控制与保护开关电器( Control and Protective Switching Device，CPS) 作为一种多功能电器，能够接通、承载和分断正常条件下包括规定的运行过载条件下的电流，且能够在规定时间内承载并分断规定的非正常条件下的电流，如短路电流［1］。一体式或模块化设计的CPS，通常使用一套触头系统和控制系统，可以有效解决接触器和短路保护装置的协调配合问题。但是由于要同时兼顾断路器和接触器的功能，因此触头系统必须同时满足断路器的高短路分断能力以及接触器的高操作频率、高机械寿命、高电气寿命的要求。现有产品中一体式/模块化CPS 的设计大多采用类似接触器的触头系统形式，即触头系统采用双断点桥型触头。大电流时利用电动斥力将触头斥开，瞬动脱扣机构使操作机构完成脱扣并操动到断开位

置，使短路电流分断。如触头系统采用断路器的单断点或双断点旋转式结构，虽然能够大大提高短路电流分断能力，但却难以达到高操作频率、高机械寿命、高电气寿命要求，即不能满足CPS 的整体性能要求。因此要提高采用双断点直动式触头系统的一体式/模块化设计的CPS 产品，短路分断能力必须在触头灭弧系统、检测和保护、快速响应机构等关键技术方面进行深入研究。

1． 1 CPS 触头系统研究

由于电流产生磁场，因此载流导体之间也受电动力的作用。当电流通过触头时，电流线在接触面附近发生收缩触头间会出现电动斥力，这是一种电流磁场作用下的电动力［2］。为了提高短

路分断能力，达到更好的限流效果，在分断短路电流时往往利用电动斥力来帮助触头斥开［3］。因此CPS 的触头系统采用动、静触头之间由于电流线强烈收缩产生的节点斥力和平行导体间的电动斥力相结合的限流结构，动、静触头结构如图1 所示。静触头设计成U 形结构，可使动触头导体和静触头导体之间产生电动力; 动、静触头接触处由于电流线的强烈收缩也会产生电动力。以上电动力之和为触头系统的电动力。该电动力随电流变化而变化，当合力大于触头压力时，触头将会被斥开。

   由于CPS 除了要分断短路电流外，还需频繁接通和分断正常或过载电流，因此触头参数的选择是非常重要的。触头压力小，则触头受电动力的影响容易被斥开。这有利于分断短路电流，反之会容易使频繁接通和分断正常或过载电流时的触头发生弹跳，影响正常使用寿命。为此，必须对不同触头系统的结构和触头参数进行研究和分析，找出最优化的结构和触头参数。