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控制與保護開關電器( Control and Protective Switching Device，CPS) 作為一種多功能電器，能夠接通、承載和分斷正常條件下包括規定的運行過載條件下的電流，且能夠在規定時間內承載并分斷規定的非正常條件下的電流，如短路電流［1］。一體式或模塊化設計的CPS，通常使用一套觸頭系統和控制系統，可以有效解決接觸器和短路保護裝置的協調配合問題。但是由于要同時兼顧斷路器和接觸器的功能，因此觸頭系統必須同時滿足斷路器的高短路分斷能力以及接觸器的高操作頻率、高機械壽命、高電氣壽命的要求。現有產品中一體式/模塊化CPS 的設計大多采用類似接觸器的觸頭系統形式，即觸頭系統采用雙斷點橋型觸頭。大電流時利用電動斥力將觸頭斥開，瞬動脫扣機構使操作機構完成脫扣并操動到斷開位

置，使短路電流分斷。如觸頭系統采用斷路器的單斷點或雙斷點旋轉式結構，雖然能夠大大提高短路電流分斷能力，但卻難以達到高操作頻率、高機械壽命、高電氣壽命要求，即不能滿足CPS 的整體性能要求。因此要提高采用雙斷點直動式觸頭系統的一體式/模塊化設計的CPS 產品，短路分斷能力必須在觸頭滅弧系統、檢測和保護、快速響應機構等關鍵技術方面進行深入研究。

1． 1 CPS 觸頭系統研究

由于電流產生磁場，因此載流導體之間也受電動力的作用。當電流通過觸頭時，電流線在接觸面附近發生收縮觸頭間會出現電動斥力，這是一種電流磁場作用下的電動力［2］。為了提高短

路分斷能力，達到更好的限流效果，在分斷短路電流時往往利用電動斥力來幫助觸頭斥開［3］。因此CPS 的觸頭系統采用動、靜觸頭之間由于電流線強烈收縮產生的節點斥力和平行導體間的電動斥力相結合的限流結構，動、靜觸頭結構如圖1 所示。靜觸頭設計成U 形結構，可使動觸頭導體和靜觸頭導體之間產生電動力; 動、靜觸頭接觸處由于電流線的強烈收縮也會產生電動力。以上電動力之和為觸頭系統的電動力。該電動力隨電流變化而變化，當合力大于觸頭壓力時，觸頭將會被斥開。

   由于CPS 除了要分斷短路電流外，還需頻繁接通和分斷正常或過載電流，因此觸頭參數的選擇是非常重要的。觸頭壓力小，則觸頭受電動力的影響容易被斥開。這有利于分斷短路電流，反之會容易使頻繁接通和分斷正常或過載電流時的觸頭發生彈跳，影響正常使用壽命。為此，必須對不同觸頭系統的結構和觸頭參數進行研究和分析，找出最優化的結構和觸頭參數。