盤(pán)式旋磁橫吹真空滅弧室，其特征在于所述線(xiàn)圈繞組(8)沿徑向呈輻射狀分布成盤(pán)式結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的盤(pán)式旋磁橫吹真空滅弧室，其特征在于在所述觸頭杯底(2) 的端部固定設(shè)有觸頭片(5)。
全文摘要
本發(fā)明屬真空斷路器領(lǐng)域，尤其涉及盤(pán)式旋磁橫吹真空滅弧室，它包括導(dǎo)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(dǎo)電桿(1)依次固定配接；在所述觸頭杯(3)上等份開(kāi)有環(huán)流槽；所述環(huán)流槽與導(dǎo)電桿(1)縱軸線(xiàn)的偏角為15～35°；所述鐵芯(7)置入觸頭杯(3)內(nèi)；在所述鐵芯(7)上等份開(kāi)有繞組槽(6)；線(xiàn)圈繞組(8)沿徑向呈輻射狀分布成盤(pán)式結(jié)構(gòu)；在觸頭杯底(2)的端部固定設(shè)有觸頭片。本發(fā)明通過(guò)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的強(qiáng)力作用，同時(shí)在縱向磁場(chǎng)作用下，可以降低電弧電壓，驅(qū)使電弧弧柱在陽(yáng)極表面均勻分布，加速電弧能量釋放，提高真空斷路器的開(kāi)斷能力。
文檔編號(hào)H01H33/664GK102522258SQ201110408560
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者劉曉明, 曹云東, 賴(lài)增輝 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)