[发明专利]断路器

说明书

技术领域

根据第一方面，本发明涉及一种在权利要求1叙述中限定的断路器。在第二、第三和第四方面，本发明分别涉及一种配备有此种电路断路器的电气设备、此种电路断路器的用途、以及一种分断电流的方法。

这种断路器用于电气设备(electric plant)中，例如用于电气开关装置中，以便使电流能在必要时断开。除了能够断开和接通正常负荷电流以外，断路器首先应该能非常迅速地断开当系统中发生故障时所产生的那些短路电流。断路器的主要组件是断路器室和操作元件。通过两个置于断路器室内的电触点，断开和闭合电路，其中一个触点通常是静止的而另一个是活动的。依靠操作元件使动触点与静触点接触或脱离。本发明主要提供对操作元件的改进。实际的电路断开功能，即断路器室的设计，可以变化。例如，所述功能可为真空开关功能、SF₆-开关功能、或者最小油开关功能。本发明断路器主要用于中压和高压，即范围从约1kV直到几百kV的电压。

背景技术

断路器的操作元件一般包括电路闭合和断开弹簧，在该弹簧中贮存充足的能量用于断开和闭合电路。操作元件可自动或手动地触发。电路闭合弹簧用于闭合断路器和拉伸电路断开或切断弹簧。切断弹簧在电路断开时起作用。电路闭合弹簧用电机拉伸。

然而，由弹簧操作的断路器有许多缺点。动触点的运动不全由弹簧的特性和运动转换机构决定。用户不能改变动触点的运动模式，因为所述模式是由装置的构造预先确定的。结果，当电路闭合弹簧或电路断开弹簧松开时，动触点将按预先确定好的运动轨迹运动。而且，由操作元件结合断路器操作运动所传递到动触点的能量将一次性地确定。因此不可能使动触点的运动与各种情况中所要求的断开或闭合模式类型相适应。既不可能控制此运动的速度也不可能确定其加速度。

而且，由于被弹簧操作的器件包括相对较多的组件，因此，此种器件先天具有低精度。因为所述的大量组件，所以也有必要首先去调整操作元件，这是一项复杂工作并比较耗时。动触点定位的低精度以及所述触点运动的不可控制性也意味着，有必要在电路断开序列或电路闭合序列末端加入阻尼装置，以避免不受控制的机械撞击。另一个缺点是，弹簧操作器件在操作过程中噪声极大。这有必要对操作元件外壳隔声。因为弹簧操作器件的大量组件，所以也有必要定期保养该器件以维持器件功能并且补偿动触点因磨损和老化而引起的变化。最后，从操作命令发出的瞬间到动触点开始移动的瞬间，弹簧操作器件具有相对较长的时间延迟。

构造液压地实现动触点运动的液压操作器件也是已知的。液压操作器件能消除与弹簧操作断路器相关的许多缺点。然而，液压操作器件具有由液态流体的存在而导致的其它缺点。流体的粘性经常取决于温度，这影响所述器件的功能和它的运动轨迹。另一个缺点在于液态流体向周围渗漏的危险。在液压操作断路器的情况中，也存在高噪声级的问题并且需要定期保养。

在本领域中电磁操作断路器也是已知的。在电磁操作器件的情况中，触点操作动力是以洛沦兹力的形式或以电磁铁产生的相互共同作用磁场的形式。洛沦兹力是当导体放在磁场中时作用在载流导体上的力。所述原理例如应用于扩音器线圈中，并且已知在断路器操作器件如真空断路器中应用该原理。这样一个扩音器线圈在PCT/US96/07114中描述。然而，这种类型断路器的严重缺点是行程相对短。因此它操作断路器的应用局限于短行程的断路器中。

磁性操作器件利用几个电磁铁操作或操纵断路器的动触点。该器件的工作原理包括连接到动触点的电磁铁在两个端部位置之间的运动，由此闭合(close)或加宽磁路中的气隙。这样一个器件的实例在PCT/SE96/01341中描述。在此种已知器件中，断路器的动触点连接到转子，该转子包括以旋转对称布置的多个铁电枢。所述旋转器件布置在外围静止铁心中，所述铁心设置有线圈。当向线圈供电时，转子在两个端部位置之间旋转，其中，电枢的电磁极表面与铁心的磁极表面相接触。随着转子的旋转，每个电枢上的臂状物移入每个线圈内，以闭合或扩大磁极表面之间的气隙。为了获得足够长的行程，气隙必须大。因为大气隙导致大的磁能量，而驱动电磁操作器件需要大量的能量。进而，因为应该将大气隙磁化，所以时间延迟会很长。行程的长度受到限制，这类似于包括扩音器线圈的断路器操作器件。