一种外部磁场下升高电弧电压的触头结构制造技术

本发明专利技术涉及一种外部磁场下升高电弧电压的触头结构，属于断路器设备技术领域，包括静触头，动触头设置在静触头的一侧且相互平行，两个第一金属触头瓣对称设置在静触头和动触头接触面的一侧，多个第二金属触头瓣对称设置在静触头和动触头接触面上，相邻的第二金属触头瓣之间以及第一金属触头瓣与第二金属触头瓣之间断开构成多个开口槽，第二金属触头瓣的熔点高于第一金属触头瓣的熔点，外部磁场设置在静触头和动触头的外侧；本发明专利技术通过在静触头、动触头与高、第一金属触头瓣配合使用，不仅能够实现电弧在第一金属触头瓣上起弧，而且在外部磁场的作用下，由洛伦兹力驱动电弧向第一金属触头瓣的边沿快速移动提高电弧电压，避免导电面被触头烧蚀。导电面被触头烧蚀。导电面被触头烧蚀。

【技术实现步骤摘要】
一种外部磁场下升高电弧电压的触头结构


[0001]本专利技术属于断路器设备
，具体涉及一种外部磁场下升高电弧电压的触头结构。

技术介绍

[0002]目前随着社会不断地发展，多种能源互联，我国电力行业也不断更新，其系统结构、运行方式更加复杂多样，系统容量逐渐攀升，导致短路危害潜在影响巨大。因此，亟需可靠地切除短路故障的技术，而断路器是电力系统中切除短路故障的关键设备。随着交流系统的不断发展，交流断路器已经发展较为成熟，但目前新能源接入、分布式能源大力发展，直流系统也逐渐完善，从小型化的机车直流断路器到超高压直流输电系统断路器，直流系统容量也逐渐上升，短路故障模式多样化、短路电流上升率大，对直流断路器的开断要求也更高。与交流开断相比，直流开断无自然过零点，存在许多的技术难点。
[0003]现有直流开断的方法包括强迫过零法、转移开断法以及提高电弧电压法，其中强迫过零法是在原电流基础上叠加一个反向电流产生过零点进行开断，转移开断法是将转移开关与电力电子断路器或熔断器并联，故障时将电流快速转移到并联的器件上，提高电弧电压法是直接提高电弧电压到系统电压直接进行直流开断。断路器在快速动作时对触头的要求较高，不仅要求快速熄灭电弧，还要求触头承受能力强、寿命长。
[0004]在使用提高电弧电压法进行直流开端时，需要实现起弧点的位置固定以及电弧快速熄灭。目前，现有专利文献CN113205983B公开了一种具备引弧装置的快速机械开关平板触头，能够固定起弧点的位置，在一定程度上实现了快速熄灭电弧。但是固定点产生的电弧，只能自然熄灭实现开断，不仅容易导致导电面被触头烧蚀，而且固定起弧点位置的结构较为复杂，对正常通流面积有所影响，无法大规模应用。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种外部磁场下升高电弧电压的触头结构，通过在静触头、动触头与第一、二金属触头瓣配合使用，不仅能够实现电弧在低熔点的第一金属触头瓣上起弧，对起弧点的位置进行固定，而且在外部磁场的作用下，由洛伦兹力驱动电弧向第一金属触头瓣的边沿快速移动提高电弧电压，实现快速熄灭电弧的同时，避免导电面被触头烧蚀，保证触头正常的电流流通，进一步提高触头的开断能力。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种外部磁场下升高电弧电压的触头结构，包括静触头，动触头，导电杆，两个第一金属触头瓣，多个第二金属触头瓣，开口槽，外部磁场；动触头设置在静触头的一侧且相互平行，静触头和动触头的接触面为平板状，其非接触面通过导电杆与主电路连通，两个第一金属触头瓣对称设置在静触头和动触头接触面的一侧，第一金属触头瓣与静触头、动触头固定连接，多个第二金属触头瓣对称设置在静触头和动触头接触面上，第二金属触头瓣与静触头、动触头固定连接，相邻的第二金属触头瓣之间以及第一金属触头瓣与第二金属触头瓣之间断开构成多个开口槽，多个开口槽相互平行，第二金属触
头瓣的熔点高于所述第一金属触头瓣的熔点，外部磁场设置在静触头和动触头的外侧，外部磁场的磁感线穿过静触头和动触头，外部磁场的磁场方向与开口槽相互平行，静触头和动触头接触面上洛伦兹力的方向朝向第一金属触头瓣的一侧。
[0007]优选的，第一金属触头瓣和第二金属触头瓣总的数量为n，开口槽的数量为n
‑
1，第一金属触头瓣的面积小于或等于第二金属触头瓣的面积。
[0008]优选的，静触头和动触头的非接触面上对称设有两个基座，基座的一侧分别与静触头、动触头固定连接，另一侧与导电杆固定连接。
[0009]优选的，静触头和动触头接触面的形状为矩形、椭圆、圆形、菱形中的任意一种，开口槽与矩形的长边、椭圆以及菱形的长轴相互平行。
[0010]优选的，第一金属触头瓣和第二金属触头瓣的边沿位于静触头、动触头边沿的内侧，第一金属触头瓣和第二金属触头瓣的外侧形状与静触头、动触头的外侧形状相同。
[0011]优选的，外部磁场为永磁体或者线圈，永磁体或者线圈固设在静触头和动触头的外侧。
[0012]优选的，第一金属触头瓣的材质为纯铜、纯银、铜银合金中的任意一种，第二金属触头瓣的材质为纯钨、铜钨合金中的任意一种。
[0013]优选的，开口槽的槽距为1mm
‑
2mm。
[0014]与现有技术相比，本专利技术提供的一种外部磁场下升高电弧电压的触头结构，通过在静触头、动触头与第一、二金属触头瓣配合使用，不仅能够实现电弧在低熔点的第一金属触头瓣上起弧，对起弧点的位置进行固定，而且在外部磁场的作用下，由洛伦兹力驱动电弧向第一金属触头瓣的边沿快速移动提高电弧电压，实现快速熄灭电弧的同时，避免导电面被触头烧蚀，保证触头正常的电流流通，同时设置在相邻的第二金属触头瓣之间以及第一金属触头瓣与第二金属触头瓣之间的开口槽，使得电弧可能会从一个触头瓣越过开口槽往另一个触头瓣跃迁，但总体上电弧的运动距离较传统触头来说缩短，并且跃迁的电弧只有一部分，使得电弧不稳定的速度加快，导致电弧电压快速升高，进一步增强了触头整体的开断能力；本专利技术的触头结构直流开端能力强，寿命高，实用性强，值得推广。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的正视图；
[0016]图2是本专利技术的剖视图；
[0017]图3是本专利技术的立体图；
[0018]图4是本专利技术低、第二金属触头瓣面积相同的立体图；
[0019]图5是本专利技术低、第二金属触头瓣面积不同的立体图；
[0020]图6是本专利技术低、第二金属触头瓣面积不同的侧视图。
具体实施方式
[0021]本专利技术提供了一种外部磁场下升高电弧电压的触头结构，下面结合图1到图6的结构示意图，对本专利技术进行说明。
[0022]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴
向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术的技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0023]目前随着社会不断地发展，多种能源互联，我国电力行业也不断更新，其系统结构、运行方式更加复杂多样，系统容量逐渐攀升，导致短路危害潜在影响巨大。因此，亟需可靠地切除短路故障的技术，而断路器是电力系统中切除短路故障的关键设备。随着交流系统的不断发展，交流断路器已经发展较为成熟，但目前新能源接入、分布式能源大力发展，直流系统也逐渐完善，从小型化的机车直流断路器到超高压直流输电系统断路器，直流系统容量也逐渐上升，短路故障模式多样化、短路电流上升率大，对直流断路器的开断要求也更高。与交流开断相比，直流开断无自然过零点，存在许多的技术难点。
[0024]现有直流开断的方法包括强迫过零法、转移开断法以及提高电弧电压法，其中强迫过零法是在原电流基础上叠加一个反向电流产生过零点进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外部磁场下升高电弧电压的触头结构，包括：静触头(1)，动触头(2)，设置在所述静触头(1)的一侧且相互平行，所述静触头(1)和动触头(2)的接触面为平板状，其非接触面通过导电杆(3)与主电路连通，其特征在于，还包括：两个第一金属触头瓣(4)，对称设置在所述静触头(1)和动触头(2)接触面的一侧，所述第一金属触头瓣(4)与所述静触头(1)、动触头(2)固定连接；多个第二金属触头瓣(5)，对称设置在所述静触头(1)和动触头(2)接触面上，所述第二金属触头瓣(5)与所述静触头(1)、动触头(2)固定连接，相邻的所述第二金属触头瓣(5)之间以及所述第一金属触头瓣(4)与第二金属触头瓣(5)之间断开构成多个开口槽(6)，多个所述开口槽(6)相互平行，所述第二金属触头瓣(5)的熔点高于所述第一金属触头瓣(4)的熔点；外部磁场，设置在所述静触头(1)和动触头(2)的外侧，所述外部磁场的磁感线穿过所述静触头(1)和动触头(2)，所述外部磁场的磁场方向与所述开口槽(6)相互平行，所述静触头(1)和动触头(2)接触面上洛伦兹力的方向朝向所述第一金属触头瓣(4)的一侧。2.根据权利要求1所述的一种外部磁场下升高电弧电压的触头结构，其特征在于，所述第一金属触头瓣(4)和第二金属触头瓣(5)总的数量为n，所述开口槽(6)的数量为n
‑
1，所述第一金属触头瓣(4)的面积小于或等于第二金属触头瓣(5)的面积。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：项彬，李思熠，王东宇，杜慧鑫，刘志远，王建华，耿英三，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：