CN102668002B

CN102668002B - 具有改进的灭弧的中压真空管的触头的绕组、以及相关的真空管和断路器例如交流切断断路器

Info

Publication number: CN102668002B
Application number: CN201080053873.9A
Authority: CN
Inventors: S.坎塔斯
Original assignee: Schneider Electric Energy France SAS
Current assignee: Schneider Electric Energy France SAS
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2010-09-27
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2030-09-27
Also published as: CN102668002A; US20120181254A1; US8835790B2; FR2950729B1; EP2483900A1; FR2950729A1; WO2011039133A1

Abstract

本发明涉及关于由具有低电阻的材料例如铜制成的且直径通常大于90mm的绕组的新的设计，其用于在中压真空管（1）的电触头（2，3）中产生磁场，包括具有空的围绕其纵轴螺旋形成的并且与圆柱体的空腔和外部连通的槽（81）的中空圆柱体（8）。根据本发明，每个螺旋的角向长度为至少等于360度。本发明使增加结合到真空管的电触头中的绕组产生的轴向磁场（AMF）的大小同时提高均匀度和场对称性并降低生产成本成为可能。

Description

具有改进的灭弧的中压真空管的触头的绕组、以及相关的真空管和断路器例如交流切断断路器

技术领域

本发明涉及中压真空断路器，中压真空断路器有时也被称为真空瓶。

本发明尤其涉及在这种真空断路器里的改进的灭弧效果。

本发明主要应用于在发电站的输出上，真空断路器用作交流（AC）发电机隔离断路器中的切断开关。

背景技术

很多年来，真空断路器在中压配电开关装置里用来切断量级为几千安（KA）通常是25KA，几千伏（KV）通常是36KV的短路电流。在这种型号的配电开关装置里，真空断路器也需要经受通常是在1250安（A）量级的持续电流而没有过热。它们被嵌入到配电网络的方式是使得在电网正常操作时，那些真空断路器被闭合，并且它们承载持续的额定电流。

在本领域中众所周知，为了切断这种短路电流，有必要设计电弧触头，以至于在触头的面对端部产生强的轴向磁场（AMF）或者强的径向磁场（RMF）以便在触头分离时灭弧。

换句话说，在真空断路器里切断高电流需要电弧触头把这种电弧控制装置纳入其中：该电弧触头因此成为真空断路器的一个一体部分。

期待这种电弧控制装置发挥的作用是确保当电流被切断时通过电弧触头产生的电弧的能量密度保持低于限制值，该限制值为切断电流并承受在电流被截断后立即在真空空间里恢复的电压所必需的值。

上面提到的AMF是平行于真空断路器的轴线产生的，然而，同样的上面提到的RMF产生导致电弧在触头的机械表面外围旋转的磁场力。

该AMF或RMF在电流流经电弧控制触头时由电流自身产生。

通常，产生AMF或RMF的电弧控制装置包含两个绕组，一个安装在真空断路器的动电弧触头上，另一个安装在真空断路器的静电弧触头上。如果电流在两个绕组里以相同方向流动，当打开或者互相分离两个电弧触头时，产生的磁通在真空断路器的两个电弧触头之间的真空空间的轴向方向叠加。如果电流以与另一绕组中的电流方向相反的方向流入一个给定绕组，结果导致磁通能够在两个分离的电弧触头之间的真空空间里径向延伸。

产生AMF的电弧控制装置理论上具有防止电弧在精确区域里收缩的第一个技术效果。换句话说，它们需要在一个尽可能大的接触区域上扩大电弧。所追求的结果是因此在尽可能大的接触区域里扩散电弧能量，并且因此能够使交流电在自然的过零处被切断。

有效的AMF电弧控制装置因此必须在触头的整个表面上产生高的且均匀的磁通。

通常，切断在30KA到50KA的范围内的电流需要用直径在50mm到80mm范围内的触头。对这样的直径来说，目前实施的AMF电弧控制装置能够基本满足。

然而，在应用中使用的某些真空断路器，它们在切断几千安培，通常是63KA，80KA到160KA时可能会遭受短路。那就必需使用更大直径的触头，通常是范围在90mm到150mm。

对于这样的直径，发明人已经发现，AMF形成为不均匀分布在物理接触表面上且在中心部分的场更弱，这导致真空断路器的切断性能减弱。

已经提出一些解决方案来增加真空断路器的触头产生的磁通，同时也能够使它们能够在闭合的位置时承受持续电流。

一些现存的解决方案导致了在触头的绕组部分和/或在电极部分嵌入额外的铁磁体材料，或者在触头主体中形成槽以便减弱局部涡流，或者把两种解决方案结合起来。

就嵌入铁磁体材料而言，专利US 6 747 233 B1公开了使用不同饱和度和导磁率u的磁性环，以便使得不同分布及不同值的磁场作为电流大小的函数，也就是，对于低电流和高电流不同。更准确的说，可饱和磁性材料101，401和不可饱和磁性材料102，402被嵌入一个触头主体104，404内，所述触头主体是实心的且基本导电的，并且本身被固定在一个基本导电的机械连接棒部分103上。在可以想到的实施例中，可饱和材料的电阻率相对值和那些非可饱和材料的相反。相应的，在图1A到3所示实施例中，可饱和材料101具有高的电阻率，它被嵌入在一个具有低电阻率的不可饱和材料102的周围。在触头里用铁磁性材料的主要缺点是触头被磁化，因此它按原样要遭受磁场产生的力。对于50赫兹（Hz）的频率正弦AC，这个力每10毫秒（ms）会反向。应该用来控制短路电弧的材料上的该力的持续存在有弱化触头自身结构的趋势。此外，插入铁磁性材料时获得的磁场值未必高于没有插入铁磁性材料时获得的磁场值。

专利DE195 03 661和US 4 390 762都公开了一种把制出槽和嵌入额外的铁磁性材料结合起来的解决方案。

更准确的说，专利DE195 03 661公开了一种触头1，其包含作为机械连接棒部分的中空的圆柱形管2，磁性的触头部分3固定在圆柱形管2上。磁性触头部分3在它的中心是中空的，并且具有实心圆柱形绕组部分4和电极圆盘部分8，其被磁性间隔件9和不锈钢或陶瓷盘10分离。三个相同的螺旋槽5在中空触头3里以彼此120度形成，从它的和管2的外径重合的内径7延伸到它的外径6。那种几何结构产生轴向延伸而且也径向分布的磁场，因此产生到达触头的更大区域的旋转电弧。换句话说，此文献公开了产生一种径向磁场，其能使电弧在触头外围的环行带内转动。

专利US 4 390 762公开了一种触头，其具有管形机械连接棒部分1，圆柱形基座2固定到该管形机械连接棒部分1上面，该圆柱形基座2具有中空的中心，且构成触头的绕组部分，低的环形触头环4固定在其上。机械连接棒1和圆柱形基座本质上是铜构成，而且环形触头环4是基于一种用铜渗透的铬基质。如图2所示，绕组部分2包含两个同心部分3，其被充填竖直环形中空5的高等级钢6分离。直线径向槽在这些部分3的每一个的一部分高度上制出。这些槽均匀分布在外围，且以相对于圆柱2的轴线相同的倾斜角度定向，但没有与圆柱2的轴线交叉。在该文献里公开的结构增加了触头的机械强度。

其他既有解决方案描述在TOSHIBA刊物：Proceedings ISDEIV 1998，417-418页，题目为“Physical and theoretical aspects of a new vacuum arc controltechnology（新真空电弧控制技术的物理和理论特性）”中。那种解决方案在于添加了比第一个绕组小的第二个绕组。那种解决方案的缺点是所述绕组产生的磁场是彼此相反的，其具有在很大程度上明显减小整个磁场的趋势。

为了解决这个问题，在2009年6月10日提出的名称为“Contact pour ampoule àvide àmoyenne tension àcoupure d'arc améliorée,ampoule àvide et disjoncteur,tel qu'un disjoncteur sectionneur d'alternateur associés（具有改善灭弧的用于中压真空断路器的触头，以及相关的真空断路器和断路器，如AC发电机隔离断路器）”的专利申请FR 0953852中，申请人已经提出和第一绕组电并联的第二绕组，该第二绕组适于产生能叠加在第一绕组产生的磁场上的磁场。

那种解决方案整体上在这种意义上是另人满意的：通过赋予它在端触头的整个表面上有效的给定轮廓，它的确有可能增加AMF和避免它在其中心减弱。

专利DE 195 13790描述了用于在真空断路器触头里产生AMF的绕组33，在它图5所示的实施例中，它具有有限长度的螺旋形槽50，使之在电弧控制触头的表面和断路器的触头之间的空间都不能获得均匀的磁场。

发明内容

发明的一个目的是提出一种改进的解决方案，其能够使在用于中压真空断路器的电触头中进一步增大AMF成为可能，而且同时避免在触头中心的磁场减弱。

发明的另一个目的是增加在触头表面上及真空断路器触头之间的空间中的磁场的均匀度，而且同时降低制造成本。

为了达到此目的，本发明提供了一种绕组，其是基于低电阻材料，像铜，且直径通常大于90mm，用于在中压真空断路器的电触头里产生磁场，绕组包括具有螺旋槽的中空圆柱体，所述螺旋槽围绕圆柱体的纵向轴线彼此平行，且开口到圆柱体的中空部和外部。

根据本发明，每个螺旋的角向长度至少等于360度。在此声明，螺旋的“角向长度”的含义应该在通常的数学含义下理解：因此，考虑到螺旋在正交于它的轴线的平面的投影时，螺旋的角向长度就是在它的两端之间沿着它的长度移动时经过的角度值。

通过系统地制作彼此平行且具有至少等于360度的角向长度的螺旋槽，克服了现有技术绕组的缺陷。

发明人已经发现，现有技术的具有较短长度的螺旋槽的绕组，其在当电弧在集中的区域产生，尤其是在具有绕组的触头周边区域产生时，产生非均匀的磁通。在现有技术的绕组中，至少在某一时间段内，电流仅在两个槽单独限定的股线（strand）的有限部分流动。这是归因于电弧从表面的任意点开始的这个事实（在两个电极分离之前的最后接触点）。在两个触头的两个表面之间很少或者甚至不可能有多于一个分离点。股线的其他部分很少或者根本不能有助于产生全部磁通。这就是集中AMF的原因，尽管追求在电弧的整个表面上分布AMF以分散电弧。此外，即使通过全部电弧控制股线，成功使电弧非常快速的输送，仍会保留弱场区域，或着换句话说，在股线相互之间的不连续性产生“井”。这些弱磁场区域增加了收缩的风险。这些在绕组磁场内的非均匀区域意味着，将会在两个触头之间的空间中的磁场内有非均匀区域，从而，当中断电流时产生其中等离子体被干扰的区域。其有害结果是，获得在触头整个表面上的非均匀的热负载。对于高的短路电流值，其能影响真空断路器的断路性能。电弧控制直径越大，弱场区域就越大。股线的数量越少，区域越大（具有相似于图3的现有技术的几何形状）。

本发明的嵌入在中压触头中的绕组产生的AMF场是均匀的，也就是，在触头表面和在触头之间的空间内都是对称的且恒定的，其值远高于现有技术绕组产生的磁通。

对于至少360度的角向长度值，相对于现有技术绕组产生的磁通，本发明的绕组产生能以2-3的倍数增大的AMF。

而且，本发明的绕组使增加绕组包含在其中的大尺寸的触头的机械耐受度成为可能，所述触头尺寸通常是在90mm到150mm之间的范围。

此外，当电流被切断时的AMF电弧控制的稳定性通过本发明的绕组改善。发明人已经发现，对于绕组长度小于360度时，在局部产生电弧时AMF未必是均匀的。在此情形下，至少在某一时间段内，电流以优选的方式流入绕组的一个或两个股线内。然而，其他股线很少或完全不有助于获得整个磁场。这就导致AMF被局部化，然而，为了使之有效，它应该分布在触头的尽可能最大的区域上。因此，本发明的具有角向长度至少等于360度的螺旋槽的绕组，无论初始电弧的位置在哪里，都能产生高和均匀的AFM。

优选的，对于外径大于90mm的中空圆柱体，每个槽的宽度小于0.5mm。

优选的，被两个相继的螺旋槽单独限定的每个股线具有平行于绕组的纵向轴线的截面，其实质上是矩形的，并且在绕组的整个高度上一致。

在有利的特征中，平行螺旋槽的数量至少等于2个，且有利地等于6个。

本发明还提供了一种制造绕组的方法，所述绕组是基于低电阻材料比如铜，用于在中压真空断路器的电触头中产生磁场，所述方法包括形成中空圆柱体的步骤，所述圆柱体具有围绕它的纵轴安置的螺旋槽，该螺旋开口到圆柱体外的中空部和外部，该圆柱体是空的，在这个步骤里，每个螺旋槽的角向长度至少等于360度。

有利的，具有大于或者等于360度的角向长度的螺旋槽被电火花加工制作。本发明制造绕组的方法减少成本，因为制造槽需要的操作量同样减少了。

和图3的形状相比，本发明绕组的新的形状表明只有6个而不是12个股线。此外，在图3所示的现有技术绕组中制作12个股线需要等数量（12）个切削通道。然而，在本发明绕组的新形状里，制作6个股线只需要3个切削通道。因此，通过本发明，在切削通道的数量上，折减系数等于4。

本发明还提供一种用于中压真空断路器的电触头，其沿着纵向轴线Y延伸，并包括：

沿着纵向轴线Y延伸的机械连接部分；

触头主体，其包括：

上面描述的第一绕组；和

圆板，其直径等于第一中空圆柱体的外径，所述板也定中心在纵向轴线Y上且紧固在第一中空圆柱体的与其紧固至所述机械连接部分的端部相对的端部。

在变型中，第一绕组的螺旋槽是从机械连接部分延伸到圆形触头板的右旋型的。在此声明，术语“右旋”是如在数学里那样使用，意思是观察者在触头的外部位置上看，螺旋从左到右延伸，从机械连接部分向着圆板延伸。

在有利的实施例中，触头包括第二绕组，即在2009年6月10日申请人提出的名称为“A contact for a medium-voltage vacuum circuit-breaker with improved arcextinction,and an associated vacuum circuit-breaker and circuit-breaker,suchas an AC generator disconnector circuit-breaker”（改善灭弧的用于中压真空断路器的触头、以及相关的真空断路器和断路器，如AC发电机隔离断路器）的专利申请FR0953852的主题。

该第二绕组因此电气地并联于第一绕组，并且适于产生叠加在第一绕组产生的磁场上的磁场。

在第一变型中，第二绕组可以由本发明的绕组构成，其每个槽的角向长度至少等于360度。

第二中心圆柱体因此定中心于纵向轴线Y上，与第一圆柱体同心，其一端紧固在机械连接部分，另一端紧固在圆板上，圆柱体的中空部分是空的。

第二绕组的螺旋槽是从机械连接部分延伸到圆形触头板的右旋型的。

用来生产的方法（金属线电火花加工）通过切割同一块材料使第二绕组与主绕组同时进行制造。因此，没有附加部分或者附加切割步骤。

在优选的实施例中，触头包括至少一个柱体，如2009年6月10日申请人提出的名称为“Contact pour ampoule àvide àmoyenne tension àstructure renforcée,ampoule àvide et disjoncteur,tel qu'un disjoncteur sectionneur d'alternateur associés（具有加强结构的中压真空断路器的触头以及相关的断路器或真空断路器，如AC发电机隔离断路器）”的专利申请FR 09 53853所要求保护的。柱体因此区别于绕组，被放置在第一圆柱体的中空部中，作为机械连接部分和触头主体的圆板之间的间隔件，以使得避免在闭合操作过程中和在真空断路器闭合位置产生的损毁，柱体具有高电阻以使得当给定电流流入触头时，流入柱体的电流量相对于流入绕组的电流量是可以忽略的。

第一绕组的外径和圆板的外径是在90mm到150mm范围之间，其能完全适用于待切断短路电流具有大于或等于63kA，通常高达100kA的场合。

本发明还提供一种中压真空断路器，其包括至少一个上面所述的电触头。

真空断路器可以包括一对电触头，其具有一个如上面所述的静触头和一个如上面所述的动触头。

优选的，在真空断路器里，绕组的槽的角向长度大于360度，开口到在触头之间的当电流断开时电弧形成在其中的分离空间的一侧。

本发明还提供一断路器，例如交流发电机隔离断路器，其包括至少一个如上所述的真空断路器。

作为本发明的一个用途，本发明的真空断路器可以承载或者不承载额定负载电流，如果有故障时，它自然承载短路电流。

附图说明

本发明的其他优点和特征可通过参照附图阅读详细的描述更清楚的呈现，此描述以非限制性说明的方式给出，在附图中：

图1是本发明的中压真空断路器的垂直截面的局部视图。

图2是中压真空断路器触头的图解视图，示出了在现有技术绕组里由电触头产生的磁场（虚线曲线）。

图3是现有技术的铜基绕组投射到平面上的横截面视图。

图3A是示出结合了图3的绕组的电触头产生的磁场的形状和水平的图表。

图4是本发明实施例的绕组的透视图。

图5是本发明另一实施例的绕组的透视图。

图5A是示出结合了图5的绕组的电触头产生的磁场的形状和水平的图表。

图6是示出结合了本发明的绕组和现有技术的绕组的电触头产生的磁场的形状和水平的图表。

具体实施方式

如图1所示，本发明的真空断路器1有纵向轴线Y，并基本包括一对触头，其中一个触头2是静止的，另一个触头3通过操作棒4在打开位置（右手边显示的部分）和闭合位置（左手边显示的部分）之间移动。触头2和3都是大尺寸的（直径大于35mm）。

真空断路器中的触头2，3通常被分离以为了熄灭可能在这些触头之间的分离空间5中产生的电弧。

无论是在闭合位置还是打开位置，触头2，3位于屏蔽罩6内，屏蔽罩本身在断路器夹套7内，其内部是真空的。

切断高的交流电需要控制产生的电弧。

电弧控制装置通常是真空断路器的一体部分。因此它们必须确保在触头2，3上的电弧能量密度保持在可接受限度之下，以为了能够切断电流和承受瞬时恢复电压TRV。

一种已知类型的电弧控制是轴向磁场（AMF）电弧控制。

这导致产生一个平行于容器1的纵向轴线Y的AMF。

这些AMF电弧控制装置被用来防止电弧的收缩，从而在尽可能大的触头面对表面的区域扩大电弧。这样做的正常结果是在较大的区域内分布电弧能量，因此使电流在交流电的自然的过零处被切断。

换句话说，为了在面对的触头表面上有效扩散电弧，有效的AMF电弧控制需要产生实际由绕组产生的高的且均匀分布的磁场。

因此，这些AMF电弧控制装置由线圈或绕组形式的部件组成，该部件包括如图2所示地安置的，即安置在触头的外围的中空圆柱体8。

绕组8的空心部分80是没有材料的。空心圆柱绕组8包括围绕纵向轴线Y的螺旋槽81，螺旋槽81开口到圆柱体8的内部和外部。两个相继的槽81中间的空间被股线82所限定。

每个触头2，3包括机械连接部分20，30和固定在该机械连接部分上的触头主体21，31。

触头主体21，31包括绕组8和圆板形状的电极部分22，32。当触头处于闭合位置时，该板22或32构成与另一板32或22相互物理接触的表面。

因此这些触头表面22，32是其上电弧必须尽可能均匀和宽的扩散的表面。

每个绕组8被固定在机械连接部分20或30和圆板22或32上。

本发明的绕组8和电极部分22，32通常具有范围在90mm到150mm的外径，应用于被切断的电流值高于或者等于63kA，例如80kA或者更高的场合。

这种尤其适合的应用场合是其中真空断路器用做发电厂输出处的交流发电机断路器的场合。

图3是示出现有技术绕组8的横截面的视图，所述截面被投射在一个平面上。

沿着此截面，可以看出，槽部分81（它们中的12个）均匀的分布在绕组8的直径上，并且所有的槽有相同的尺寸。槽81的角向长度α是115度大小的。这种构型对应本申请人在2009年6月10日提出的名称为“Enroulement pour contact d'ampoule àvide àmoyennetension àendurance améliorée,ampoule àvide et disjoncteur,tel qu'undisjoncteur sectionneur d'alternateur associés（具有改善耐久性的用于中压真空断路器的触头的绕组以及相关的断路器或真空断路器，如AC发电机截止断路器）”的专利申请FR09 53855在所描述的。

图3A示出通过图3所示的绕组中的电触头获得的AMF的外观和水平，所述电触头具有螺旋槽但是角向长度α被限制于115度。在此声明，额定值I_N的电流流经触头。所示曲线的横坐标X代表触头2的径向轴线X。所示的AMF因此沿着径向轴线X。

所纵坐标（Y轴线）所表明的，获得的AMF的最大值是大约6.5个单位。

具有115度大小的角向长度的螺旋槽的现有技术绕组产生的总有效磁场因此具有通常高的值，并在中心处（X=0）存在非常少量的减弱。

发明人已经试图进一步增加磁场的值。

换句话说，发明的目的是产生高值的磁场，同时增加在触头表面的磁场均匀度，且降低生产成本。

为了增大在触头中的总的有效磁场，对大直径（90mm到150mm范围）的触头2，3来说，发明人因而考虑增加每个槽81的螺旋角向长度。

图4示出了本发明绕组的第一个实施例。绕组由中空圆柱体8构成，其包括两个互相平行的螺旋槽810，811。每个螺旋槽810，811具有大约360度大小的角向长度。该360度的角向长度对应沿着每个螺旋810，811的长度分别在它的两个端部8100，8111；8110、8111之间移动所经过的角度值。开口到圆柱体8的顶部的槽810，811的端部8101，8111沿直径方向相对。被两个槽810，811单独限定的中空圆柱体8的股线82在它们的中心部分为大致相同高度的，但是端部820具有较小的高度h，通常是1mm等级的。流经绕组8的电流I因此沿着右旋型的螺旋流动，从而在圆柱体8的整个高度上形成了一整圈。

图5示出本发明的绕组的另一个实施例。构成所述绕组的中空绕组8包括6个彼此平行的螺旋槽810，811，812，813，814，815。如图4实施例所示，每个螺旋810-815具有360度大小的角向长度。开口到中空圆柱体8的顶部的端部8101，8111，8121，8131，8141和8151被均匀的分布，也就是，它们彼此相距60度。

图5A示出由图5所示的绕组内的电触头产生的AMF的形状和水平，所述电触头具有6个螺旋槽810-815，每个具有360度大小的角向长度。在此声明，测试条件和现有技术绕组触头（图3）的触头相同：相同的绕组8尺寸，相同的相对于机械连接部分20和圆形接触板22的布置以及相同的流经绕组的额定电流值I_N。

图3A和图5A中各自得到的场的形状相同。

然而，如图5A纵坐标所示，本发明绕组产生的AMF的最大值是大约19.5个单位。

因此，通过本发明，在AMF的值方面的（电路）增益等于3（图5A的最大值19.5和图3A的最大值6.5之间的关系）。

根据本发明已经形成另一电触头：它包括图5所示的制作的第一绕组和如在专利申请FR 0953852所要求保护的第二绕组，此专利申请FR0953852是在2009年6月10日提出，其名称为[A contact for a medium-voltage vacuum circuit-breaker with improvedarc extinction,and an associated vacuum circuit-breaker and circuit-breaker,such as an AC generator disconnector circuit-breaker]（改善灭弧的用于中压真空断路器的触头以及相关的真空断路器和断路器，如AC发电机隔离断路器）。

第二绕组9与第一绕组8同心安置。

第二绕组9因此与第一绕组8电并联连接，并且适于产生重叠在第一圆柱体8产生的磁场上的磁场。

它包含第二中空圆柱体9，其包括围绕其轴线的螺旋槽（未示出），此螺旋槽开口到圆柱体内侧和外侧。第二中空圆柱体9定中心在纵向轴线Y上，与第一圆柱体8同中心，其一端固定在机械连接部分20上，另一端固定在圆板22上。

两个绕组8和9被电气上并行安装：因此这两个圆柱体被固定在连接部分20的基底和电极盘22上。

与本发明的绕组8相反，第二绕组9的每个螺旋槽形成为具有至少360度的角向长度。

优选的，至少360度角向长度的槽开口到板22或32上，也就是，在触头2，3之间的当电流切断时电弧形成在其中的分离空间5中。

图6示出结合了如上所述的绕组8和绕组9的电触头产生的AMF的形状和水平。在此声明，测试条件和现有技术绕组（图3）的触头相同：相同的绕组8大小，相同的相对于机械连接部分20和圆形触头板22的配置和相同的流经绕组的额定电流值I_N。

图3A和图6分别获得的场的形状不同。因此如上所述的第二绕组9的安置使在绕组的触头的中心获得没有任何减弱的AMF成为可能。

然而，如图6纵坐标所示，本发明的触头获得的AMF的最大值大约是19。

因此，通过本发明，AMF值的（电路）增益在此是2.9程度（图6的最大值19和图3A的最大值6.5之间的关系）。

上面所述的本发明可以获得以下优点：

-相对于现有技术绕组获得的AMF，可能以2-3倍地增大AMF。

-本发明的绕组改善了产生的磁场分布：当电弧被引发时，绕组产生的磁场在触头表面具有更好的分布，其能使电弧电流能有效熄灭。

-减小当交流电流经电弧控制时由交流电流引起的涡流的路径。如所知的，这些引起的电流产生与用于切断的轴向磁场相反的磁场：本发明的开口到表面的槽产生了在触头表面的不连续性，这减小了引起的涡流的路径。

-制造绕组的方法简化，因此能减少相关成本，利用电火花加工方法形成2×2或者4×4的槽（在另外的内侧绕组的实施例中）变得更简单。

-用电火花加工方法得到宽度小于1mm的槽。

-包含本发明绕组的真空断路器触头增加了机械稳定性。槽长度及其恒定厚度的增大实际上增大了股线的长度，因此提高了它们的机械稳定性。这种机械稳定性可以满足ANSI或者IEC标准。真空断路器的机械耐受度本质上被改善了，以使能够执行30000次的打开/闭合周期。股线的角向长度有利地大于或者等于360度，产生的股线的直线长度大于现有技术的线圈的长度。股线的电阻增加。这是本发明与现有技术的形状类似于图3的电阻增加小的情形相比的一个小的缺点。并且绕组对整个真空断路器的电阻贡献是小的。此外，当真空断路器仅用于切断短路电流，而不以永久的方式传导额定电流时，真空断路器的电阻对断路器发热没有影响。

-由于AMF电弧控制的更好的稳定性，优化（减小）了绕组的大小和成本。

-避免加入有可能导致电弧控制恶化的额外的铁磁性材料。

-避免在触头22的表面制作槽，而制作槽有可能降低绝缘性能或特性，通过触头的侵蚀改变电特征。

-在发明的范围内，其他改进是可能的，例如制造具有相互平行螺旋槽81的绕组8，该螺旋槽的角向长度至少等于360度。如上所述，至少在某种程度上，可以制造结合本发明的绕组以及以下绕组的电触头2，3：

-如在2009年6月10日提出的名称为[A contact for a medium-voltage vacuumcircuit-breaker with improved arc extinction,and an associated circuitbreaker or vacuum circuit-breaker,such as an AC generator disconnectorcircuit-breaker]（改善灭弧的用于中压真空断路器的触头、相关的断路器或真空断路器，如AC发电机隔离断路器）的专利申请FR09 53852中所描述和要求保护的第二绕组9。

-如在2009年6月10日提出的名称为[A contact for a medium-voltage vacuumcircuit-breaker with reinforced structure,and an associated circuit breakeror vacuum circuit-breaker,such as an AC generator disconnector circuit-breaker]（具有加强结构的用于中压真空断路器的触头、以及相关的断路器或真空断路器，如AC发电机隔离断路器）的专利申请FR 09 53853中所描述和要求保护的至少一个柱体7

-如在2009年6月10日提出的名称为[A winding for a contact of amedium-voltage vacuum circuit-breaker with improved endurance,and an associatedcircuit breaker or vacuum circuit-breaker,such as an AC generatordisconnector circuit-breaker]（改善耐久性的用于中压真空断路器的触头的绕组、以及相关的断路器或真空断路器，如AC发电机隔离断路器）的专利申请FR 0953855中所描述和要求保护的宽度小于1毫米的槽81。

Claims

1.一种用于中压真空断路器(1)的电触头(2，3)，其沿着纵向轴线Y延伸，并包括：

沿着所述纵向轴线Y延伸的机械连接部分(20，30)；

触头主体(21，31)，其包括：

第一绕组，该绕组基于低电阻材料，并且其外径大于90mm，用于在中压真空断路器(1)的电触头(2，3)中产生磁场，所述第一绕组包括具有螺旋槽(81)的中空圆柱体，所述中空圆柱体是空的，所述槽是空的，并且绕所述圆柱体的纵向轴线平行布置，并开口到所述圆柱体的外部和中空部，在所述第一绕组中每个螺旋槽的角向长度不少于360度；和

圆板(22，32)，该圆板的外径等于所述第一绕组的外径，所述圆板(22，32)定中心于所述纵向轴线Y，且被固定到所述第一绕组的与固定到所述机械连接部分的端部相对的端部，

其中，所述电触头(2，3)包括第二绕组(9，10)，该第二绕组与所述第一绕组(8)并联电连接，适于产生叠加在所述第一绕组(8)产生的磁场上的磁场。

2.如权利要求1所述的电触头(2，3)，其中所述第一绕组的螺旋槽是从所述机械连接部分到所述圆板延伸的右旋类型的。

3.如权利要求1所述的电触头(2，3)，其中所述第二绕组基于低电阻材料，并且其外径大于90mm，用于在中压真空断路器(1)的电触头(2，3)中产生磁场，所述第二绕组包括具有螺旋槽(81)的中空圆柱体(8)，所述第二绕组的中空圆柱体是空的，所述第二绕组的槽是空的，并且绕所述第二绕组的圆柱体的纵向轴线平行布置，并开口到所述第二绕组的圆柱体的外部和中空部，在所述第二绕组中每个螺旋槽的角向长度不少于360度，所述第二绕组(9)被定中心在所述纵向轴线Y上，和所述第一绕组(8)同中心，一端固定在所述机械连接部分，另一端固定于所述圆板(22，32)上，所述第二绕组的中空部(80，90)是空的。

4.如权利要求3所述的电触头(2，3)，其中所述第二绕组的螺旋槽是从所述机械连接部分延伸到圆板的右旋型的。

5.如权利要求1或2所述的电触头(2，3)，包括不同于所述第一绕组的至少一个柱体，该柱体布置在所述第一绕组(8)的中空部内，作为所述机械连接部分(20，30)和所述触头主体的圆板(22，32)之间的间隔件，以使得避免在闭合操作过程中和在中压真空断路器的闭合位置产生的倒塌，所述柱体具有高的电阻以使得当给定电流流入电触头时，流入所述柱体的电流量相对于流入所述第一绕组的电流来说是可以忽略的。

6.如权利要求1所述的电触头，其中第一绕组的外径和所述圆板的外径是在大于90mm到小于等于150mm的范围内。

7.如权利要求1或3所述的电触头，其中，对于外径大于90mm的中空圆柱体，每个螺旋槽的宽度是在0.5mm到1mm的范围内。

8.如权利要求1或3所述的电触头，其中被两个相继的螺旋槽单独限定的每个股线具有平行于所述绕组的纵向轴线的截面，该截面为大致矩形的，并且在所述绕组的整个高度上一致。

9.如权利要求1或3所述的电触头，其中平行的螺旋槽的数量为至少2个。

10.如权利要求1或3所述的电触头，其中所述平行的螺旋槽的数量等于6。

11.一种中压真空断路器(1)，包括至少一个如权利要求1-6中任一项所述的电触头(2，3)。

12.如权利要求11所述的中压真空断路器(1)，包括一对电触头，该一对电触头为一个静触头(2)和一个动触头(3)，所述静触头是如权利要求1-6中任一项所述的电触头，所述动触头为如权利要求1-6中任一项所述的电触头。

13.如权利要求11或12所述的中压真空断路器(1)，其中所述第一绕组的螺旋槽(81)的角向长度大于或者等于360度，且开口到所述电触头(2，3)之间的当电流被切断时在其中形成电弧的分离空间一侧。

14.一种交流发电机隔离断路器，包括至少一个如权利要求11-13中任一项所述的中压真空断路器(1)。

15.如权利要求11-13中任一项所述的中压真空断路器的用途，其中所述中压真空断路器承载或不承载额定负载电流，如果出现短路故障，它自然承载短路电流。