專利名稱:真空斷續(xù)器的制作方法
本發(fā)明一般地涉及諸如用于電力傳輸和配電裝置的真空斷續(xù)器，特別是涉及具有一個施加平行于在電流中斷時在分開的觸頭間形成的電弧電流通道的軸向磁場的線圈的真空斷續(xù)器。
通常的真空斷續(xù)器包括這種類型，其中，線圈施加一個平行于在電流中斷時在分開的觸頭間形成的電弧電流通道的軸向磁場。軸向磁場改善了真空斷續(xù)器的中斷性能(即，電流中斷能力和介質(zhì)強度)。
軸向磁場型真空斷續(xù)器分為兩種類型，在一種類型(參考US-A-4115672或UK-A-1529669)里，線圈環(huán)繞在真空斷續(xù)器的圓筒形外殼的外面，在另一種類型(參考US-A-3946179或UK-A-1478702)里，產(chǎn)生磁場的線圈位于在斷續(xù)器的真空外殼內(nèi)的一個觸頭的后面。前一種真空斷續(xù)器具有線圈熱耗散較好的優(yōu)點，而另一方面，由于其線圈環(huán)繞在真空斷續(xù)器的圓筒形外殼外面，它就有外徑較大的缺點。后一種真空斷續(xù)器由于具有一個在真空外殼內(nèi)的結(jié)構(gòu)緊湊的產(chǎn)生軸向磁場的線圈，因此其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊。另一方面，后一種真空斷續(xù)器由于線圈是設置在真空外殼內(nèi)，它就有使線圈的熱耗散降低的缺點。后一種真空斷續(xù)器由于觸頭在作用于線圈上的電路一接通就碰撞，它在壽命方面也有缺點。
因此，新近的改進裝置已是一種線圈在一觸頭后面并在真空斷續(xù)器外殼外面，亦即與構(gòu)成真空外殼的一部分的一個圓形的金屬端面板的外表面對置的軸向磁場型真空斷續(xù)器。
圖1表示該先有的真空斷續(xù)器。真空外殼1的主要部分包括一個用氧化鋁陶瓷制成的電絕緣圓筒2，用Fe-Ni-Co合金(例如科伐合金)制成并且密封于絕緣圓筒2的金屬圓筒3，金屬端面板4和5，用奧氏體不銹鋼(例如SUS304L)制成并密封于金屬圓筒3的外緣的固定側(cè)的端面板4以及用Fe-Ni-Co合金(例如科伐合金)制成并密封于絕緣圓筒2的外緣的可動側(cè)的端面板。一根固定導桿6經(jīng)由端面板4延伸，而一根可動導桿7則經(jīng)由端面板5延伸?？蓜訉U7能朝著和離開固定導桿6運動。固定導桿6的內(nèi)端有一個與端面板4的內(nèi)表面接觸的圓盤形固定觸頭8?？蓜訉U7的內(nèi)端有一個與觸頭8對置的圓盤形可動觸頭9。觸頭8和9用包含Cu、Mo和Cr成分的復合材料制成，例如Cu-25Mo-7Cr，該復合材料的組分用重量百分比表示，并且它是由粉末冶金制成的(參照例如一種Cu-25Mo-7Cr的復合材料)。EP-A-0101024揭示了一種粉末冶金制成的復合材料，例如Cu-Mo-Cr會提高真空斷續(xù)器的中斷性能。
一個軸向磁場產(chǎn)生線圈10置于觸頭8的后面并靠近觸頭8，并置于真空外殼1外面，線圈10的一端電連接到固定導桿6，線圈10的另一端電連接到有關的電源電路的接線端11。一個SUS304L制成的圓筒形屏蔽罩12的凸緣與絕緣圓筒2同軸地安裝在金屬圓筒3的內(nèi)表面。屏蔽罩12與固定觸頭8等電位。一個波紋管13將可動導桿7密封地連接到端面板5。一個波紋管屏蔽罩14安裝在波紋管13內(nèi)端前方的可動導桿7上。
圖1的真空斷續(xù)器在熱耗散、壽命和結(jié)構(gòu)緊湊性方面顯示出優(yōu)點。
然而，圖1的真空斷續(xù)器未能顯示其中斷性能低于與圖1的例子相似的、但具有一對由CU-0.5Bi合金制成的觸頭的真空斷續(xù)器。本發(fā)明者拆開并詳細地檢查圖1的真空斷續(xù)器，在可動觸頭9和裝在固定觸頭8上的固定側(cè)的端面板4的內(nèi)表面區(qū)域間發(fā)生電擊穿的地方發(fā)現(xiàn)腐蝕的痕跡。本發(fā)明者從上述的檢查得出結(jié)論用作固定觸頭8及固定側(cè)的端面板4的材料的適當?shù)慕M合以及固定觸頭8和真空外殼的固定側(cè)的端面板4間的間隙會減輕腐蝕，因此對圖1所示的真空斷續(xù)器的中斷性能有良好作用。
上述材料的組成和上述的間隙構(gòu)成圖1所示真空斷續(xù)器有待解決的問題的主要方面。然而，圖1所示真空斷續(xù)器的中斷性能方面的極化效應構(gòu)成該問題的次要方面，這在后面就會敘及。
在圖1的真空斷續(xù)器里，由于可動觸頭9和線圈10之間有大的間距，由線圈10產(chǎn)生的磁力線F往往會從可動觸頭9的內(nèi)部偏轉(zhuǎn)到可動觸頭9的外部，處于可動觸頭9的附近區(qū)域。因此在真空斷續(xù)器的中斷性能里出現(xiàn)極化效應。特別是，在交流電中斷時，當固定觸頭8的電位是負值時比之當固定觸頭8的電位是正值時，該極化效應會降低真空斷續(xù)器的中斷性能。詳細地說，當帶電粒子從可動觸頭9發(fā)射時，它們是沿著磁力線F有效地射向固定觸頭8。另一方面，當帶電粒子從固定觸頭8發(fā)射時，在靠近固定觸頭8周緣的內(nèi)部區(qū)域的某些帶電粒子將不是到達可動觸頭9，而是沿著磁力線F擴散到真空外殼1里。
鑒于這種極化效應，可動觸頭39的直徑(參考圖8)應選擇得大于固定觸頭8的直徑。真空斷續(xù)器的中斷性能的試驗是在這可動觸頭39增大、但其他都與圖1的例子相似的情況下進行的。在固定觸頭8和可動觸頭9的直徑相等的圖1的真空斷續(xù)器里，當正壓電流加到固定觸頭8上，中斷性能設定為值100%，那末當負壓電流加到固定觸頭8上時，同一真空斷續(xù)器的中斷性能是80%。
另一方面，與圖1的例子相似的、但其中可動觸頭39的直徑比固定觸頭8的大10%的真空斷續(xù)器的中斷性能相應地為110%和90%。這些結(jié)果顯示了可動觸頭39增大的直徑可校準中斷性能產(chǎn)生的極化效應，因為從固定觸頭8發(fā)射的帶電粒子能不顧磁力線F的曲率而到達可動觸頭39。
然而，當可動觸頭39的直徑增大時，也帶來了新問題，特別是，隨著可動觸頭39的直徑增大，可動觸頭39的周緣和與固定觸頭8等電位的屏蔽罩12之間的間隙減小，因而在可動觸頭39周緣電場強度顯著地增大。所以，真空斷續(xù)器的介質(zhì)強度降低，并且可動觸頭39周緣和屏蔽罩之間的間隙耐不住電流剛一中斷后出現(xiàn)的瞬變恢復電壓。這個問題在圖1所示的斷續(xù)器的情況里相當嚴重，因為環(huán)繞可動觸頭9的屏蔽罩12是與固定觸頭8等電位的，而屏蔽罩12和觸頭9之間的電位差比起圖2的真空斷續(xù)器的情況來增加更多，在圖2的真空斷續(xù)器里，環(huán)繞圓盤形固定和可動觸頭21、22的屏蔽罩23是在中間電位。
為了解決這個問題，本發(fā)明者發(fā)明了一種與圖1的例子類似的如圖8所示的真空斷續(xù)器。正如圖8所示，可動觸頭39的直徑比固定觸頭8的直徑大10%?？蓜佑|頭39的直徑?jīng)]有軸向磁場產(chǎn)生線圈，相反地，軸向磁場產(chǎn)生線圈是在固定觸頭8的后面。一個用奧氏體不銹鋼(例如SUS304L)制成的基本上呈圓錐形的緩和屏蔽罩40在可動觸頭39正后方安裝并環(huán)繞在可動導桿7上，也就是說，在可動觸頭39遠離固定觸頭8和可動觸頭39之間的電弧間隙的一邊，為的是緩和可動觸頭39周緣附近的電場集聚度。
以虛線顯示的等位線E表示屏蔽罩40緩和蒸汽屏蔽罩12和可動觸頭39之間的電場集聚度。
緩和屏蔽罩40的增大了的基體有一個環(huán)形卷邊40a，它卷曲到緩和屏蔽罩40的內(nèi)部。緩和屏蔽罩的環(huán)形卷邊40a與可動觸頭39的背面周緣對置。環(huán)形卷邊40a的最大外徑近似等于可動觸頭39的直徑，當環(huán)形卷邊40a的最大外徑大于可動觸頭39的直徑，在固定觸頭8和可動觸頭39之間的弧隙里產(chǎn)生的電弧的足跡便是在環(huán)形卷邊40a處，而不是在可動觸頭39處，這樣就降低了真空斷續(xù)器的中斷性能，另一方面，當環(huán)形卷邊40a的最大外徑大于可動觸頭39的直徑，緩和屏蔽罩40不起作用，而在靠近可動觸頭39周緣的外部區(qū)域的電場強度就會過大，這樣便降低了真空斷續(xù)器的中斷性能。緩和屏蔽罩40的圈狀頂峰40c有一個孔40b，可動導桿7穿過孔40b，因而，緩和屏蔽罩40呈現(xiàn)一個由環(huán)形卷邊40a延伸到圈狀頂峰40c的適度地彎曲的外表面。
然而，圖8的真空斷續(xù)器在中斷性能方面未顯示出所期待的改善。于是，將圖8的真空斷續(xù)器拆開并詳細檢查，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)了由于在可動觸頭39和包圍固定觸頭8的端面板4的內(nèi)表面區(qū)域間的電擊穿而產(chǎn)生的腐蝕的軌跡。結(jié)論是，可動觸頭39的直徑的增大并不能防止電弧的足跡從固定觸頭8位移到端面板4，所以從可動觸頭39發(fā)射的離子化的蒸汽未必總是沿著線圈10的磁力線到達固定觸頭8。本發(fā)明者從上述的檢查得出結(jié)論用作固定觸頭8和固定側(cè)的端面板4的材料的適當組成以及固定觸頭和真空外殼固定側(cè)的金屬端面板間的間隙會提高諸如圖7所示的真空斷續(xù)器的中斷性能。
本發(fā)明的一個目的是提供一種具有一個產(chǎn)生與真空斷續(xù)器的觸頭間弧隙里產(chǎn)生的電弧通道平行排列的軸向磁場的線圈的中斷性能高的真空斷續(xù)器。為了達到這一目的，發(fā)明的真空斷續(xù)器包括一個包括電絕緣圓筒的真空外殼;構(gòu)成真空外殼的一部分并密封到對置的絕緣圓筒開口端的金屬制的固定側(cè)和可動側(cè)的端面板，其中一個端面板是線圈側(cè)的端面板;支承在真空斷續(xù)器內(nèi)部的一對可相對移動的圓盤形觸頭，可動觸頭借助波紋管移離與固定觸頭導電接合的閉合位置，而在開啟位置，可動觸頭離開固定觸頭一個弧隙，在電路中斷時，跨越觸頭間的弧隙而形成電弧，其中一觸頭是線圈側(cè)的觸頭;各自支承并電連接到對應的觸頭的一對導電元件;以及一個用以產(chǎn)生平行于弧隙里電弧通道的軸向磁場的、安置于真空外殼外面并靠近線圈側(cè)的端面板的線圈，其特征在于所述的線圈側(cè)的觸頭是由在中斷性能方面優(yōu)于所述的線圈側(cè)的端面板的材料制成，并且線圈側(cè)的觸頭安裝到線圈側(cè)的端面板，其間留有一個間隙，該間隙至少為2mm，至多為線圈側(cè)的觸頭直徑的30%。
按照本發(fā)明，在電路中斷時，在觸頭間弧隙里產(chǎn)生的電弧不會從線圈側(cè)的觸頭傳導到線圈側(cè)的端面板，因而不會降低線圈的軸向磁場效應，這就導致真空斷續(xù)器的中斷性能的改善。
按照本發(fā)明的一個方面，線圈側(cè)的觸頭是用在中斷性能方面優(yōu)于線圈側(cè)的端面板的材料制成。
按照本發(fā)明的另一個方面，斷續(xù)器包括一個產(chǎn)生平行于弧隙里電弧通道的軸向磁場的線圈，所述的線圈是安置在真空處殼的外面并較靠近線圈側(cè)的觸頭。為了防止上述的極化效應，另一個觸頭的直徑大于線圈側(cè)的觸頭的直徑。在絕緣圓筒里設置一個與另一個觸頭電位不同的蒸汽屏蔽罩。設置一個屏蔽罩來降低另一個觸頭和蒸汽屏蔽罩的間隙里、另一個觸頭外部的電場強度。
圖1是具有一個置于一個觸頭后面的軸向磁場產(chǎn)生線圈的先有技術的真空斷續(xù)器的縱剖面示意圖。
圖2是具有一個環(huán)繞真空外殼的圓筒部分的軸向磁場產(chǎn)生線圈的另一個先有技術的真空斷續(xù)器的縱剖面示意圖。
圖3是在圖2的真空斷續(xù)器里的不同材料制成的觸頭直徑和中斷電流間的關系曲線圖。
圖4是在圖2的真空斷續(xù)器里的不同材料制成的觸頭間弧隙和脈沖式介質(zhì)強度間的關系曲線圖。
圖5是按照本發(fā)明的第一個實施例的真空斷續(xù)器的主要部分的縱剖面示意圖。
圖6是在第一個實施例的真空斷續(xù)器中的固定觸頭和固定側(cè)的金屬端面板的間隙與歸一化的中斷電流間的關系曲線圖。
圖7是按照本發(fā)明的第二個實施例的真空斷續(xù)器的主要部分的縱剖面示意圖。
圖8是按照本發(fā)明的第三個實施例的緩和屏蔽罩和增大了直徑的可動觸頭兩者的作用的示意圖。
圖9是按照本發(fā)明的第三個實施例的真空斷續(xù)器的主要部分的縱剖面示意圖。
圖10是第二個實施例的與圖6類似的示意圖。
圖11A是對圖9的緩和屏蔽罩的變換的縱剖面。
圖11陽對圖9的緩和屏蔽罩的第二種變換的縱部面。
下面參照附圖描述本發(fā)明的最佳實施例。
為了發(fā)現(xiàn)用作觸頭和金屬端面板的材料的最佳組成，作了試驗來分析用作觸頭和金屬端面板的材料對于真空斷續(xù)器的中斷性能所起的作用。在這些試驗里，使用了具有用不同材料制成的觸頭的圖2的真空斷續(xù)器。
圖2的真空斷續(xù)器包括真空外殼15。真空外殼15的主要部分由一對用氧化鋁陶瓷制成、并端部與端部對接的絕緣圓筒16和各自密封絕緣圓筒16的一個端面的兩個金屬端面板17和18組成。一根固定導桿19經(jīng)由端面板17延伸到真空外殼15的中央，而一根可動導桿20經(jīng)由另一個端面板18同樣延伸到真空外殼15的中央。導桿19和20分別端接一個圓盤形固定觸頭21和一個圓盤形可動觸頭22。一個用金屬制成的圓筒形中間電位屏散罩23環(huán)繞觸頭21和11，并由絕緣圓筒16支承。波紋管24將可動導桿20密封地連接到端面板18。波紋管25安裝在波紋管24內(nèi)端前面可動導桿20上。一個軸向磁場產(chǎn)生線圈26環(huán)線兩個絕緣圓筒16于其接合處。軸向磁場產(chǎn)生線圈26串接到固定導桿19上。觸頭21和22的直徑D在圖3里是可變的，在圖4里是50mm。觸頭21和22的厚度h是5mm。觸頭21和22間的弧隙i在圖3固里是12mm，在圖4里是可變的。
圖3顯示了對于用作觸頭21和22的不同材料，所試驗的圖2的真空斷續(xù)器的觸頭直徑和中斷電流間的相互關系。在圖3中，直線Ⅰa表示觸頭21和22是用Cu-25Mo-7Cr復合材料制成的情況，直線Ⅱa表示觸頭21和觸頭22是用SUS304L制成的情況，直線Ⅲa表示觸頭21和22是用Fe-Ni-Co合金制成的情況，直線Ⅲa下方的直線Ⅳa表示觸頭21和22是用Cu制成的情況SUS304L、Fe-Ni-Co合金和Cu通常用作真空外殼的金屬端面板的材料。試驗電流的電壓是12KV(有效值)。觸頭21和22的弧隙是12mm圖4顯示所試驗的圖2的真空斷續(xù)器在12KV(有效值)中斷一個25KA的電流10次以后，其觸頭間的弧隙和介質(zhì)強度間的相互關系。觸頭21和22使用了與在圖3中同樣的材料。在圖4里，直線Ⅰb表示觸頭21和22是用與圖3中直線Ⅰa的情況同樣的材料制成的情況，而直線Ⅱb、Ⅲb，和Ⅳb各自表示觸頭21和22是用與圖3中直線Ⅱa、Ⅲa、Ⅳa的情況同樣的材料制成的情況。
正如從圖3和圖4顯示而易見的那樣，Cu-25Mo-7Cr材料比起奧氏體不銹鋼(SUS 304L)，F(xiàn)e-Ni-Co合金和Cu來，對于真空斷續(xù)器的電流中斷能力和介質(zhì)強度的作用更大。另外，這些試驗揭示奧氏體不銹鋼在電路剛一中斷以后的真空斷續(xù)器里的介質(zhì)強度很低，盡管一般總認為奧氏體不銹鋼(SUS 304L)在真空斷續(xù)器里的介質(zhì)強度是高的。
由在圖2的真空斷續(xù)器上作出的試驗結(jié)果來對照圖1的真空斷續(xù)器。發(fā)現(xiàn)由于觸頭8和9是由Cu-25Mo-7Cr復合材料制成，而端面板4是由SUS 304L制成，在固定觸頭8的正后方提供一種材料，例如奧氏體不銹鋼，它對真空斷續(xù)器的電流中斷能力和介質(zhì)強度的作用小于制作觸頭8和9的Cu-25Mo-7Cr。此外，還發(fā)現(xiàn)，由于固定觸頭8和端面板4是同軸排列并且端面板4的表面積大于固定觸頭8，端面板4的性能能影響真空斷續(xù)器的電流中斷能力和介質(zhì)強度，使觸頭8和9間產(chǎn)生的電弧的足跡能從觸頭8的周緣位移到端面板4。
最后，本發(fā)明者試驗了為防止觸頭間弧隙里的電弧從觸頭傳導到端面板，從而減小線圈10的軸向磁場效應，在二個固定觸頭和一個安裝固定觸頭的固定側(cè)面的金屬端面板間需要多大的間隙。在該試驗里，檢驗了當固定觸頭8和固定側(cè)面板4的間隙t變化時，按照本發(fā)明的第一個實施例的真空斷續(xù)器的中斷性能。第一個實施的真空斷續(xù)器的主要部分示于圖5。第一個實施例的真空斷續(xù)器的其他部分與圖1的例子中的相同。在圖5里，軸向磁場產(chǎn)生線圈10由用絕緣材料制成的環(huán)形支架27固定，并且安置在端面板4的外表面。按照本發(fā)明的第一個實施例的做試驗的真空斷續(xù)器組成要素尺寸如下
在表一里，金屬圓筒3的內(nèi)徑在固定觸頭8的直徑D為50mm的情況下是(D+55)mm，或者在固定觸頭8的直徑D為60mm的情況下是(D+45)mm。可動觸頭的直徑等于固定觸頭8的直徑D。線圖10內(nèi)徑c不小于固定觸頭8的直徑D(即C≥D)，因而由線圈10產(chǎn)生的軸向磁場能作用在固定觸頭8和可動線圈9兩者上面。
在固定觸頭8的直徑D為50mm的情況下，做試驗的真空斷續(xù)器在電壓有效值為12KV時恒定中斷30KA的電流。在固定觸頭8的直徑D為60mm的情況下，在電壓有效值為12KV時，它還恒定中斷35KA的電流。在后面討論的圖6里，這些中斷性能的程度表示為100%。
圖6顯示對于固定觸頭8和端面板4間的不同間隙t，V卸系緦的安培數(shù)的歸一化值。該歸一化值用圖5的真空斷續(xù)器的中斷電流的百分率來表示，在圖5的真空斷續(xù)器中，觸頭8和9用Cu-25Mo-7Cr復合材料制成，固定側(cè)的端面板4用SUS 304L制成。按實心圓點劃出的曲線V表示固定觸頭8的直徑D是60mm及端面板4是用SUS 304L制成的情況，按X記號劃出的曲線Ⅵ表示固定觸頭8的直徑D是50mm及端面板4是用SUS 304L制成的情況。按三角記號劃出的曲線Ⅶ表示固定觸頭8的直徑D是60mm及端面板4是用Cu制成的情況。按空心圓點劃出的曲線Ⅷ表示固定觸頭的直徑D是50mm及端面板4是用Cu制成的情況。在所有情況下，觸頭8和9都用Cu-25Mo-7Cr復合材料制成。
在曲線Ⅷ的情況下，在區(qū)間P1(t≤約5mm)，由于固定觸頭8和固定側(cè)的端面板4之間的減小的間隙t引起在固定觸頭8上的電弧足跡位移到端面板4上，真空斷續(xù)器的電流中斷能力就降低。在區(qū)間Q1約5mm≤t≤約15mm)，真空斷續(xù)器在最大電流中斷能力下工作。在區(qū)間R1(t≥約15mm)，由于固定觸頭8和固定側(cè)的端面板4之間的增大的間隙t減小了線圈10的軸向磁場效應，真空斷續(xù)器的電流中斷能力就降低。
在曲線V的情況下，區(qū)間P2(t≤約2mm)對應于區(qū)間P1，區(qū)間Q2(約2mm≤t≤約20mm)對應于區(qū)間Q1，區(qū)間R2(t≥約20mm)對應于區(qū)間R1。
正如由曲線組Ⅴ和Ⅵ及曲線組Ⅶ和Ⅷ的比較顯而易見的那樣，電流中斷能力的大小在間隙t相當小的區(qū)間里主要取決于固定側(cè)的端面板的材料的性能，而另一方面，在較大間隙t，則不太依賴固定側(cè)的端面板4的材料的性能。在較大間隙t，相信線圈10的軸向磁場的強度控制電流中斷能力。
正如由曲線組Ⅴ和Ⅶ及曲線組Ⅵ和Ⅷ的比較顯而易見的那樣，由于固定觸頭8的增大的直徑D增大了線圈10的軸向磁場范圍，所以即使間隙t微小地增大，真空斷續(xù)器仍能在其最大電流中斷能力下工作。
第一個實施例的真空斷續(xù)器在其最大電流中斷能力下工作的區(qū)間Q1和Q2的數(shù)值示于下面的表2。
正如由圖6和表2明顯可見的那樣，由于用單個線圈10產(chǎn)生軸向磁場，間隙t的上限就取決于固定觸頭8的直徑D。間隙t的上限在固定觸頭8的直徑D為50mm的情況下是0，3D，在固定觸頭8的直徑D為60mm的情況下，同樣地約是0.3D。
因此，在端部圓板4是用SUS 304L制成的情況下，如果2mm≤t≤0.3D，第一個實施例的真空斷續(xù)器顯示其最大電流中斷能力。另一方面，在端面板4是用Cu制成的情況下，如果5mm≤t≤0.3D，第一個實施例的真空斷續(xù)器顯示其最大電流中斷能力。
中斷性能試驗是在固定觸頭8的直徑D是30至80mm及金屬圓筒3的內(nèi)徑是(D+25)mm至(D+70)mm的試件上進行的，這些試驗的結(jié)果與那些在固定觸頭8的直徑D是50或60mm及金屬圓筒3的內(nèi)徑是105mm的情況下的相同。
圖7顯示按照本發(fā)明的第二個實施例的真空斷續(xù)器的主要部分。第二個實施例的真空斷續(xù)器的組成要素使用了與第一個實施例的真空斷續(xù)器的組成要素同樣的參考數(shù)。第二個實施例的真空斷續(xù)器的其他部分基本上與圖1例子里的相同。與圖1例子的不同之處在后面描述?？蓜佑|頭29構(gòu)成一個靠近軸向磁場產(chǎn)生線圈10的線圈側(cè)的觸頭，而固定觸頭28構(gòu)成遠離線圈10的觸頭?？蓜佑|頭29和固定觸頭28是用與本發(fā)明的第一個實施例里的固定觸頭8同樣的Cu-25Mo-7Cr復合材料制成的。固定觸頭28的直徑等于可動觸頭29的直徑?？蓜觽?cè)的端面板34是用奧氏體不銹鋼(例如，SUS304L)制成，而固定側(cè)的端面板(未顯示)是用Fe-Ni-Co合金(例如科伐合金)制成的?？蓜訉U7經(jīng)由可動側(cè)的端面板34延伸?？蓜訉U7的圓柱形表面和一個與線圈10的一個接線端電連接的滑動觸頭36進行滑動式連接。安置在金屬圓筒3外面的一個波紋管將可動導桿7密封地連接到可動側(cè)的端面板34上。帶有固定觸頭28的固定導桿6經(jīng)由沒有圖1所示的波紋管13的固定側(cè)的端面板延伸。
本發(fā)明者按與第一個實施例的真空斷續(xù)器同樣的方式測試了為避免觸頭間弧隙里的電弧從可動觸頭傳導到可動側(cè)的端面板，在可動觸頭和安裝可動觸頭的可動側(cè)的金屬端面板之間需要多大的間隙t。做試驗的按照本發(fā)明的第二個實施例的真空斷續(xù)器的組成部分的尺寸是與做試驗的按照本發(fā)明的第一實施例的真空斷續(xù)器的那些組成部分的尺寸相等。間隙t是在如圖7所示的觸頭28和29間弧隙最大的情況下測得的。這一測試結(jié)果與第一個實施例的真空斷續(xù)器的測試結(jié)果相同。
圖9顯示按照本發(fā)明的第三個實施例的真空斷續(xù)器的主要部分。第三個實施例的真空斷續(xù)器的其他部分與在圖1的例子里的相同。與第一個實施例的真空斷續(xù)器的組成要素相對應的第三個實施例的真空斷續(xù)器的組成要素適用相同的參考數(shù)，可動觸頭39與本發(fā)明的第一個實施例中的可動觸頭同樣用Cu-25Mo-7Cr復合材料制成。
本發(fā)明者以與在第一個實施例的真空斷續(xù)器里相同的方式試驗了為防止觸頭間弧隙里的電弧從固定觸頭傳導到固定側(cè)的端面板，從而減小線圈10的軸向磁場效應，在固定觸頭和一個安裝固定觸頭的固定側(cè)的金屬端面板間需要多大的間隙。做試驗的按照本發(fā)明的第三個實施例的真空斷續(xù)器的組成要素尺寸除了可動觸頭39的直徑是1.1×D(mm)外，其余與做試驗的按照本發(fā)明的第一個實施例的真空斷續(xù)器的那些組成要素尺寸相等。
在固定觸頭8的直徑D為50mm和可動觸頭39的直徑為60mm的情況下，做試驗的真空斷續(xù)器在有效電壓為12KV時可以恒定地中斷34KA的電流。在固定觸頭8的直徑D為60mm和可動觸頭39的直徑為66mm的情況下，它在有效電壓為12KV時也可以恒定地中斷39KA的電流。
圖10與圖6相似，對于固定觸頭8和固定側(cè)的端面板4間的不同的間隙t，顯示中斷電流的安培數(shù)的歸一化值。按空心圓點劃出的曲線Ⅸ表示固定觸頭8的直徑D為60mm及端面板4是用SUS 304L制成的情況。按三角記號劃出的曲線Ⅹ表示固定觸頭8的直徑D為50mm及端面板4是用SUS 304L制成的情況。
第三個實施例真空斷續(xù)器在其最大電流中斷能力下工作的區(qū)間Q1和Q2的數(shù)值示于下面的表3
正如由圖10和表3明顯可見的那樣，如果2mm≤t≤0.3D，在固定觸頭8的直徑D的兩個數(shù)值，第三個實施例真空斷續(xù)器顯示其最大電流中斷能力。
中斷性能試驗是在固定觸頭8的直徑D是30至80mm及金屬圓筒3的內(nèi)徑是(D+25)mm至(D+70)mm的例子中進行的。這些試驗的結(jié)果與那些在固定觸頭8的直徑D是50或60mm及金屬圓筒3的內(nèi)徑是105mm的情況下的相同。
在該發(fā)明的第三個實施例中，端面板4用Cu或Fe-Ni-Co合金制成，結(jié)果是能夠獲得與端面板4是用SUS 304L成的情況相同的那些優(yōu)點。
圖11A表示按照緩和屏蔽罩40的第一種變換的緩和屏蔽罩41。緩和屏蔽罩41基本上呈圓錐形。緩和屏蔽罩41的圓盤形基板41a與可動觸頭39的背面對置，并且有一個中央孔41c，可動桿7從中穿過。緩和屏蔽罩41的帶孔的頂峰有一環(huán)形卷邊41b。緩和屏蔽罩41安裝在中央孔41c處的可動導桿7上。緩和屏蔽罩41的外側(cè)表面是凸形的。
圖11B表示按照緩和屏蔽罩40的第二種變換的緩和屏蔽罩42。緩和屏蔽罩42一般是帶有一個底部的圓筒形殼體，緩和屏蔽罩42的開口端與可動觸頭39的背面對置，并且有一個彎曲到緩和屏蔽罩42內(nèi)部的環(huán)形卷邊42a。環(huán)形卷邊42a的外徑基本上與可動觸頭39的相等。緩和屏蔽罩42的封閉端有一個帶中央孔42b的圓盤形底部42c，可動導桿7從中穿過。緩和屏蔽罩42安裝在中央孔42b處的可動導桿7上。
在本發(fā)明的第一個第二個和第三個實施例中，觸頭8，9和39是用具有Cu-Mo-Cr組份的、粉末冶金制得的復合材料制成的。作為替換，W和/或Nb可以用來代替Mo，并且至少Fe、Ni和Co可以用來代替Cr，而產(chǎn)生的效果與上述本發(fā)明的第一個、第二個和第三個實施例的相同。
鑒于用作觸頭材料的要求，測定了Cu、高熔點金屬元素和鐵族金屬元素的比率，最好的比率是Cu占重量的20至80%，高熔點金屬元素占重量的5至45%，鐵族金屬元素占重量的5至45%。
銅含量低于重量的20%，便大大地降低觸頭的導電性，并大大地增大觸頭的接觸電阻。另一方面，銅含量高于重量的80%，便大大地增大電流斷路電平，并大大地降低觸頭的抗焊接能力及介質(zhì)強度。
高熔點金屬含量低于重量的5%，便大大地降低觸頭的介質(zhì)強度。另一方面，高熔點金屬含量高于45%，便大大地降低觸頭的機械強度，并大大地增大電流斷路電平。
鐵族金屬含量低于重量的5%，便大大地降低觸頭的介質(zhì)強度，另一方面，鐵族金屬含量高于重量的45%，便大大地降低觸頭的導電性。
權(quán)利要求
1.一種真空斷續(xù)器，包括一個包括電絕緣圓筒(2)的真空外殼(1)，構(gòu)成真空外殼(1)的一部分并密封于絕緣圓筒(2)對置的開口端的一對金屬制的固定側(cè)和可動側(cè)的端面(4，5，34)，端面板(4，5，34)中的一個是線圈側(cè)的端面板(4，34)；一對支承在真空外殼(1)內(nèi)的可相對移動的圓盤形觸頭(8，9，28，29，39)，可動觸頭(9，29，39)借助波紋管(13，35)移離與固定觸頭(8，28)導電接合的閉合位置，而在開啟位置，可動觸頭(9，29，39)離開固定觸頭(8，28)一個弧隙，在電路中斷時，跨越觸頭間的這個弧隙而形成電弧，觸頭(8，9，28，29，39)中的一個是線圈側(cè)的觸頭(8，29)；一對各自支承并電連接到對應的觸頭(8，9，28，29，39)的導電元件(6，7)；以及一個用以產(chǎn)生平行于該弧隙里電弧通道的軸向磁場的、安置于真空外殼(1)外面并靠近線圈側(cè)的端面板(4，34)的線圈(10)，其特征在于所述的線圈側(cè)的觸頭(8，29)是用在中斷性能方面優(yōu)于所述的線圈側(cè)的端面板(4，34)的材料制成，并且線圈側(cè)的觸頭(8，29)安裝到線圈側(cè)的端面板(4，34)，其間留有一個間隙，該間隙至少為2mm，至多為線圈側(cè)的觸頭(8，29)直徑的30%。
2.按權(quán)利要求
1所述的真空斷續(xù)器，其特征在于線圈側(cè)的端面板(4，34)是用奧氏體不銹鋼制成的。
3.按權(quán)利要求
1所述的真空斷續(xù)器，其特征在于線圈側(cè)的端面板(4，34)是用Cu制的，并且間隙至少為5mm。
4.按權(quán)利要求
1所述的真空斷續(xù)器，其特征在于線圈側(cè)的觸頭(8，29)是用一種主要包括Cu、Mo、W和No中的至少一種和Cr、Fe、Ni和Co中的至少一種的復合材料制成的。
5.按權(quán)利要求
1所述的真空斷續(xù)器，其特征在于線圈側(cè)的觸頭(8，29)是用一種主要包括占重量的20%至80%的Cu，占重量的5%至45%的Mo和占重量的5%至45%0的Cr的復合材料制成的。
6.按權(quán)利要求
1所述的真空斷續(xù)器，其特征在于線圈側(cè)的觸頭(8)是一個固定觸頭。
7.按權(quán)利要求
1所述的真空斷續(xù)器，其特征在于線圈側(cè)的觸頭(29)是一個可動觸頭，并且配置一個波紋管(35)，從而該波紋管(35)的內(nèi)表面處于真空外殼(1)里面的真空狀態(tài)
8.一種真空斷續(xù)器，包括一個包括電絕緣圓筒(2)的真空外殼(1);構(gòu)成真空外殼(1)的一部分并密封于絕緣圓筒(2)對置的開口端的一對金屬制的固定側(cè)和可動側(cè)的端面板(4，5)，該端面板(4，5)中的一個是線圈側(cè)的端面板(4);一對支承在真空外殼(1)內(nèi)的可相對移動的圓盤形觸頭(8，39)，可動觸頭(39)借助于波紋管(13)移離與固定觸頭(8)導電接合的閉合位置，而在開啟位置，該可動觸頭(39)離開固定觸頭(8)一個弧隙，在電路中斷時，跨越觸頭間的弧隙而形成電弧，觸頭(8，39)中的一個是線圈側(cè)的觸頭(8);一對各自支承并電連接到對應的觸頭(8，39)的導電元件(6，7);一個用以產(chǎn)生平行于弧隙里電弧通道的軸向磁場的、安置于真空外殼(1)外面并靠近線圈側(cè)的端面板(4)的線圈(10);以及一個配置在絕緣圓筒(2)內(nèi)的蒸汽屏蔽罩(12)，該蒸汽屏蔽罩(12)處于一個不同于另一個觸頭(39)的電位，其征在于所述的線圈側(cè)的觸頭(8)是用在中斷性能方面優(yōu)于所述的線圈側(cè)的端面板(4)的材料制成，并且線圈側(cè)的觸頭(8，29)安裝到線圈側(cè)的端面板(4，34)，其間留有一個間隙，該間隙至少為2mm，至多為線圈側(cè)的觸頭(8)直徑的30%，并且另一個觸頭(39)的直徑大于線圈側(cè)的觸頭(8)的直徑，并且本真空斷續(xù)器具有一個緩和在另一個觸頭(9)和蒸汽屏蔽罩(12)的間隙里、另一個觸頭(9)外部產(chǎn)生的電場的集聚度的屏蔽罩(40，41，42)。
9.按權(quán)利要求
8所述的真空斷續(xù)器，其特征在于線圈側(cè)的端面板(4)是用奧氏體不銹鋼制成的。
10.按權(quán)利要求
8所述的真空斷續(xù)器，其特征在于線圈側(cè)的端面板(4)是用Cu制的，并且間隙至少為5mm。
11.按權(quán)利要求
8所述的真空斷續(xù)器，其特征在于線圈側(cè)的觸頭(8)是用一種主要包括Cu、Mo、W和No中的至少一種和Cr、Fe、Ni和Co中的至少一種的復合材料制成的。
12.按權(quán)利要求
8所述的真空斷續(xù)器，其特征在于線圈側(cè)的觸頭(8)是用一種主要包括占重量的20%至80%的Cu，占重量的5%至45%的Mo和占重量的5%至45%的Cr的復合材料制成的。
13.按權(quán)利要求
8所述的真空斷續(xù)器，其特征在于另一個觸頭(39)是一個固定觸頭。
14.按權(quán)利要求
8所述的真空斷續(xù)器，其特征在于另一個觸頭(39)是一個可動觸頭。
15.按權(quán)利要求
8所述的真空斷續(xù)器，其特征在于緩和屏蔽罩(40，41)是圓錐形的，該緩和屏蔽罩(40，41)較大的一端與另一個觸頭(39)的背面對置。
16.按權(quán)利要求
8所述的真空斷續(xù)器，其特征在于緩和屏蔽罩(42)是圓筒形的，該緩和屏蔽罩(42)的一端與另一個觸頭(39)的背面對置。
專利摘要
本發(fā)明的真空斷續(xù)器顯示高度的中斷性能。該斷續(xù)器包括構(gòu)成其真空外殼(1)的一部分的一塊金屬端面板(4)及一個配置在真空外殼(1)外面并靠近金屬端面板(4)的、產(chǎn)生一個平行于在真空外殼(1)內(nèi)的一對分開的觸頭(8，9)間弧隙里的電弧通道的軸向磁場的線圈(10)。靠近線圈(10)的觸頭(8)用中斷性能優(yōu)于端面板(4)的材料制成，并裝到端面板(4)，其間留有一個間隙。該間隙至少為2mm，至多為線圈側(cè)的觸頭(8)直徑的30％。
文檔編號H01H33/664GK86103785SQ86103785
公開日1987年1月7日 申請日期1986年5月28日
發(fā)明者佐久間信三, 玉木伸明, 川上秀雄 申請人:株式會社明電舍導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan