设计要点：触头系统的基本要求

8.7.3.1 触头系统的基本要求

触头系统是断路器的执行元件，必须满足三个基本要求：

1）长期工作制的载流能力即触头系统长期通过额定电流不致有过高的发热，其温升不应超过标准的规定。

2）安全可靠地接通和分断极限短路电流及其以下的所有电流，对于直流断路器要注意能否分断临界电流。

3）达到标准规定的操作性能能力，在规定的操作循环次数内，触头不致严重磨损。在经I_cs试验后，触头仍可分断规定次数的额定电流，并经温升试验合格。

8.7.3.2 触头的型式

断路器的触头常用的有三种型式：对接式、桥式和插入式。

对接式触头应用最广，多为面接触或线接触。为了提高接触性能，在接触处都焊有银或银基合金镶块，保证能长期通过额定电流。桥式触头应用也很多。辅助开关中应用面广。在主电路中应用桥式触头，因有两个断开点，可提高分断能力或简化灭弧室结构，也省去了笨重的软连接，提高了动触头的灵活性。在直流断路器中两个触头置于两个灭弧室中。插入式触头常用作板后出线的插入式连接，或隔离触头的连接。其特点是在通过大短路电流时有电动力补偿作用，能有效地防止触头弹开。在有电弧烧灼的地方不宜采用插入式触头，因触头被烧灼后摩擦力大为增加，造成下一次闭合非常困难。

对接式触头有单挡、双挡之分。三挡触头结构复杂，而且使电流转移过程困难，不利于分断短路电流，现已不用。双挡触头有主触头和弧触头之分。由主触头承载电流，弧触头分断短路电流。在多片并联的触头系统中，中间的二、三片触头凸起一点距离（例如1mm），使其在闭合时先接触，分断时后分断，也形成双挡触头，提高了断路器承载长期电流的能力。单挡触头只有一个触头，就是主触头，也作分断电弧之用。在设计合理的情况下，应用单挡触头结构简单、经济，但对触头材料有较高的要求。

8.7.3.3 触头系统的主要参数

（1）触头开距 主要决定于工作电压和分断临界电流（特别是直流）和触头可能的反弹距离。弧触头（对单挡就是主触头）开距约在15～70mm之间。如果断路器有防止反弹的装置或有保持触头在断开位置的锁扣装置，触头开距可以选择得小些。

（2）触头压力 主要决定于极限短路分断能力和短时耐受电流。必须保证主触头在通过短路电流时不致因电动力斥开产生跳动而熔焊。但是限流断路器的触头压力越小越好，要能满足触头长期导电能力和避开电动机最大起动电流的要求。

（3）触头超程（重要的是主触头的超程） 主要由传动连杆的磨损和触头的磨损决定。其选择应使断路器在操作性能能力试验结束和在I_cs试验后仍能可靠地接触，保持必需的触头压力，一般要保持2～6mm。

（4）触头材料。确切地说是指触头镶块的材料。对主触头要求有长期导电能力，常采用银或银基合金材料作主触头。弧触头要求能耐电弧、耐磨、抗熔焊，多采用含石墨的银基合金。

对只有主触头的单挡触头，则要兼有主、弧触头两者的性能，目前正在不断研制这种触头材料。

真空断路器的触头多为对接平面触头，要求高分断能力、高抗熔焊性、高电导率、高导热率、低磨损、低截流值。目前采用CuTeSeFe合金、CuCr合金居多。(www.xing528.com)

8.7.3.4 载流体和软连接

其截面积选择必须保证在长期工作时不超过温升的规定。现代断路器标准规定，在通断试验后长期通过额定电流时，其接线端的温升不应超过80K。载流体的经济电流密度选用在1～3A/mm²，视断路器额定电流大小而定，额定电流大的断路器选用较小的电流密度。软连接的经济电流密度为2～3.5A/mm²。

在单断点触头系统中，必须有软连接，但它往往限制了I_cw的提高（受几何尺寸的限制）。在双断点触头系统中，则可省去软连接，从而可提高I_cw值。但双断点触头要多用触头材料，要两个灭弧室，因此在设计中要从综合技术经济指标来衡量，决定采用哪一种触头系统。

图8-100 斥力补偿的触头系统

8.7.3.5 电动力补偿

短路电流通过触头系统会产生巨大的电动力。限流断路器利用此力使触头系统迅速斥开而达到限流断开的目的，而对选择型断路器，则利用此力进行电动力补偿，以保证必要的触头压力。电动力补偿有斥力补偿和吸力补偿两种。图8-100所示为斥力补偿的触头系统，在断路器闭合时，轴O保持不动，当出现短路电流时，在平行导体之间所产生的斥力F_c将有使平行导体绕轴O沿反时针方向转动的趋势，增大了触头压力，保持触头有效接触；图8-101所示为吸力补偿的触头系统，当短路电流通过触头系统时，同方向流过主触头的短路电流所产生的吸力使触头压力增加。

图8-101 吸力补偿的触头系统

合理布置电流途径也可达到电动力补偿的目的。在双断点桥式触头结构中，应将电流途径设计成C形回路，如图8-102a所示。在触头闭合时，动触头桥被机构锁住，可视为固定不动，这时短路电流在回路中所产生的电磁力是使动触头压向静触头的方向，起到电动力补偿作用。

图8-102 C形补偿回路

a）正确 b）不正确

注意不能把电流回路布置成图8-102b所示的回路，这时电动力将促使静触头斥开，起不到电动力补偿的作用。

多片触头并联，也能降低电动斥力，起到电动力补偿的作用。如果由几个触头片并联，则总的电动斥力理论上降到原来的1/n，但触头并联数不宜太多，否则使结构复杂，不利于制造和装配。一般控制每个触头片的额定电流在250～500A之间。