專利名稱：伸縮式開關的制作方法
技術領域：
本發明整體涉及電氣開關，更具體地涉及適于用在分相母線管中的高電壓高電流伸縮式斷路開關。
背景技術：
公共事業公司發電廠具有通常以例如13,800伏到34,000伏的中壓和5,000安培到30,000安培的額定電流發電的大型發電機。通常，為了遠距離傳輸電能，該電壓通過變壓器升壓到高得多的電壓。常常利用分相母線管形成發電機和升壓電力變壓器之間的連接。該母線管常常包括三相導體，每個導體都包括內導體和圍繞內導體并與內導體電絕緣的外傳導殼體。
斷路器通常設置在分相母線管中，以通過在發生短路時或升壓變壓器故障時使發電機斷開保護發電機。為了服務于發電機，打開斷路器，接著打開斷路開關，使發電機斷開。
用于使發電機斷開的斷路開關可包括伸縮式開關。該伸縮式斷路開關也在抽水蓄能電站中作為倒相開關使用。該伸縮式開關包括兩個固定或靜止導體和中空的可移動柱形導體，該可移動柱形導體存在于第一固定導體和第一和第二位置之間的套筒之間，用于分別接合和松開第二固定導體上的接觸片。通過安裝在兩個固定導體的周邊上的接觸片形成兩個固定導體和移動的柱形導體之間的接觸。移動導體具有比兩個固定導體小的直徑，并且沿與固定導體相同的軸線移動，以在其中一個固定導體內部滑動，直到它到達完全打開的位置。接觸片具有兩個平坦的接觸表面部分。第一平坦的接觸表面部分沿接觸接合點接觸其中一個固定的柱形導體，且第二平坦的接觸表面部分延伸過該固定導體，以沿與可移動柱形導體接合的另一接觸片進行滑動擦拭接合和接觸。接合接觸點提供了有效的電接合，然而，這些點也限制了該表面在伸縮式導體和固定導體之間形成電接觸。
在需要伸縮式開關的主要維護之前，這些現有的帶有具有平坦接觸表面部分的接觸片的伸縮式斷路開關能在打開和閉合位置之間工作約500個操作的循環。現在對于在需要維護服務之前這些伸縮式開關工作超過500個操作存在市場推動的需求。因此，提高工作循環數量的伸縮式開關中的任何改進都是有利的。
發明內容
本發明涉及用在分相母線管中的高電壓高電流伸縮式斷路開關。伸縮式開關具有兩個靜止或固定導體和與第一固定導體共軸設置并且可移動到橋接第一和第二固定導體的閉合位置的可移動伸縮式導體。多個導電接觸片安裝至固定導體，并且具有接觸表面，該接觸表面延伸成與伸縮式導體接合，以通過處于閉合位置的伸縮式導體在固定導體之間建立電接觸。接觸片的每個的接觸表面都包括第一尖端部分，該第一尖端部分延伸過固定導體，并且具有稍大于伸縮式導體的半徑的第一半徑，從而第一尖端部分具有在擦拭電接觸處于閉合位置的伸縮式導體時疊置于其上的弧形寬度。
在另一實施例中，每個接觸片都具有接合固定導體中的槽的固定接觸表面尖端部分。該固定接觸表面尖端部具有稍大于固定導體的槽的半徑的第二半徑，從而尖端部分的弧形寬度延伸進與其電接觸的槽。
本發明增加了由每個接觸片的每個尖端部分與伸縮式導體和固定導體之一形成的接觸表面。接觸表面從接合點到接合線的增加減少了接觸阻力，并且提高了電流容量，同時在接觸點保持可接受的溫度升高。通過本發明獲得接觸片導電性和電流容量的增加，同時改善了接觸表面尖端部分上的磨損效果，形成維護服務期間伸縮式開關的更多工作循環。
在一個實施例中，提供了一種用于分相母線管中的伸縮式斷路開關。該開關包括第一和第二隔開的并且軸向對準的固定導體。第一和第二固定導體具有相鄰端部，每個相鄰端部都支承周向繞相鄰端部的多個單獨的接觸片。該開關進一步包括伸縮式導體，該伸縮式導體與第一固定導體共軸設置，并且可在伸縮式導體與第二固定導體隔開的打開位置和伸縮式導體橋接第一和第二固定導體的閉合位置之間軸向移動。該伸縮式導體包括具有第一預定半徑的第一外側接觸壁表面部分。單獨的接觸片的每個都包括第一和第二接觸片接觸表面部分。第二接觸片表面部分保持與第一和第二固定導體的相鄰端部的相應之一接合。第一接觸片接觸表面部分包括延伸超出第一和第二固定導體的相鄰端部的相應之一的第一接觸表面尖端部，第一接觸表面尖端部具有第一凹弧形寬度，所述第一凹弧形具有稍大于第一預定半徑的第一半徑。第一接觸表面尖端部在擦拭電接觸處于閉合位置的伸縮式導體的第一外側接觸壁表面部分的其中之一時疊置于其上。
為了更好地理解本發明的特性和目的，借助于實例參看附圖，其中在附圖中圖1是實現本發明的伸縮式開關的透視圖；圖2示出本發明的一個固定導體、伸縮式開關、和接觸片的透視圖；圖3是圖2的伸縮式開關的部分的放大的透視圖；圖4是處于閉合位置的伸縮式開關的部分側視圖；圖5是處于打開位置的伸縮式開關的部分側視圖；圖6是圖4中所示的接觸片的其中之一的端視圖；圖7是接觸片的底部透視圖。
具體實施例方式
參看圖1，示出例示實現本發明的開關的伸縮式開關10的實施例。開關10適于用在分相母線管的一個相。盡管圖1中沒有示出，應理解，與開關10類似的三個開關可適于插在三相分相母線分配系統的相應相中希望具有電路打開和閉合能力的點處。類似地，適合的連接器(未示出)用于將開關10連接至分配系統的相應導體。進一步應理解，本發明的伸縮式開關可用于采用封裝母線或封閉母線的任何類型的系統。
參看圖1，所示出的包括外殼12的伸縮式開關10部分被剖去。外殼12大致為柱形形狀，為中空的，并且包括傳導材料。外殼12具有可用于安裝伸縮式開關10的支架18。伸縮式開關10進一步包括第一和第二靜止或固定導體14和16。導體14和16位于中空外殼12內，并且每個都通過繞導體14、16隔開120度的三個絕緣支承腿20相對中空外殼12被支承。
第一和第二固定導體14、16彼此隔開，并且沿軸線21軸向對準。第一和第二固定導體14、16大致為柱形形狀，并且是中空的。
如圖1中所示，伸縮式導體22橋接第一和第二固定導體14和16。伸縮式導體22是也沿軸線21延伸并且與第一固定導體14共軸的中空柱形導體。伸縮式導體22的外徑選擇為小于第一固定導體14的內側表面的半徑，以允許導體22沿軸線21軸向移動，縮進第一固定導體14。在收縮時，伸縮式導體22與第二固定導體16隔開，以有效打開開關10的電路。伸縮式導體22的移動由傳動或齒輪機構(未示出)控制。圖1和4中示出伸縮式導體22處于閉合電路和橋接第一固定導體14和第二固定導體16之間的空間的閉合位置中。圖5中示出伸縮式導體22處于打開位置中。
固定導體14和16的每個都具有支承多個單獨的導電接觸片26的相鄰端部24，所述導電接觸片26周向圍繞第一和第二固定導體14、16的相鄰端部24設置。如在圖2至圖5中更好地看到的，接觸片26通過螺栓28緊固至固定導體14或固定導體16，其中所述螺栓28穿過接觸片26中的孔口27(圖7)和固定導體14、16中的孔口29。每個螺栓28都具有頭部(未示出)，所述頭部埋入固定導體14、16的內表面，從而螺栓頭部不會接觸伸縮式導體22。壓縮彈簧30被放置在螺栓28的螺紋端部上，并且螺母31在螺栓28的螺紋端部上緊，以控制彈簧30在接觸片26上的壓縮力。單獨的接觸片26安裝至第一或第二導體14、16呈現出與伸縮式導體22進行電接觸的爪形構造32(圖2)。
參看圖4至7，單獨的接觸片26的每個都分別具有第一和第二接觸片接觸表面部分32和34。接觸表面部分32和34通過中間的連接臂60和61隔開。連接臂60彎曲，以提供向著伸縮式導體22會聚的接觸片端部62。總的來說，安裝至每個相鄰端部24的所有接觸片26的接觸片端部62呈現出爪形構造32。
每個接觸片26的第一接觸表面部分32包括延伸超出導體14或16的接觸尖端部38。接觸尖端部38與伸縮式導體22的壁部分42(圖4)外面的相應凸起的接觸表面接觸。接觸尖端部38(如圖7中最佳示出的)具有寬度為W1的第一凹弧形線。與寬度W1相關的接觸弧具有圖6中所示的半徑R2，所述半徑稍大于伸縮式導體22的第一接觸表面壁部分42的半徑R1。這允許第一接觸表面尖端部38在擦拭電接觸處于閉合位置的伸縮式導體22的第一外壁接觸表面部分42時疊置于其上。在圖6和7中最佳示出接觸接觸表面尖端部38的弓狀線。僅為了例示目的以圖3中的區域75示出與伸縮式導體22的外壁部42接觸線的擦拭效果。
用于每個接觸片26的第二接觸片表面部分34包括第二接觸尖端部40。在圖7中的側視圖中示出變圓的第二接觸片表面部分34。應理解，所述圓形部分可以具有任何形狀，例如三角形等，只要該形狀提供下面更詳細地描述的弧形尖端部40即可。所示出的第二接觸片表面部分34安裝在槽35中或延伸進槽35。槽35形成在固定導體14和16的相鄰端部24的每個中。第二接觸片表面部分34的側彎曲允許接觸表面部分34被塞入槽35。因此，當伸縮式導體22移動到圖4中所示的閉合位置中時，導體22把接觸片26壓在彈簧30上。這提高了導體14、15的端部24處的槽35與接觸表面尖端部40之間的接觸配合力。接觸表面部分34和槽35之間的這種配合結構也防止由于在開關10的閉合操作期間第一接觸表面部分32的不平衡負荷造成的接觸片26繞螺栓28的軸線的任何旋轉。
參看圖6，第二外壁部36中的槽35具有從所示出的軸線21起算的半徑R3。第二接觸片表面尖端部分40是寬度為W2的弧形線或第二凹弧形線。與寬度W2相關的凹弧形線具有相應于圖6中所示的R4的半徑。半徑R4選擇為稍大于半徑R3。因此，第二接觸表面尖端部分40沿尖端部分40的弧形寬度延伸進與其電接觸的槽35。應理解，用于第一和第二固定導體14和16的半徑R3可以不同，造成用于連接至第一固定導體14的接觸片28的半徑R4與連接至第二固定導體16的接觸片26的半徑不同。應理解，伸縮式導體22的端部可以隆起成為如所示出的升高的凸緣，或可選地成為周向上隔開的隆起墊以便于或改變伸縮式導體22的接觸表面壁部分42的半徑。類似地，第一和第二導體14和16的相鄰端部24可包括如所示出的凸起的軸環，或可選地，周向隔開的凸起的軸環墊，其中接觸片26使用螺栓28連接至所述軸環墊。
所示出的實施例中的接觸片26包括鍍銀的銅。在裝配至固定導體14、16之前，接觸片26的接觸表面尖端部分38、40被機械加工，并且被鍍銀，以分別提供半徑R2和R4。應理解，第一和第二接觸表面尖端部38、40的弧形寬度W1和W2的每個的半徑分別被選擇為稍大于伸縮式導體的相應外表面壁部分42和固定導體的槽35的寬度的半徑，因為已經發現在接觸片26鍍銀期間，鍍銀沒有均勻分布在接觸尖端部分上。鍍銀往往在接觸片26的側壁附近沉積得較厚，產生凸起點。結果，如果接觸尖端部分38、40的半徑被選擇為匹配伸縮式導體或槽的半徑，則所述部分之間的接觸受限于凸起點。通過選擇接觸表面尖端部分38、40的半徑為稍大，接觸不限于凸起點，而是接觸到接觸片的接觸尖端部分38、40的弧形線寬度的較大表面部分。該接觸線隨著接觸尖端部分38、40的磨損而增加。
應進一步理解，盡管本發明以弧形接觸線的形式提供了具有弧形寬度的接觸表面尖端部分38、40，但在打開和閉合觸點期間，發生一些磨損，這使得尖端部分38、40的接觸線變粗，從而提高了接觸表面接合。
已經測試了用在本發明中的具有半徑為R2、R4的凹弧形彎曲接觸表面尖端部分38、40的接觸表面32、34的使用，并將其與平坦表面接觸表面的使用作比較。根據現有技術的開關，利用平坦接觸片接觸表面部分構造第一伸縮式開關。用具有平坦接觸表面區域的接觸片構造的第一開關額定值為12000安培。根據本發明用彎曲的接觸表面尖端部分38、40的接觸片構造的第二開關也為測試而構造。這兩種開關使用相同的導體和外殼尺寸。這兩種開關都進行了發熱試驗和機械磨損試驗，結果在下表1中示出表1
根據試驗結果，可看到，與使用平坦接觸表面接觸片相比，根據本發明制造的伸縮式開關具有較高的安培額定值、發熱較少以及改善的機械磨損。
盡管已經就多個具體實施例描述了本發明，但本領域的技術人員將認識到，可在所披露的精神和范圍內通過修改實施本發明。
權利要求
1.一種用在分相母線管中的伸縮式開關(10)，包括第一和第二隔開的且軸向對準的固定導體(14，16)，所述第一和第二固定導體(14，16)的每個都具有支承多個單獨的接觸片(26)的相鄰端部(24)，所述接觸片(26)周向圍繞所述相鄰端部(24)設置；伸縮式導體(22)，與所述第一固定導體(14)共軸設置，并且可在所述伸縮式導體(22)與所述第二固定導體(16)分開的打開位置和所述伸縮式導體(22)橋接所述第一和第二固定導體(14，16)的閉合位置之間軸向移動，并且所述伸縮式導體(22)包括具有第一預定半徑(R1)的第一外側接觸壁表面部分(42)；以及所述單獨的接觸片(26)的每個都包括第一和第二接觸片接觸表面部分(32，34)，所述第二接觸片表面部分(34)保持與所述第一和第二固定導體(14，16)的相鄰端部(24)的相應之一接合，且所述第一接觸片接觸表面部分(32)包括延伸超出所述第一和第二固定導體(14，16)的相鄰端部(24)的相應之一的第一接觸表面尖端部(38)，所述第一接觸表面尖端部(38)具有第一凹弧形寬度，所述第一凹弧形具有稍大于第一預定半徑(R1)的第一半徑(R2)，所述第一接觸表面尖端部(38)在擦拭電接觸處于閉合位置的伸縮式導體(22)的第一外側接觸壁表面部分(42)的其中之一時疊置于其上。
2.根據權利要求1所述的開關(10)，其中所述第一和第二固定導體(14，16)的相鄰端部(24)分別具有第二外側壁部分(36)，每個所述第二外側壁部分(36)分別具有圍繞它延伸的槽(35)，其中所述槽(35)具有第二預定半徑(R3)，其中所述第二接觸片表面部分(34)包括具有第二凹弧形寬度的第二接觸表面尖端部(40)，所述第二凹弧形具有稍大于第二預定半徑(R3)的第二半徑(R4)，且所述第二接觸表面尖端部分(40)延伸進與其電接觸的槽(35)。
3.根據權利要求2所述的開關(10)，包括用于每個接觸片(26)的螺栓(28)、壓縮彈簧(30)、和螺母(31)，所述螺栓(28)穿過所述固定導體(14，16)和所述接觸片(26)的其中之一，所述螺栓(28)具有延伸過所述接觸片(26)的螺紋部分，所述壓縮彈簧(30)被放在所述螺紋部分上，且所述螺母(31)上緊到所述螺紋部分上，以迫使所述第二和第一尖端部(40，38)分別與所述伸縮式導體(22)的槽(35)和第一外側接觸壁表面部分(42)電接觸。
4.根據權利要求1所述的開關(10)，進一步包括用導電材料圍起的外殼(12)，其中所述第一和第二固定導體(14，16)通過絕緣體安裝在所述外殼內。
5.根據權利要求2所述的開關(10)，進一步包括用導電材料圍起的外殼(12)，其中所述第一和第二固定導體(14，16)通過絕緣體安裝在所述外殼內。
6.根據權利要求1所述的開關(10)，其中所述第一和第二固定導體(14，16)是中空的，且所述第一和第二固定導體(14，16)的相鄰端部(24)為柱形。
7.根據權利要求6所述的開關(10)，其中所述伸縮式導體(22)是中空的，并且為柱形。
8.根據權利要求7所述的開關(10)，進一步包括用導電材料圍起的外殼(12)，其中所述第一和第二固定導體(14，16)通過絕緣體安裝在所述外殼內。
9.根據權利要求2所述的開關(10)，其中所述第一和第二固定導體(14，16)是中空的，且所述第一和第二固定導體(14，16)的相鄰端部(24)為柱形。
10.根據權利要求9所述的開關(10)，其中所述伸縮式導體(22)是中空的，并且為柱形。
全文摘要
適于用在分相母線管中一種高壓高電流伸縮式斷路開關(10)具有兩個固定導體(14，16)和共軸設置在第一固定導體(14)內的可移動伸縮式導體，該可移動伸縮式導體可移動到橋接第一和第二固定導體(14，16)的閉合位置。多個接觸片(26)安裝至固定導體(14，16)，并且具有接觸表面(42)，所述接觸表面延伸成與伸縮式導體(22)接合，以通過處于閉合位置的伸縮式導體(22)在固定導體(14，16)之間建立電接觸。每個接觸片(26)的接觸表面都包括第一尖端部分(38)，該第一尖端部分延伸超出固定導體，并且具有稍大于伸縮式導體(22)的半徑的第一半徑，從而第一尖端部分(38)呈現出在擦拭電接觸處于閉合位置的伸縮式導體(22)時疊置于其上的弧形寬度。
文檔編號H01H3/38GK1892950SQ20061007198
公開日2007年1月10日 申請日期2006年3月31日 優先權日2005年3月31日
發明者D·加布里, M·-A·拉茹瓦 申請人:通用電器(加拿大)公司