绕组和电触点及它们的制造方法、真空断路器及其用途技术

本发明专利技术涉及绕组和电触点及它们的制造方法、真空断路器及其用途，尤其涉及一种铜基绕组的新设计，其实现直径典型地大于９０ｍｍ的铜基绕组，该铜基绕组被设计为在用于中压真空断路器（１）的电触点（２，３）中产生磁场。在本发明专利技术中，绕组包括空心圆柱体（８），该空心圆柱体包括围绕其纵向轴线且通向空心部分内部和圆柱体外部的螺旋槽（８１），在所述绕组中，两个连续线匝之间的形成槽的空间没有材料，并且，每个初始槽的宽度小于１ｍｍ。本发明专利技术还提供实现这种绕组的方法，有利地与包括该绕组的触点的实现相关。本发明专利技术使得大直径触点的机械耐久性能够增加，同时保持通过所包括的绕组而获得的磁场的水平和对称性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种中压真空断路器，有时叫做真空容器(vacuumbottle)。更具体地，本专利技术涉及改进这种真空断路器的耐久性。主要应用是，真空断路器用作发电站的输出处的交流电(AC)发电机隔离开关断 路器中的开关。
技术介绍
真空断路器已在中压配电开关装置中使用许多年，以断开在几千伏特(kV)(典型 地是36kV)时的几千安培(kA)(典型地是25kA)的等级的短路电流。在这种类型的配电开 关装置中，真空断路器也必须在不过热的情况下承受连续电流，典型地是1250安培(A)等 级的电流。将真空断路器插入配电网中的方式是这样的那些真空断路器在网络正常操作 时闭合并承载连续的额定电流。本领域已知的是，为了断开这种短路电流，必须设计电弧触点(arc contact)，使 得在它们面对的端部处产生强烈的轴向磁通量(AMF)或径向磁通量(RMF)，以便在分离触 点时消灭电弧。短路电流越高，产生的磁通量必须越高，在触点之间具有最佳配电，S卩，触点表面 上的配电尽可能地均勻，以获得有效的灭弧。为了获得磁通量或磁场(AMF或RMF)，本领域中已知，安置由铜制成的绕组，以构 成电弧触点的本体。因此，例如，申请人知道如何实现由铜制成的绕组，每个绕组由空心圆柱体构成， 该空心圆柱体设置有围绕其纵向轴线制造的且通向空心部分内部和圆柱体外部的螺旋槽。然而，为了能够中断非常高的电流，例如那些在交流发电机隔离开关断路器(尤 其位于发电站输出处的)中发现的电流，申请人必须增大触点的直径(当触点的直径大于 35毫米(mm)时，该触点被称为“大直径触点”)。申请人:观察到，当使用已有技术时，制造大直径(典型地处于90mm至150mm的范 围内)的铜的开槽空心圆柱体以实现期望的磁场是不实际的。用于使用金属切割锯进行加 工的机器(目前用于制造绕组)不允许将槽制造成具有至少Imm的宽度。然而，具有这种槽，会发现大直径空心圆柱体的缺点和包含这种圆柱体的真空断 路器触点的缺点非常多首先，本质上更易碎，在触点生产过程中处理、运输以及储存圆柱体更复杂并且， 可能导致圆柱体扭曲和/或可能导致圆柱体在其高度上遭受不期望的变化；在断开/闭合循环的过程中，毫米等级或更大的槽(两个连续线匝(turn)之间的 间隙)的宽度允许线匝在纵向方向上移动地太多。这导致真空断路器中的大直径触点的机 械耐久性性能变差，这与ANST和CEI标准不符；最后，为了有效地灭弧而需要产生的磁场被证明不适于大直径绕组。为了克服这些缺点，申请人评价并测试了两个主要的解决方案。对于期望的磁场值，第一解决方案旨在减少槽的数量，以增加绕组的机械耐久性 和强度。该解决方案被证明是不合要求的，因为减少槽的数量会减少分别在两个连续槽之 间限定的线匝的数量。这影响产生的磁场对于相等的外径，随着线匝数量的减少，磁场的强度及其表面 均勻性(对称性)变差。第二解决方案旨在于槽中安置垫板(shim)，以在一定程度上遏制(counter)这些 槽固有的间隙。垫板由电绝缘材料制成，或者由相对于铜具有高电阻率的材料制成。此垫板的增加自然地导致制造触点的成本增加。此外，对于由电绝缘材料制成的垫板，存在很大的危险，当真空断路器工作时，材 料的微粒可能变得分离。这种微粒的分离将不可避免地损害真空断路器的介电强度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在用于中压真空断路器的电触点中产生磁场的铜基绕 组的设计，其减少了上述解决方案的缺点。因此，本专利技术的一个特定目的是提供一种铜基绕组，该铜基绕组能够同时具有以 下优点增加包含绕组的并具有大尺寸(典型地处于90mm至150mm的范围内)的触点的 机械耐久性；产生强磁场，不使触点表面处的磁场均勻性变差；以及当操作绕组时，避免任何扭曲和/或高度变化的危险。为此，本专利技术提供一种直径大于90mm的铜基绕组，其旨在在用于中压真空断路器 的电触点中产生磁场，该绕组由空心圆柱体组成，该空心圆柱体包括系统地围绕其纵向轴 线制造的且通向空心部分内部和所述圆柱体外部的螺旋槽。根据本专利技术，两个连续线匝之间的构成槽的空间没有材料，并且，对于空心圆柱体 的大于90mm的外径0m,每个槽的宽度小于0. 2mm。在本专利技术的构造中，短语“没有材料”意味着槽中不存在固体元件。对于大于90mm的空心圆柱体的外径，通过以系统的方式将槽的特有宽度制造为 小于0. 2mm，相对于现有技术的真空断路器，包括本专利技术的两个绕组的真空断路器(每个触 点一个绕组)的机械耐久性至少增加十倍。因此，中压真空断路器有效地符合ANSI和CEI标准。在导致强烈影响的断开/闭 合循环的过程中，槽宽度被减小为小于1毫米避免了线匝的断裂。此外，本专利技术的绕组比现有技术的绕组更易于操作和储存。由安置在中压触点中的本专利技术的绕组产生的磁通量(磁场)是均勻的，即，是对称 的和恒定的，并且具有高值。同样优选地，线匝的宽度平均是至少3mm，并且典型地大于4mm。本专利技术还涉及一种制造铜基绕组的方法，该铜基绕组旨在在用于中压真空断路器的电触点中产生磁场，该方法包括以下步骤a)制造具有初始高度hi的空心圆柱体，该空心圆柱体具有围绕其纵向轴线且通 向空心部分内部和空心部分外部的螺旋槽，两个连续线匝之间的构成槽的空间没有材料， 并且，每个初始槽的宽度大于Imm ；b)压缩空心圆柱体，直到其达到校准的中间高度h2为止，使得在释放空心圆柱体 的压缩之后，每个最终槽的宽度小于1mm。本方法的压缩步骤b)可在冷的状态下发生，而压缩释放可通过空心圆柱体的自 然松弛在冷的状态下实现。在一个变型中执行步骤a)，对于空心圆柱体的大于90mm的外径0ext，具有宽度在Imm至1. 2mm 范围内的统一初始槽宽；并且执行步骤b)，使得每个最终槽的宽度小于0. 2mm。有利地，当制造用于中压真空断路器的电触点时，也可在“热”状态下执行压缩步 骤b)。这种触点沿着纵向轴线Y延伸，并且包括沿着纵向轴线Y延伸的机械连接部分；触点本体，其包括由空心圆柱体组成的绕组，该空心圆柱体包括围绕其轴线且通 向空心部分内部和所述圆柱体外部的螺旋槽，两个连续线匝之间的构成槽的空间没有材 料，并且，每个槽的宽度小于1mm，第一空心圆柱体定中心于纵向轴线Y并且具有固定至机 械连接部分的端部，第一圆柱体的空心部分没有材料；以及圆形接触板，具有与第一空心圆柱体的外径相等的直径，所述板也定中心于纵向 轴线Y，并且固定至第一空心圆柱体的与其固定至机械连接部分的端部相对的端部。在制造本专利技术的触点的方法中，通过铜焊(brazing)来执行空心圆柱体到圆形接 触板和到机械连接部分的固定，并且，在铜焊过程中，如上所述地执行制造绕组的方法的步 骤b)。换句话说，将触点的不同零件铜焊在一起的方法有利地用来执行可控压缩，或者 换句话说，形成绕组。因此，将使得能够控制绕组的扭曲和高度的装置放在铜焊炉内。本方法的主要优点是，获得本专利技术的具有小于1毫米的槽宽度的绕组，不增加制 造触点的方法的循环时间，并且不明显增加其成本。换句话说，通过在高温下压缩来形成，使得压缩能够被控制并且可包含在制造真 空断路器的已有方法中。因此，在将触点的不同零件铜焊在一起的同时，在高温炉中制造触点的方法之前 或期间，可根据本专利技术实现铜基绕组的压缩(形成)。因本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直径大于９０ｍｍ的铜基绕组（８），其旨在于用于中压真空断路器（１）的电触点（２，３）中产生磁场，所述绕组由空心圆柱体（８）组成，所述空心圆柱体包括有系统地围绕其纵向轴线制造的且通向所述圆柱体的空心部分中和外部的螺旋槽（８１），在所述绕组中，两个连续线匝之间的构成槽的空间没有材料，并且，对于所述空心圆柱体的大于９０ｍｍ的外径（φ↓［ｅｘｔ］），每个槽的宽度小于０．２ｍｍ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：赛义德坎塔什，布鲁诺贝尔东，塞德里克特里艾尔，
申请(专利权)人：阿海珐输配电股份公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]