CN101589447B - 低压断路器的双断触头***、包括双断触头***的塑壳断路器和断开电路的方法 - Google Patents

Abstract

本发明使用具有旋转触臂的双断触头***的构思。提供了跨过触臂的固定导体的新型布置。用于低压断路器的双断触头***包括：沿纵向轴线延伸并可跨过中心轴承旋转的双断触臂；第一固定导体和第二固定导体，每个导体分别接触该触臂的一个端部，具有在触臂下面的第一区段、在触臂上面的第二区段以及跨过触臂并将每个导体的第一区段与相应的第二区段连接在一起的第三区段；其中第一区段和/或第二区段彼此平行地布置以便在平行的但与触臂中电流反向的方向上引导电流通过各自的第一和/或第二区段。

Description

低压断路器的双断触头***、包括双断触头***的塑壳断路器和断开电路的方法

技术领域

本发明涉及低压断路器的双断触头***、包括双断触头***的塑壳断路器和断开低压电路中电流的方法。 

背景技术

断路器是自动工作的电气开关，其保护电路免受由过载或短路引起的损伤。与保险丝相比，断路器可复位从而继续正常工作。许多不同技术都用在断路器中。本发明涉及低压限流塑壳断路器(MCCB)领域。一个主要功能是在短路过程中限制故障电流。当短路发生时，MCCB预期可尽可能快地阻止电流的流动，从而保护MCCB下游电路中导体和电气装置。MCCB的限流能力的度量指标包括故障电流的持续时间，最高瞬时通过电流(I_p)，和焦耳积分，即∫i²dt，这里i是瞬时通过电流，而t是时间，对持续时间求积分。当制造商宣称MCCB“限流”时，对于Ip和焦耳积分有限定的最大限值。然而，对在限流的MCCB中的所有这3个度量指标进行最小化通常是有利的，从而为下游电路提供最大可能的保护。 

MCCB通常包括一对或多对电触头，其闭合从而允许电流流过以及打开(“断开”)从而阻止电流流过。短路电流的中断导致固定的和可移动的触臂间的电磁排斥，引起触臂分开。在短路过程中有非常高的电流，这意味着在MCCB断开并中断故障时有很多感应和 电容性电路能量必须耗散。当触头断开时，该能量引起在触头之间形成电弧。能量耗散引起触头附近的热导电等离子体(hotconductive plasma)，其允许电流继续流动。为了阻止电流流动，MCCB通常包括金属分隔板(splitter plate)用以吸收能量，冷却电弧，和减小气体导电性。这引起电弧两端的电压增加，进而反作用于***电压，因此减少并最终停止了电流的流动。但电弧电阻不仅是电弧导电性的函数，而且是电弧长度的函数。在短路过程中尽可能快地增加电弧长度，从而增加电弧电压并快速阻止电流的流动是极其重要的。因此，MCCB通常具有吹开式触头(blow-apartcontacts)，其中源自短路的极高电流产生磁场，将触头彼此分开。因为吹开运动独立于操作机构运动，在短路过程中，吹开式触头能够比操作机构所能够做出的响应快得多地断开。在正常开关操作中，触头是由触发弹簧(toggle spring)操作机构通过移动手柄断开或闭合的。可替换地，该机构可自动脱扣和断开触头。通常，MCCB包括脱扣单元(trip unit)，其感测过载电流并通过机构的脱扣操作的致动或者说启动来响应。脱扣单元可包括双金属条，如果超过阈值电流，则该双金属条弯曲并释放弹簧加载的脱扣杆(trip-lever)。因为加热相当慢，所以可采用其它机构处理源自短路的大电涌。如果有大电涌，由一个或多个绕一个铁芯的导体回路构成的小电磁体即刻推动铁电枢(iron armature)。可替换地，许多MCCB具有包括对机构的脱扣操作进行致动的电流传感器、微处理器和机电装置的电子脱扣单元。 

有几种方法已经用于增加吹开式触头的分离速度。首先，有简单的反向回路(reverse loop)，如图1和2所示。一个例子是SiemensMCCB目录号3VL1716-1 DA33。在反向回路中，带有固定触头的固定导体与移动触臂平行。这形成平行导体，其中电流在相反的方向上流动，导致导体的磁排斥。 

其次，图3和4示出双吹开式触臂概念。这类似于反向回路，但不是一个固定触头，而是两个触头都连接到彼此排斥的可移动触臂。这基本上使触头分离的速度和加速度加倍。一个例子是SiemensMCCB目录号MLFB 3VL3725-3DC36。 

第三，图5，6和7示出在移动触臂另一侧与返回回路(returnloop)结合的反向回路。一个例子是Moeller NZM N1。该返回回路与触臂平行。在触臂和返回回路中电流流动的方向相同，因此，两个导体彼此相互吸引。这与简单反向回路相比提供了在速度和加速度方面的增加的改进。 

第四，图8，9和10中示出旋转的双断触头***。该概念例如在Siemens欧洲专利EP 0174904B1和美国专利No.4,649,247中说明。一个例子是Schneider MCCB型NS250。与单对触头相比，设有旋转触臂和基本上同时断开的两对触头，基本上使触头分离的速度和加速度加倍。该例子中的双断***与反向回路结合使用。 

第五，铁磁材料，例如钢有时结合吹开式触头***使用，从而加强磁场并增加触臂上的力。对于铁磁材料，多种布置都是可能的。示出四个简化的例子；在固定触头下面的钢(图11和12)，部分的槽式电机(图13和14)，完整的槽式电机(full slot motor)(图15和16)，和在电弧分隔板上的长支腿(图17和18)。在所有这些快速分离触头的方法中，无论是否使用导通回路(conducting loop)或铁磁材料，磁场都在触臂中产生力。在这些情况中的每一情况下都可观察到，磁场也具有第二个益处；其在电弧中产生将电弧推入分隔板的力。 

DE 2720736公开了一种限流装置，其具有可移动触头，该触头在出现短路电流时由电磁排斥装置有力地移动到断开电路位置。 延迟元件(retarding member)机械连接到可移动触头从而延迟触头的再闭合并防止在断路器脱扣之前的再闭合。 

DE 2338637公开了一种用于具有双吹开式触臂的断路器的触头布置。每个可移动触臂配备有接触固定臂的触头。在两个可移动臂之间提供了第三触头。 

在DE 1563842中公开了另一种断路器。该发明的目的是为了提供改进类型的断路器，其包括两点中断机构适于通过电磁排斥执行有效的中断操作。断路器包括电源侧的固定触臂和负载侧的固定触臂和啮合一对固定触头的可移动触头组件。 

在EP 0418754中进一步说明了一种限流设备。在双触头型限流设备中，其中两个触头彼此电串联，两个可移动触臂中每个都基本上与两个固定触臂中的每个平行并沿其延伸，因而在过电流流过时获得平衡的电磁排斥。 

MCCB制造商不断试图改进限流性能。但对于MCCB来说尺寸紧凑也是理想的，以便电路保护设备不使用建筑内大量有价值的空间。因此，问题是在少量空间内提供改进的限流性能。 

发明内容

本发明的目的是提供在限流性能方面具有显著改进的用于断路的***和方法，其与现有技术相比具有少量或没有增加所需的空间。 

换而言之，该目的涉及一种双断触头***，包括两个固定导体，这些固定导体在闭合位置上通过形式为双臂杆的旋转触臂连接，该旋转触臂沿纵向轴线延伸且可围绕横向于纵向轴线走向的旋转轴线偏转，还包括两个可移动触头，这两个可移动触头布置在旋转触臂的自由的端部上，其中两个可移动触头指向相反的方向且与固定触头共同起作用，这些固定触头分别布置在第一和第二导体上。该目的由此实现，即这两个导体在闭合位置上在触头闭合的情况下在横向于旋转触臂的旋转轴线的区域中和在邻接的区域中基本上彼此平行地走向且通过旋转触臂互相连接，从而使电流通过旋转触臂引回，以及从而使电流在成对地平行于旋转触臂走向的区域中分别在相同方向上流动。 

与上述现有技术相比，本发明的第一和主要优点是固定导体提供两倍电流以便排斥触臂。在短路过程中，每个导体携带全部短路电流。因此，总共两倍的短路电流平行于触臂流动，排斥触臂中短路电流。与例如简单反向回路相比，这显著增加触臂上的力。 

优选地，第一固定导体和第二固定导体沿垂直轴线彼此交错设置，以便第一导体的第一区段布置在第二导体的第一区段顶部并与其平行，以及第一导体的第二区段布置在第二导体的第二区段顶部并与其平行。 

为了断开电流，多个垂直堆叠的分隔板横向(laterally)邻近触臂的每个端部设置。 

优选地，第三区段与纵向轴线近似成直角布置。第三区段布置为允许触臂在第一闭合位置和第二断开位置之间旋转。所述第三区段分别在触臂的不同侧面上跨过所述触臂。 

第二优点是跨过区段的电流方向与在触臂端部和导体间形成的电弧电流方向相反。这产生帮助将电弧推入分隔板的排斥力。每个跨过区段携带全部短路电流，因此该排斥力是两倍短路电流产生的。 

触臂配备有分别固定在触臂各个端部上的触头。第一固定导体和第二固定导体分别各都配备有固定触头。固定触头在触臂的闭合位置上接触触臂的触头。 

第一和第二区段可位于触臂运动平面内的中心。第一导体可以线导体实现，以及第二导体可以负载导体实现。每个导体适于在其不连接所述触臂的端部上连接电路。 

具体地，第一导体可包括：在触臂的配备有第一可移动触头的那个侧面的下面并与该侧面平行延伸的第一区段，该第一区段在其上表面上配备有固定触头以便在触臂的第一闭合位置上与第一可移动触头接触；在触臂的配备有第二可移动触头的那个侧面的上面并与该侧面平行延伸的第二区段，该第二区段在其远离于触臂的中心的端部上提供通至电路的触头，以及第三区段，其垂直跨过触臂并在第一区段和第二区段的接近于触臂的中心的端部上连接第一区段和第二区段。第二导体可包括：在触臂的配备有第二可移动触头的那个侧面的上面并与该侧面平行延伸且在第一导体的第二元件下面并与该第二元件平行延伸的第一区段，该第一区段在其下表面上配备有固定触头以便在触臂的第一闭合位置上与第二可移动触头接触；在触臂的配备有第一可移动触头的那个侧面的下面并与该侧面平行延伸且与第一导体的第一区段平行并在该第一区段下 面延伸的第二区段，该第二区段在其远离于触臂的中心的端部上设置通至电路的触头；以及第三区段，其垂直跨过触臂并在第一区段和第二区段的接近于触臂的中心的端部上连接第一区段和第二区段。 

当触臂处于第二断开位置时，第一和第二导体彼此绝缘。 

电流臂能够在下面两个位置之间旋转：第一位置，其分别提供所述触臂的一个端部与所述第一导体的相应端部之间的闭合接触以及所述触臂的另一个端部与所述第二导体的相应端部之间的闭合接触；以及短路后的第二断开位置，其中在导体和触臂之间的接触适于允许在触臂的任一端部上形成电流电弧。 

第三区段可布置用于在与电弧电流相反的方向上引导电流，从而产生排斥力以便将电弧推入各分隔板。 

优选地，可提供垂直的类s形区段分别连接到第二导体的第一元件和第一导体的第二元件，以便在s形区段的水平改变部分中提供向上的电流，以及在s形区段的水平改变部分中提供向下的电流。有利地，s形区段中电流吸引各电流电弧以便将电弧引导到分隔板中。 

相应地，塑壳断路器(MCCB)包括：至少一个根据本发明的触头***；塑壳；交叉(crossbar)***，其为触臂提供公共载体以便致动至少一个触头***的触臂的断开和闭合运动，交叉***适于绕固定在塑壳中的枢转轴旋转，交叉***包含弹簧机构，其提供接触压力并允许触臂在短路过程中断开；操作机构，其适于旋转交叉***断开或闭合；以及连杆，其适于连接操作机构到交叉***并将运动从操作机构传递到交叉***。 

换而言之，双断触头***具有两个固定导体，这些固定导体由区段7，6，5，17和11或是由区段4，18，12，13和14所构成。这些导体在闭合位置上通过形式为双臂杆的旋转触臂1连接，该旋转触臂沿纵向轴线40延伸且可围绕横向于纵向轴线40走向的旋转轴线偏转。可移动触头2，9(以接触元件的形式)布置在旋转触臂1的自由的端部上，也就是说旋转触臂的每个端部分别支撑一个可移动触头2，9。触头2，9指向相反的方向且与固定触头3，10(接触元件)共同起作用，这些固定触头分别布置在第一和第二导体上。这两个导体在旋转触臂1位于闭合位置上的情况下，也就是说在触头2，3和9，10闭合的情况下，在横向于旋转触臂1的旋转轴线的区域(也就是说区段18，17)中和在邻接的区域中(也就是说区段4，5和11，12)且直至所属的固定触头基本上彼此平行地走向，也就是说如与旋转触臂1相同的方向。这些导体通过旋转触臂1互相连接，从而使电流通过旋转触臂1在方向方面在一定程度上引回，以及电流在成对地平行于旋转触臂1走向的区域(区段4，5和11，12)中分别在相同方向上流动。 

操作机构可作为手柄(handle)和/或脱扣单元实现。 

在多极***中，可提供触头***用于电路的每极，触头***彼此平行布置，交叉***提供在每个触臂之间的刚性连接。交叉***可适于同时和/或彼此独立地旋转所有极的触臂。 

相应地，还提供了一种用于在短路后在用于低压断路器的双断触头***中断开电路中电流的方法，该双断触头***包括：沿纵向轴线延伸的可旋转双断触臂；第一固定导体和第二固定导体，每个导体分别接触触臂的一个端部，并具有在触臂下面的第一区段，在触臂上面的第二区段和跨过触臂并将每个导体的第一区段与相应的第二区段连接在一起的第三区段；该方法包括以下步骤：通过彼此平行并邻近布置第一区段，并在平行的但与触臂中电流反向的方向上引导电流通过第一区段，在触臂的电流与触臂一个端部上的第一区段的电流之间提供排斥力；通过彼此平行并邻近布置第二区段，并在平行的但与触臂中电流反向的方向上引导电流通过第一区段，在触臂的电流与触臂另一个端部上的第二区段的电流之间提供排斥力。 

该方法可进一步包括以下步骤：由于排斥力将触臂从第一闭合位置旋转到第二断开位置；在触臂的一个端部与第一导体上的触头之间形成电弧，和在触臂另一个端部与第二导体上触头之间形成电弧；和通过引导电流在与电弧电流相反的方向上通过第三区段产生额外排斥力，以便将电弧推离触臂的中心。 

该***可进一步配备有分别连接到第二导体的第一元件和第一导体的第二元件的垂直的类似s形的区段，该方法进一步包括以下步骤：在s形区段的水平改变部分中引导电流向上，以及在s形区段的水平改变部分中引导电流向下；通过在各电流电弧与向上的 和向下的电流之间的引导来产生吸引力以便引导电弧分别远离触臂的中心。 

相对于现有技术旋转双断***中的简单的反向回路的优点是，返回回路具有不利的电流方向，该电流方向引起了使得来自反向回路的净吹开力减小的吸引力，而本发明没有该返回回路。在本发明中不会出现这种不理想的效果。 

另一个优点在于，本发明更有效地使用所提供的空间。 

另一个优点在于，在多个垂直的s形区段中的电流在会产生对电弧的吸引力的方向上，从而产生趋向于将电弧移入分隔板的理想效果。 

附图说明

下面将结合多个附图详细说明本发明的实施例。 

下面列出所包括的附图： 

图1是现有技术，具有简单的反向回路的触头***的侧视图，箭头示出电流的流动。 

图2是图1所示装置的斜视图。 

图3是现有技术，具有双吹分离式触头的触头***的侧视图，每个触臂都示为闭合和完全断开的，箭头示出电流的流动。 

图4是图3所示装置的斜视图。 

图5是现有技术，具有与移动触臂另一侧上返回回路组合的反向回路的触头***的侧视图，箭头示出电流的流动。 

图6是图5所示装置的侧视图，但在这种情况下，触臂是断开的，并示出电弧在其移入电弧分隔板前的视图，箭头示出电流的流动。 

图7是图5所示装置的斜视图。 

图8是现有技术，旋转双断触头***的侧视图，触臂示为闭合的，箭头示出电流的流动。 

图9是图8所示装置的斜视图。 

图10是现有技术，图8所示装置的另一个侧视图，触臂示为完全断开的，并示出电弧在其移入电弧分隔板前的视图，箭头示出电流的流动。 

图11是现有技术，图1所示装置的侧视图，但具有加在固定触头下面的铁磁材料(含有铁)。 

图12是图11所示装置的斜视图。 

图13是现有技术，图1所示装置的侧视图，但具有由铁磁材料制成的部分的槽式电机。 

图14是图13所示装置的斜视图。 

图15是现有技术，图1所示装置的侧视图，但具有由铁磁材料制成的完整的槽式电机。 

图16是图15所示装置的斜视图。 

图17是现有技术，图1所示装置的侧视图，但具有由铁磁体制成的电弧分隔板，该分隔板具有延伸到触头侧面的长支腿。 

图18是图17所示装置的斜视图。 

图19是本发明的侧视图，触臂处于闭合位置，箭头示出电流的流动。 

图20是本发明的侧视图，触臂处于断开位置，示出在触头之间的电弧的视图，箭头示出电流的流动。 

图21是本发明的斜视图。 

图22是本发明的侧视图，这是塑壳断路器内部的可能的实施例的例子。 

图23是本发明的顶视图。 

图24是本发明的另一个斜视图。 

图25是本发明的另一个斜视图。 

图26是侧视图，是本发明的可替换形式。 

图27是图26中装置的斜视图。 

图28是侧视图，是本发明的可替换形式。 

图29是图28中装置的斜视图。 

图30是侧视图，是本发明的可替换形式，其中长支腿延伸到触头侧面。 

图31是图30中装置的斜视图。 

具体实施方式

图1到18描绘现有技术已知的断路器的不同实施例。 

本发明的实施例在图19到31中示出。本发明使用上述具有旋转触臂的双断触头***的概念。此外，本发明具有跨过触臂的固定导体的新型布置。 

图19到21示出旋转触臂1，具有固定到每个端部的可移动触头2和9。设有两个固定触头3和10和两个固定导体。两个固定导体是线导体和负载导体。线导体包括区段7，6，5，17和11。负载导体包括区段4，18，12，13和14。固定触头3和10分别连接到这两个固定导体的区段4和11。区段4和11平行于触臂，且保持约为从触头到触臂的旋转轴线的距离。此外，每个固定导体具有跨至触臂另一侧的第二区段。在线导体中，区段17跨过触臂从而在区段5和11之间连接。同样地在负载导体中，区段18在另一侧上跨过触臂从而在区段12和4之间连接。跨过区段17和18与触臂近似成直角，但其成形为允许触臂断开。此外，每个固定导体具有分别平行于其他固定导体的第一区段的第三区段。也就是说，区段5平行于区段4，而区段12平行于区段11。区段4，5，11和12通常位于触臂运动平面内的中心。跨过区段17和18分别在触臂的左侧和右侧。此外，每个固定导体继续延伸并在连接到其余电路时结束。在所示例子中，负载导体在用于缆线或母线(bus bar)的线路端子接线7处结束。负载导体可在通到脱扣单元的接线14处结束。 有角度的区段6和13是可选的且有时需要使连接点连接到断路器中方便的位置。 

线导体和负载导体在触臂断开时必须彼此电绝缘。可以预见有许多可能的塑壳设计的方式用以提供所需的绝缘。许多可能的导电路径在脱扣单元中都是可能的，15是简化表示，其在用于缆线或母线的负载端子接线16处结束。触臂1能够通过一个角度从图19中的闭合位置旋转到图20中的断开位置。 

总之，本发明提供了用于低压断路器的双断触头***，其包括沿纵向轴线40延伸的垂直中心旋转触臂1，将触臂1分为左侧和右侧的轴或可选的中心轴承(central bearing)50，第一固定导体4，12，18和第二固定导体5，11，17，每个导体都在垂直方向上跨过触臂1，该导体包括：平行于触臂1的右侧面并在该右侧面下面延伸的第一区段4，5，平行于触臂1的左侧面并在该左侧面上面延伸的第二区段12，11，和在导体的接近于触臂1中心的端部上垂直地将每个导体的第一区段4，5与相应的第二区段12，11连接在一起的第三区段18，17，该第三区段布置在触臂1的任一侧上；其中第一和第二固定导体彼此垂直交错设置，从而使得第一导体4，12，18的第一区段4布置在第二导体5，11，17的第一区段5的顶部，但彼此平行，且使得第一导体4，12，18的第二区段12布置在第二导体5，11，17的第二区段11的顶部，但彼此平行，第一导体的第一区段4适于接触旋转臂1右端，第一导体的第二元件12适于在远离触臂1中心的端部接触电路；和第二导体的第二区段11能够接触旋转臂1左端，第二导体的第一元件5能够在远离触臂1中心的端部接触电路。 

优选地，触臂1能够绕轴线旋转。也可提供触臂1能够绕中心轴承50旋转。该轴承在图中示为圆孔，仅作为例子。也可以根本没有轴承，仅有旋转轴线。或可以有槽形特征(slot-shaped feature) 从而补偿开关操作后触点的不均匀磨损(ablation)。触臂1可在对称弹簧上浮动。槽形特征可垂直或倾斜提供。 

该***也可以如下述方式说明的那样，该***包括沿纵向轴线40延伸的旋转触臂1，该触臂能够绕轴线或可选的中心轴承50旋转，触臂1配备有位于其一个端部上并位于下表面上的第一可旋转触头2，并配备有位于相对端部上并位于上表面上的第二可移动触头9，多个垂直堆叠的分隔板8，其横向邻近触臂1的每个端部提供；第一导体包括：在触臂1的配备有第一可移动触头2的那个侧面的下面并与该侧面平行延伸的第一区段4，第一区段4在其上表面上配备有固定触头3以便与第一可移动触头2接触；在触臂1的配备有第二可移动触头9的那个侧面的上面并与该侧面平行延伸的第二区段12，第二区段12在其远离于触臂1的中心的端部上提供通至电路的触头，以及垂直跨过触臂1并在第一区段和第二区段的接近于触臂1的中心的端部上连接第一区段4和第二区段12的第三区段18；第二导体包括：在触臂1配备有第二可移动触头9的那个侧面的上面并与该侧面平行延伸且在第一导体的第二元件12下面并与其平行延伸的第一区段11，第一区段11在其下表面上配备有固定触头10以便与第二可移动触头9接触；在触臂1的配备有第一可移动触头2的那个侧面的下面并与该侧面平行延伸且与第一导体的第一区段4平行并在第一区段下面延伸的第二区段5，第二区段5在其远离于触臂1的中心的端部上提供通至电路的触头，以及垂直跨过触臂1并在第一区段和第二区段的接近于触臂1的中心的端部上连接第一区段11和第二区段5的第三区段17。 

触臂1的运动平面由纵向轴线40和垂直轴线41所限定。第三区段平行于触臂1的运动平面布置。一个第三区段提供在触臂1的前面，另一个第三区段18提供在触臂1的后面。因此，触臂1布 置在第三区段17，18之间并在位于第三区段17，18之间的平面内旋转。 

在图20中，标号19和20表示短路过程中的电弧。所示电弧19和20时间上是在移入到分隔板8前的瞬间。在短路过程中预期的功能方面，磁力和气流将使电弧19和20在外部移入分隔板8。所示分隔板8的形状，数目和布置仅作为例子，许多变体都是可能的。 

图22示出本发明在MCCB中可能的实施例。多极的MCCB将分别在各极中具有当前的本发明。用于各极的触头***优选在一条线上彼此平行布置。交叉***21为不同触臂1提供公共载体并绕固定在壳26中的枢转轴旋转。 

交叉***21在开关操作过程中致动触臂1的断开和闭合运动，并适于绕固定在塑壳26中的枢转轴旋转，交叉***21提供在多极断路器中的极之间的刚性连接，从而将同时断开或闭合所有极中所有触臂的开关操作。交叉***21包含弹簧机构，该弹簧机构提供接触压力并允许触臂1在短路过程中响应磁力而断开。因此，交叉***21允许触臂1在短路过程中独立于操作机构23断开且比操作机构更快地断开。 

交叉***21允许多极断路器中多个触臂1彼此独立断开。操作机构23进一步适于旋转交叉***1断开或闭合。连杆22连接操作机构23到交叉***21并将运动从操作机构传递到交叉***。操作机构响应手柄24的运动或脱扣单元25的致动来旋转交叉***21断开或闭合。 

多极***的触臂1可以同时或独立致动。例如，所有触臂1可由手柄24一起致动，或特定触臂1可响应相应极中短路电流自动致动。 

与上述现有技术相比，本发明首要和主要优点是固定导体提供两倍电流用于排斥触臂。在图19中，导体区段4和5中的电流以相同的方向流动，但与触臂1中电流的方向相反。类似地，区段11和12中的电流在同一方向上，但与触臂1中的电流相反。在短路过程中，每个导体携带全部短路电流。因此，总共两倍短路电流平行于触臂1流动，排斥触臂中的短路电流。与例如简单的反向回路相比，这显著增加触臂上的力。 

参考图20，第二优点是跨过区段或者称为交叉区段17和18的电流方向与电弧电流19和20的方向相反。这产生了帮助将电弧推入分隔板的排斥力。每个跨过区段携带全部短路电流，因此该排斥力由两倍短路电流产生。 

优于现有技术旋转双断***中的简单反向回路，第三个优点是本发明不具有带有不利的电流方向的返回回路。参考图8，导体区段127和128的电流方向与触臂电流方向相同。这产生减小来自于反向回路的净吹开力的吸引力。本发明没有这样的不理想效果。 

第四个优点是本发明避免图7所示概念中出现的问题。导体区段129和130位于分隔板的左侧和右侧。该布置具有在MCCB宽度方向上空间拥挤的问题。要么MCCB必须做的更宽以容纳导体的厚度，要么分隔板必须做的更窄，这会减小其冷却电弧的效率。 

参考图20，第五个优点是导体区段6和7中的电流在能够产生对电弧19的吸引力的方向上。这产生趋向于将电弧移入分隔板的理想效果。类似地，区段13，14，和15吸引电弧20。这与图10 中现有技术的不利条件相比，区段131和132分别趋向于排斥电弧136，区段133，134，和135分别趋向于排斥电弧137。 

图23到25以不同透视角度示出本发明实施例，即顶视图(图23)，侧视图(图24)，和颠倒侧视图(图24)。 

图26-31是本发明可替换实施例的例子，其利用铁磁材料的不同布置。在这些情形的每一种中，铁磁材料增强跨触臂的磁通量，因而增加触臂上的打开力，而且增加将电弧推入分隔板的力。 

图26和27示出本发明具有两个完整的槽式电机。每个槽式电机包括铁磁材料的完整回路，该铁磁材料回路环绕部分导通路径。一个槽式电机环绕导体区段4，5和触臂1。另一个槽式电机环绕导体区段11，12和触臂1。这些槽式电机中的每一个都以现有技术公知的方式增强磁场，如图15和16所示。但本发明比现有技术所获得的优点更大，这是因为每个槽式电机的固定导体中流经的电流加倍。增加的电流在槽式电机中诱导更大的磁场强度，因而增加对触臂和电弧有益的力。 

图28和29示出本发明具有两个部分的槽式电机。其所获得的优点类似于图26和27中完整的槽式电机的优点。然而，对触臂和电弧的力的增加没有完整的槽式电机中那样大。部分的槽式电机适于增强磁通量，但其不能完全环绕导体。但部分的槽式电机的优点是其要求的空间比完整的槽式电机小，且对产品设计人员来说可能更容易在完整产品中执行。 

图30和31示出本发明具有由铁磁材料制成的电弧分隔板，该分隔板具有延伸到触头侧面的长支腿。这样的分隔板是现有技术公知的，例如图17和18中所示。 

换而言之，双断触头***具有两个固定导体，这些固定导体由区段7，6，5，17和11或是由区段4，18，12，13和14所构成。这些导体在闭合位置上通过形式为双臂杆的旋转触臂1连接，该旋转触臂沿纵向轴线40延伸且可围绕横向于纵向轴线40走向的旋转轴线偏转。可移动触头2，9(以接触元件的形式)布置在旋转触臂1的自由的端部上，也就是说旋转触臂的每个端部分别支撑一个可移动触头2，9。触头2，9指向相反的方向且与固定触头3，10(接触元件)共同起作用，这些固定触头分别布置在第一和第二导体上。这两个导体在旋转触臂1位于闭合位置上的情况下，也就是说在触头2，3和9，10闭合的情况下，在横向于旋转触臂1的旋转轴线的区域(也就是说区段18，17)中和在邻接的区域中(也就是说区段4，5和11，12)且直至所属的固定触头基本上彼此平行地走向，也就是说如与旋转触臂1相同的方向。这些导体通过旋转触臂1互相连接，从而使电流通过旋转触臂1在方向方面在一定程度上引回，以及电流在成对地平行于旋转触臂1走向的区域(区段4，5和11，12)中分别在相同方向上流动。 

标号清单 

1    旋转双断触臂 

2    移动触头 

3    固定触头 

4    负载导体区段 

5    线导体区段 

6    线导体区段 

7    线导体区段 

8    分隔板 

9    可移动触头 

10   固定触头 

11   线导体区段 

12   负载导体区段 

13   负载导体区段 

14   负载导体区段 

15   导通路径 

16   负载终端接线 

17   线导体区段 

18   负载导体区段 

19   电弧 

20   电弧 

21   交叉部 

22     连杆 

23     操作机构 

24     手柄 

25     脱扣单元 

26     基底 

40     纵向轴线 

41     垂直轴线 

50     旋转中心轴或轴承 

100    可旋转触臂 

101    可旋转双断触臂 

110    固定导体 

127    导体区段 

128    导体区段 

129    导体区段 

130    导体区段 

131    导体区段 

132    导体区段 

133    导体区段 

134    导体区段 

135    导体区段 

136    电弧 

137    电弧 

140    铁磁材料 

150    部分的槽式电机 

160    完整的槽式电机 

Claims (27)

1.一种用于低压断路器的双断触头***，包括：

第一和第二固定导体，所述第一和第二固定导体在闭合位置上通过形式为双臂杆的旋转触臂(1)连接，所述旋转触臂沿纵向轴线(40)延伸且可围绕垂直于所述纵向轴线(40)的旋转轴线偏转，

第一和第二可移动触头(2，9)，所述第一和第二可移动触头布置在所述旋转触臂(1)的自由的端部上，其中所述第一和第二可移动触头指向相反的方向且与固定触头(3，10)共同起作用，所述固定触头分别布置在所述第一和第二固定导体上，

其特征在于，

所述第一和第二固定导体在闭合位置上在触头闭合的情况下在垂直于所述旋转触臂(1)的、并在所述旋转轴线的区域(18，17)中和在邻接的区域(4，5；11，12)中基本上彼此平行地走向以及通过所述旋转触臂(1)互相连接，从而使电流通过所述旋转触臂(1)回流，以及

电流在成对地平行于所述旋转触臂(1)走向的所述第一和第二固定导体的区域(4，5；11，12))中分别在相同方向上流动。

2.根据权利要求1所述的***，其中，所述第一固定导体(4；12；18)包括第一区段(4)、第二区段(12)和第三区段(18)，所述第二固定导体(5；11；17)包括第四区段(5)、第五区段(11)和第六区段(17)，所述第一固定导体(4；12；18)和所述第二固定导体(5；11；17)沿垂直轴线(41)彼此交错设置，以便

所述第一区段(4)布置在所述第四区段(5)顶部并与所述第四区段平行，以及

所述第二区段(12)布置在所述第五区段(11)顶部并与所述第五区段平行。

3.根据权利要求2所述的***，其中多个垂直堆叠的分隔板(8)横向邻近所述触臂(1)的每个端部设置。

4.根据权利要求2所述的***，其中所述第三区段(18)和所述第六区段(17)与所述纵向轴线(40)近似成直角布置。

5.根据权利要求3所述的***，其中所述第三区段(18)和所述第六区段(17)布置为允许所述旋转触臂(1)在第一闭合位置和第二断开位置之间旋转。

6.根据权利要求5所述的***，其中所述第三区段(18)和所述第六区段(17)分别在所述旋转触臂(1)的不同侧面跨过所述旋转触臂(1)。

7.根据权利要求1所述的***，其中所述旋转触臂(1)配备有固定在所述旋转触臂的各个端部上的第一可移动触头(2)和第二可移动触头(9)。

8.根据权利要求1所述的***，其中所述第一固定导体(4；12；18)和所述第二固定导体(5；11；17)分别配备有第一固定触头(3)和第二固定触头(10)。

9.根据权利要求2所述的***，其中所述第一区段(4)、所述第二区段(12)、所述第四区段(5)和所述第五区段(11)位于所述触臂运动平面内的中心。

10.根据权利要求1所述的***，其中所述第一固定导体(4；12；18)是以线导体实现的，以及其中所述第二固定导体(5；11；17)是以负载导体实现的。

11.根据权利要求1所述的***，其中所述第一和第二固定导体中的每一个都适于在其不连接所述触臂(1)的端部上连接电路。

12.根据权利要求5所述的***，其中所述第一固定导体包括：

在所述旋转触臂(1)的配备有所述第一可移动触头(2)的那个侧面下面并与所述侧面平行延伸的第一区段(4)，所述第一区段(4)在所述第一区段的上表面上配备有固定触头(3)以便在所述旋转触臂的第一闭合位置上与所述第一可移动触头(2)接触，

在所述旋转触臂(1)的配备有所述第二可移动触头(9)的那个侧面上面并与所述侧面平行延伸的第二区段(12)，所述第二区段(12)在所述第二区段的远离于所述旋转触臂(1)的中心的端部上设置通至电路的触头，以及

垂直跨过所述旋转触臂(1)并在所述第一区段和所述第二区段的接近于所述旋转触臂(1)的所述中心的端部上连接所述第一区段(4)和所述第二区段(12)的第三区段(18)。

13.根据权利要求12所述的***，其中所述第二固定导体包括：

在所述旋转触臂(1)的配备有所述第二可移动触头(9)的那个侧面的上面并与所述侧面平行延伸且在所述第一固定导体的第二区段(12)下面并与所述第二区段平行延伸的第五区段(11)，所述第五区段(11)在所述第五区段的下表面上配备有第二固定触头(10)以便在所述旋转触臂的第一闭合位置上与所述第二可移动触头(9)接触；

在所述旋转触臂(1)的配备有所述第一可移动触头(2)的那个侧面的下面并与所述侧面平行延伸且与所述第一固定导体的第一区段(4)平行并在所述第一区段下面延伸的第四区段(5)，所述第四区段(5)在所述第四区段的远离于所述旋转触臂(1)的中心的端部上设置通至电路的触头，以及

垂直跨过所述旋转触臂(1)并在所述第五区段和所述第四区段的接近于所述旋转触臂(1)的所述中心的端部上连接所述第五区段(11)和所述第四区段(5)的第六区段(17)。

14.根据权利要求13所述的***，其中当所述旋转触臂位于所述第二断开位置时，所述第一和第二固定导体彼此绝缘。

15.根据权利要求14所述的***，其中所述旋转触臂(1)能够在下面两个位置之间旋转：

第一位置，其分别提供所述旋转触臂(1)的一个端部与所述第一固定导体(4；12；18)的相应端部之间的闭合接触以及所述旋转触臂(1)的另一个端部与所述第二固定导体(5；11；17)的相应端部之间的闭合接触；以及

短路后的第二断开位置，其中在所述固定导体与所述旋转触臂(1)之间的接触适于允许在所述旋转触臂(1)的任一端部上形成电流电弧(19；20)。

16.根据权利要求15所述的***，其中所述第三区段(18)和所述第六区段(17)布置用于在与所述电弧电流(19；20)相反的方向上引导电流，从而产生排斥力以便将所述电弧(19；20)推入各所述分隔板(8)。

17.根据权利要求5所述的***，其中垂直的类似s形的第一s形区段(6)和第二s形区段(13)分别连接到所述第二固定导体(5；11；17)的所述第四区段(5)和第一固定导体(4；12；18)的所述第二区段(12)，以便在所述第一s形区段(6)的水平改变部分中提供向上流动的电流并在所述第二s形区段(13)的水平改变部分中提供向下流动的电流。

18.根据权利要求17所述的***，其中在所述第一s形区段(6)和所述第二s形区段(13)中的所述电流吸引各电流电弧(19；20)以便将所述电弧(19；20)引导到所述分隔板(8)中。

19.根据权利要求2所述的***，其中所述旋转触臂(1)在由所述纵向轴线(40)和所述垂直轴线(41)所限定的平面中旋转。

20.根据权利要求1所述的***，其中所述旋转触臂(1)被设置为可跨中心轴或中心轴承(50)旋转。

21.一种塑壳断路器(MCCB)，包括：

至少一个根据权利要求1到20中任一项所述的触头***；

塑壳(26)；

交叉***(21)，其为所述旋转触臂(1)提供载体以便致动至少一个触头***的触臂(1)的断开和闭合运动，所述交叉***(21)适于绕固定在所述塑壳(26)中的枢转轴旋转，所述交叉***(21)包含弹簧机构，所述弹簧机构提供接触压力并允许所述旋转触臂(1)在短路过程中断开；

操作机构(23)，其适于旋转所述交叉***(21)断开或闭合；以及

连杆(22)，其适于连接所述操作机构(23)到所述交叉***(21)并将运动从所述操作机构传递到所述交叉***。

22.根据权利要求21所述的塑壳断路器，其中所述操作机构(23)是作为手柄(24)和/或脱扣单元(25)实现的。

23.根据权利要求21所述的塑壳断路器，其中提供触头***用于电路的每极，所述触头***彼此平行布置，所述交叉***(21)提供在每个触臂(1)之间的刚性连接。

24.根据权利要求23所述的塑壳断路器，其中所述交叉***(21)适于同时和/或彼此独立地旋转所有极的所述旋转触臂(1)。

25.一种用于在短路后在用于低压断路器的双断触头***中断开电路中电流的方法，所述双断触头***包括：

双断触臂(1)，其沿纵向轴线(40)延伸，并可围绕垂直于所述纵向轴线(40)的旋转轴线偏转；第一固定导体(4；12；18)和第二固定导体(5；11；17)，每个固定导体分别接触所述双断触臂(1)的一个端部，并具有在所述双断触臂(1)下面的第一区段(4)和第四区段(5)，在所述双断触臂(1)上面的第二区段(12)和第五区段(11)，和跨过所述双断触臂(1)并将每个固定导体的所述第一区段(4)和所述第四区段(5)与相应的所述第二区段(12)和所述第五区段(11)连接在一起的第三区段(18)和第六区段(17)；

所述方法包括以下步骤：

通过彼此平行并邻近布置所述第一区段和所述第四区段，并在平行的但与所述双断触臂(1)中电流反向的方向上引导电流通过所述第一区段(4)和所述第四区段(5)，在所述双断触臂(1)的电流与所述双断触臂(1)的一个端部上的所述第一区段(4)和所述第四区段(5)的电流之间提供排斥力；

通过彼此平行并邻近布置所述第二区段(12)和第五区段(11)，并在平行的但与所述双断触臂(1)中电流反向的方向上引导电流通过所述第一区段和所述第四区段，在所述双断触臂(1)的电流与所述双断触臂(1)的另一个端部上的所述第二区段(12)和所述第五区段(11)的电流之间提供排斥力。

26.根据权利要求25所述的方法，进一步包括以下步骤：

由于所述排斥力将所述双断触臂(1)从第一闭合位置旋转到第二断开位置；

在所述双断触臂(1)的一个端部与第一固定导体(4；12；18)上的触头之间形成电弧(19)，并在所述双断触臂(1)的另一个端部与所述第二固定导体(5；11；17)上的触头之间形成电弧(20)；以及

通过引导电流在与所述电弧电流(19；20)相反的方向上通过所述第三区段(18)和所述第六区段(17)产生额外排斥力，以便将电弧(19；20)推离所述双断触臂(1)的中心。

27.根据权利要求25或26所述的方法，其中所述***进一步配备有分别连接到所述第二固定导体(5；11；17)的所述第四区段(5)和所述第一固定导体(4；12；18)的所述第二区段(12)的垂直的类似s形的线导体区段(6)和负载导体区段(13)，所述方法包括以下步骤：

在所述s形的线导体区段(6)的水平改变部分中引导电流向上流动，并在所述s形的负载导体区段(13)的水平改变部分中引导电流向下流动；

通过在各所述电流电弧(19；20)与所述向上流动的和向下流动的电流之间的所述引导来产生吸引力以便引导所述电弧(19；20)分别远离所述双断触臂(1)的所述旋转轴线。

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