專利名稱：斷路開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種斷路開關(guān)，尤其是單柱剪式斷路開關(guān)，它具有兩個(gè)主觸頭及兩個(gè)輔助觸頭，其中總是一個(gè)輔助觸頭附設(shè)于一個(gè)主觸頭并且輔助觸頭在時(shí)間上滯后主觸頭斷開。
根據(jù)斷路開關(guān)使用有關(guān)章程，斷路開關(guān)規(guī)定接近無(wú)電流時(shí)開關(guān)，此外在斷路開關(guān)斷開狀態(tài)必須能看到明顯的分?jǐn)嗑嚯x。對(duì)于斷路開關(guān)的開斷應(yīng)用了一附設(shè)的功率開關(guān)。
斷路開關(guān)的使用場(chǎng)合為例如各個(gè)不同的母線須彼此進(jìn)行轉(zhuǎn)換連接的場(chǎng)合。在進(jìn)行這些轉(zhuǎn)換過程時(shí)，無(wú)電流的原則必須遵循，然而在較低的電壓時(shí)出現(xiàn)了所謂換流電流。同時(shí)在這個(gè)接近于無(wú)電流的瞬態(tài)過程中也不可避免位移電流。并且由于上述換流電流及位移電流，在無(wú)電流時(shí)開關(guān)的斷路開關(guān)上也不可避免地出現(xiàn)接通的及關(guān)斷的電弧。
如果斷路開關(guān)合上閘，它必須不僅處于高的工作電流，而且短時(shí)地、直至通過附設(shè)的功率開關(guān)開斷為止要流過出現(xiàn)的短路電流。為了滿足這些要求，這種斷路開關(guān)的主觸頭及對(duì)置觸頭件須始終處于完善的狀態(tài)，不能出現(xiàn)例如由于熔損引起的損害。這種熔損引起的損害使對(duì)置觸頭件與主觸頭之間的接觸電阻升高，由此嚴(yán)重地防礙了所要求的工作可靠性。
已公知的單柱剪式斷路開關(guān)是這樣解決上述對(duì)斷路開關(guān)的要求的，即設(shè)置了兩個(gè)輔助觸頭，它們布置在兩主觸頭附近，并在主觸頭打開以后才打開。這兩個(gè)輔助觸頭是與兩主觸頭并聯(lián)的。
這種實(shí)施方式的缺點(diǎn)在于輔助觸頭位于主觸頭側(cè)較小的距離上，這樣在單柱剪式斷路開關(guān)打開時(shí)，就可能引起拉斷的電弧不是停留在輔助觸頭的區(qū)域上，而是跳到主觸頭上并在那兒由于熔損造成損害。
為了解決上述問題在德國(guó)專利申請(qǐng)DE-3210155A1中推薦裝上一種獨(dú)特的分?jǐn)嘤|頭，使拉斷的電弧出現(xiàn)在該種觸頭的區(qū)域中。這個(gè)分?jǐn)嘤|頭體孔了輔助觸頭原有的分?jǐn)嗑嚯x。該分?jǐn)嘤|頭是由兩個(gè)弓形觸頭構(gòu)成的，在電氣上它布置在一個(gè)主觸頭及一個(gè)輔助觸頭中間。在打開單柱剪式斷路開關(guān)時(shí)，首先是主觸頭離開對(duì)置觸頭件，然后打開分?jǐn)嘤|頭，再其次才是輔助觸頭。
這種在DE-3210155A1中描述的具有一種獨(dú)特的分?jǐn)嘤|頭的實(shí)施形式具有這樣的缺點(diǎn)一方面由于環(huán)境影響，例如污染，另一方面由于氣候影響，例如側(cè)風(fēng)或結(jié)冰，常常干擾了分?jǐn)嘤|頭的功能。在這種情況下電弧出現(xiàn)在主觸頭與對(duì)置觸頭件之間。這會(huì)導(dǎo)致主觸頭及對(duì)置觸頭件接觸面所不希望的熔損。由于這種狀況就不能滿足對(duì)于斷路開關(guān)工作可靠性的高要求。
因此本發(fā)明的任務(wù)在于實(shí)現(xiàn)一種斷路開關(guān)，尤其是單柱剪式開關(guān)，其能保證高度的工作可靠性。利用簡(jiǎn)單的措施便能達(dá)到電弧燃弧時(shí)間限制得很短，由此使主觸頭及對(duì)置觸頭件的接觸表面的熔損實(shí)際上不會(huì)發(fā)生。
該任務(wù)將通過本發(fā)明來(lái)解決。本發(fā)明特征在于在第一或第二主觸頭-5附設(shè)的輔助觸頭之間總是與一個(gè)半導(dǎo)體元件，尤其是一個(gè)二極管或一個(gè)晶閘管這樣地連接，即在一個(gè)半導(dǎo)體元件上用其陽(yáng)極，而在另一個(gè)半導(dǎo)體元件上用其陰極與每個(gè)所屬的主觸頭形成電連接。
利用本發(fā)明首次實(shí)現(xiàn)了電弧的斷開與較大、較頻繁的負(fù)載及環(huán)境、氣候影響無(wú)關(guān)，并能保證總是在下一電壓過零點(diǎn)時(shí)使電弧斷開。由于達(dá)到了一個(gè)非常短時(shí)的電弧燃弧時(shí)間，由此今后實(shí)際上不會(huì)出現(xiàn)由熔損造成的主觸頭及對(duì)置觸頭件的損害。
本發(fā)明的另一構(gòu)型考慮為利用以平板型式生產(chǎn)的半導(dǎo)體元件。
這種變型的優(yōu)點(diǎn)在于，由此可以更好地照顧到屈時(shí)特定的電網(wǎng)情況。
本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)型在于在主觸頭指向外方的端部上裝有一夾具，其中主觸頭在一個(gè)絕緣基板及一個(gè)導(dǎo)電由中間板之間形成不能扭動(dòng)的夾持，并且其中半導(dǎo)體元件被夾壓在導(dǎo)電中間板及導(dǎo)電壓板之間;以及基板及中間板在離開主觸頭的兩側(cè)上具有接收由螺栓及螺母組成的螺旋連接裝置的孔;并且中間板及壓板在離開半導(dǎo)體元件的兩側(cè)上具有接收由螺栓及螺母組成的及套有絕緣的螺旋連接裝置的孔。
這種構(gòu)造的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，僅需要很少的離網(wǎng)時(shí)間，對(duì)已投入工作的單柱剪式斷路開關(guān)進(jìn)行改裝。
在本發(fā)明的范圍中，基板在主觸頭與輔助觸頭相鄰的一側(cè)上具有一伸出臂，在其上固定了輔助觸頭向外的端部;并且在半導(dǎo)體元件的陽(yáng)極或陰極與所屬輔助觸頭之間的電連接是借助于一個(gè)導(dǎo)電連接件，最好是一銅辮線實(shí)現(xiàn)的，其中連接件使壓板與輔助觸頭形成電連接。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式具有的優(yōu)點(diǎn)在于半導(dǎo)體元件的精確接觸及簡(jiǎn)單以至經(jīng)濟(jì)的組裝，通過將主觸頭側(cè)的半導(dǎo)體元件在輔助觸頭上端特別適合的布置可滿足特別短的電力傳導(dǎo)。
本發(fā)明的一個(gè)專門構(gòu)型在于將半導(dǎo)體元件安裝在屏蔽球中。
這種專門構(gòu)型的優(yōu)點(diǎn)在于它作為起屏蔽作用的法拉第罩對(duì)于抵消母線區(qū)域中出現(xiàn)的強(qiáng)電磁場(chǎng)起到輔助作用，這種電磁場(chǎng)可能對(duì)很敏感的半導(dǎo)體元件的PN結(jié)起干擾作用或使其失去功能。
本發(fā)明的另一構(gòu)型在于該屏蔽球作成中空的并且由兩部分組成，最好這兩部分用螺旋連接。
這種構(gòu)型的優(yōu)點(diǎn)在于半導(dǎo)體元件的組裝以及其最后的檢驗(yàn)非常方便，并且致使構(gòu)造成本合算。
本發(fā)明的另一專門構(gòu)型在于為將半導(dǎo)體元件固定在下半屏蔽球中，設(shè)置了一個(gè)夾具;并且該下半屏蔽球旋在主觸頭的上端。
這種構(gòu)型的優(yōu)點(diǎn)在于半導(dǎo)體元件、屏蔽球及主觸頭之間的導(dǎo)電連接是以簡(jiǎn)單及可靠接觸的方式實(shí)現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，半導(dǎo)體元件及輔助觸頭之間的電連接是通過一個(gè)連接件形成的，該連接件連接在導(dǎo)電壓板上，其中導(dǎo)電壓板借助于一個(gè)絕緣塊、壓簧及二個(gè)有絕緣的加壓螺栓壓緊在半導(dǎo)體元件的接觸面上。
這個(gè)特征具有的優(yōu)點(diǎn)是僅需要用兩個(gè)簡(jiǎn)單構(gòu)造的部件使半導(dǎo)體元件與主觸頭之間形成電接觸，由此使導(dǎo)電部件連接的次數(shù)保持很少，并由此使工作可靠性得以提高及使接觸電阻下降。另一優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單的連接元件成本合算。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)附設(shè)的構(gòu)型，絕緣塊在背離半導(dǎo)體元件的一側(cè)上具有球狀構(gòu)型。
這種構(gòu)型的優(yōu)點(diǎn)在于該絕緣塊承擔(dān)了為壓緊半導(dǎo)體元件傳統(tǒng)方式中使用的半球件的功能，由此使半導(dǎo)體元件既簡(jiǎn)單又接觸可靠地被壓緊。
在本發(fā)明的另一構(gòu)型中，連接件從上及下屏蔽半球之間絕緣地被引導(dǎo)出來(lái)，并且連接在輔助觸頭的上端。
這種本發(fā)明的構(gòu)型提供了這樣的優(yōu)點(diǎn)由于利用了連接件的絕緣，就可以使規(guī)定的與主觸頭之間的電壓間隔保持很小。
根據(jù)本發(fā)明的另一構(gòu)型在于在下屏蔽半球上該連接件引出的部位上設(shè)置了一個(gè)孔。
這種根據(jù)本發(fā)明構(gòu)型的優(yōu)點(diǎn)是在下屏蔽半球上特有的小孔使得不再須要使用成本高的以至昂貴的穿壁件，并且該孔并不影響法拉第罩的屏蔽功能。
以下將借助于實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說(shuō)明。


圖1根據(jù)本發(fā)明的單柱剪式斷路開關(guān)的原理圖;
圖2一個(gè)平板型半導(dǎo)體元件的安裝夾具;
圖3具有放置在屏蔽球內(nèi)部的半導(dǎo)體元件的單柱剪式斷路開關(guān)原理圖;及圖4在屏蔽球內(nèi)的半導(dǎo)體元件的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)。
在圖1中可以看到極為概要地表示出的一個(gè)單柱剪式斷路開關(guān)的主觸頭1、2及輔助觸頭3、4，以及二極管5、6的搭接。該單柱剪式斷路開關(guān)在圖中處于開斷位置。在主觸頭1、2及輔助觸頭3、4之間這樣地設(shè)置二極管5、6，即二極管5以陽(yáng)極與主觸頭1連接及以陰極與輔助觸頭3連接;而二極管6則以陰極與主觸頭2連接以及以陽(yáng)極與輔助觸頭4連接。在打開斷路開關(guān)時(shí)，首先主觸頭1、2從一對(duì)置觸頭塊7處升起。這時(shí)電流將按半周波從對(duì)置觸頭塊7經(jīng)由輔助觸頭3或4及對(duì)其設(shè)置的二極管5或6到主觸頭1或2流動(dòng)。嗣后，輔助觸頭3、4也從對(duì)置觸頭7處升起，由此可能形成一個(gè)電弧，它按半周波在對(duì)置觸頭塊7及其后連接有二極管5、6的對(duì)應(yīng)的輔助觸頭3、4之間形成。在下一電壓過零點(diǎn)時(shí)電弧斷開。
圖2概要地示出用于將半導(dǎo)體元件5及主觸頭1組裝及連接起來(lái)的夾具。為了更明顯起見，在其中對(duì)于組裝平板型半導(dǎo)體元件總是顯然要使用的組件，即半球形壓子及壓簧均已省去。在主觸頭1上借助于加壓螺栓26及一絕緣基板27安裝了一導(dǎo)電中間板28。在絕緣基板27的伸出臂上作輔助觸頭3的機(jī)械固定。導(dǎo)電中間板28也承擔(dān)主觸頭1及半導(dǎo)體元件5之間的電連接。在導(dǎo)電中間板28上利用有絕緣的加壓螺栓30將半導(dǎo)體元件與也是導(dǎo)電的壓板29及未示出的半球形壓子及壓簧組裝起來(lái)。輔助觸頭3及半導(dǎo)體元件5之間經(jīng)由導(dǎo)電壓板29形成電連接，在導(dǎo)電壓板的伸出臂33上連接了一個(gè)導(dǎo)電件31，它最好是一銅辮線，該導(dǎo)電件的另一端與輔助觸頭3形成電連接。
圖3也如圖1一樣，極為概要地表示根據(jù)本發(fā)明的一種單柱剪式斷路開關(guān)，它與圖1的區(qū)別在于半導(dǎo)體元件5、6裝入到每個(gè)附設(shè)的屏蔽球9、10中。這個(gè)對(duì)于圖1進(jìn)一步的特殊構(gòu)型帶來(lái)了附加的優(yōu)點(diǎn)，如保護(hù)了半導(dǎo)體元件5、6免受氣候的影響及由鄰近母線電磁場(chǎng)的影響。
在圖2中描繪的例子利用了由兩個(gè)相同尺寸的部件組成的屏蔽球。半導(dǎo)體元件5借助于一個(gè)夾具固定在下半屏蔽球22中。下半球22旋在主觸頭1的上端，由此就構(gòu)成了半導(dǎo)體元件5、屏蔽球及主觸頭1之間的電連接。半導(dǎo)體元件5與輔助觸頭3之間的電連接是經(jīng)由一個(gè)電連接件25來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該連接件25是與導(dǎo)電壓板16連接的。導(dǎo)電壓板16借助于一絕緣塊17、壓簧18及兩個(gè)有絕緣的加壓螺栓19壓在半導(dǎo)體元件5的接觸面上。連接件25是從兩個(gè)屏蔽半球22及23中間絕緣地引導(dǎo)出來(lái)的，該兩半球是用螺母扣連接的。下半球22在連接件25的導(dǎo)出處設(shè)有一個(gè)孔。接著，該連接件25連接到在圖中未示出的輔助觸頭上。
權(quán)利要求
1.斷路開關(guān)，尤其是單柱剪式斷路開關(guān)，它具有兩個(gè)主觸頭(1、2)及兩個(gè)輔助觸頭(3、4)，其中對(duì)每個(gè)主觸頭(1、2)附設(shè)了一個(gè)輔助觸頭(3、4)并且輔助觸頭(3、4)在時(shí)間上滯后主觸頭(1、2)打開，其特征在于在第一或第二主觸頭(1、2)與所附設(shè)的輔助觸頭(3、4)之間總是與一個(gè)半導(dǎo)體元件，尤其是一個(gè)二極管(5、6)或一個(gè)晶閘管這樣地連接，即在一個(gè)半導(dǎo)體元件上用其陽(yáng)極而在另一半導(dǎo)體元件上用其陰極與每個(gè)所屬的主觸頭(1、2)形成電連接。(圖1)
2.根據(jù)權(quán)利要求1的斷路開關(guān)，其特征在于所使用的半導(dǎo)體元件是以平板型式制造的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的斷路開關(guān)，其特征在于在主觸頭(1)指向外方的端部上裝有一夾具，其中主觸頭(1)在一個(gè)絕緣基板(27)及一個(gè)導(dǎo)電中間板(28)之間形成不能扭動(dòng)的夾持，并且其中半導(dǎo)體元件(5)被夾壓在導(dǎo)電中間板(28)及導(dǎo)電壓板(29)之間;以及基板(27)及中間板在離開主觸頭(1)的兩側(cè)上具有接收由螺栓及螺母組成的螺旋連接裝置(26)的孔;并且中間板(28)及壓板(29)在離開半導(dǎo)體元件(5)的兩側(cè)上具有接收由螺栓及螺母組成及套有絕緣的螺旋連接裝置(30)的孔。(圖2)
4.根據(jù)權(quán)利要求3的斷路開關(guān)，其特征在于基板(27)在主觸頭(1)與輔助觸頭(3)相鄰的一側(cè)上具有一伸出臂，在其上固定了輔助觸頭(3)向外的端部;以及在半導(dǎo)體元件(5)的陽(yáng)極或陰極與所屬輔助觸頭(3)之間的電連接是借助于一個(gè)導(dǎo)電連接件(31)，最好是一銅辮線實(shí)現(xiàn)的，其中連接件(31)使壓板(29)與輔助觸頭(3)形成電連接。(圖2)
5.根據(jù)權(quán)利要求1的斷路開關(guān)，其中在主觸頭(1、2)的上端設(shè)置了屏蔽球(9、10)，其特征在于半導(dǎo)體元件(5或6)裝入到屏蔽球(9、10)的內(nèi)部。(圖3)
6.根據(jù)權(quán)利要求5的斷路開關(guān)，其特征在于屏蔽球(9、10)被構(gòu)成中空的，并由兩部分組成，它們最好是用螺旋把彼此連接起來(lái)的。(圖3)
7.根據(jù)權(quán)利要求6的斷路開關(guān)，其特征在于為使半導(dǎo)體元件(5)固定在下屏蔽半球(22)中，設(shè)置了一個(gè)夾具;并且下屏蔽半球(22)旋在主觸頭(1)的上端。(圖4)
8.根據(jù)權(quán)利要求7的斷路開關(guān)，其特征在于半導(dǎo)體元件(5)及輔助觸頭(3)之間的電連接是經(jīng)過一連接件(25)實(shí)現(xiàn)的，該件(25)連接在導(dǎo)電壓板(16)上，其中導(dǎo)電壓板(16)借助于一絕緣塊(17)、壓簧(18)及兩個(gè)有絕緣的加壓螺栓(19)壓在半導(dǎo)體元件(5)的接觸面上。(圖4)
9.根據(jù)權(quán)利要求8的斷路開關(guān)，其特征在于絕緣塊(17)在背離半導(dǎo)體元件的一側(cè)上具有球形構(gòu)形。(圖4)
10.根據(jù)權(quán)利要求9的斷路開關(guān)，其特征在于連接件(25)絕緣地從上、下屏蔽半球中間引導(dǎo)出來(lái)，并且連接到輔助觸頭(3)的上端。(圖4)
11.根據(jù)權(quán)利要求10的斷路開關(guān)，其特征在于下屏蔽半球部分(22)在連接件(25)的導(dǎo)出處具有一個(gè)孔。(圖4)
全文摘要
本發(fā)明任務(wù)為實(shí)現(xiàn)一種電弧燃弧時(shí)間短的斷路開關(guān)。在根據(jù)本發(fā)明的單柱剪式斷路開關(guān)上，首先是主觸頭1、2打開，然后才打開輔助觸頭3、4。在主觸頭1、2及附設(shè)輔助觸頭3、4之間總是連接有一個(gè)二極管5、6。二極管5的陽(yáng)極與主觸頭1、陰極與輔助觸頭3連接，而二極管6的陰極與主觸頭2、陽(yáng)極與輔助觸頭4連接。在打開輔助觸頭3、4后可能形成一電弧，該電弧按半周波在相應(yīng)的觸頭間形成，在下一電壓過零點(diǎn)時(shí)電弧斷開。
文檔編號(hào)H01H9/38GK1061488SQ9111081
公開日1992年5月27日 申請(qǐng)日期1991年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1990年10月12日
發(fā)明者E·松塔格包爾 申請(qǐng)人:埃林能源供給股份有限公司