CN101473393A - 断路器或线路保护开关 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种线路保护开关(10)或断路器(10′)，其中，在短路跳闸的情况下在接触断开时产生电弧(L)。当正在形成或刚好形成该电弧时，通过电弧分离轨道(34)使该电弧(L)分离成两个电弧(L1)，(L2)。

Description

断路器或线路保护开关
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的断路器或线路保护开关。因此，该断路器或者说该线路保护开关包括固定触点和为了闭合电路而可摆动到固定触点上的移动触点。此外，设置有一种装置，该装置使得移动触点在闭合的电路中出现短路电流的情况下再次从固定触点上摆动移开(为了切断电路，从而断开短路电流)。这种装置典型地包括具有冲击衔铁的电磁线圈。在移动触点从固定触点上摆动移开时形成电弧，而该电弧首先发生在固定触点和移动触点之间。通常设置有导轨，电弧则可以从移动触点跳跃到该导轨上。固定触点通过导电连线与灭弧室连接。在传统的断路器或线路保护开关中，电弧则利用一个端部从固定触点向灭弧室运动并利用另一个端部通过导轨同样也向灭弧室运动。该灭弧室由一系列金属板构成。电弧在灭弧室中分割成大量的微小电弧并最终瓦解。
背景技术
其形成伴随着高电压的下降的电弧起到限电器的作用。因为希望尽可能强地限制电流，所以在断路器中经常应用所谓的双断。在此提供了两个固定触点以及一个移动触点，该移动触点提供从一个固定触点到另一个固定触点的电连接，例如将固定触点设计为叉形结构。然后，在将移动触点从这两个固定触点上摆动移开时，则形成两个电弧，也就是说从一个固定触点到移动触点并进一步在电顺序上从移动触点到第二个固定触点。通过在将移动触点摆动移开时互不依赖地立刻形成的两个电弧的存在而产生了对电流的特别有效的限制。当线路保护开关应当具有高的额定电流范围和高转换容量时，则特别地应用双断。双断开关具有如下缺点，即由于必须提供具有附属电流路径的两个固定触点(其中，通常固定触点分别对应有一个灭弧室)，在相应的线路保护开关中提供相对受限制的空间。双断开关尤其在线路保护开关的宽度受到限制的地方引起空间方面的问题。
已知的是，个别的灭弧室不是由一系列同样大小的金属片构成，而是个别的金属片可以凸出。
发明内容
本发明的目的在于，根据权利要求1的前序部分对一种断路器或线路保护开关这样地进行改进，从而以特别有效的方式产生电流限制。
该目的由此实现，即提供一种电弧分离轨道，其在产生电弧的区域里使正在形成的或刚形成的电弧分离成两个电弧(这两个电弧当然电串联地工作)。
产生电弧的区域可以理解为限定可摆动的移动触点的区域。本发明使用了以下知识，即将电弧拆分成大量的微小电弧不仅在灭弧室中才是有意义的，而且在电弧被从其产生的区域中引出之前也是有意义的。因此，在电弧的产生和电弧到达灭弧室之间经过的时间不会如在现有技术中一样损失，而是通过分离为两个电弧，已经直接地或者立刻在产生电弧后进行电流限制。
如果电弧分离轨道包围产生电弧的区域，那么电弧分离轨道则可以特别理想地在该区域中起作用。所以电弧分离轨道优选地在一个端部设计为叉形结构，其中该叉形结构这样设置，即移动触点在从固定触点上摆动移开时摆动穿过叉形结构。通过该措施减轻了刚形成的电弧在移动触点摆动时发生的跳跃。可选地，电弧分离轨道可以通至移动触点的摆动区域下方。
即使在本发明中也坚持提供了灭弧室。电弧分离轨道优选地将两个电弧的每一个都引导至灭弧室。
为了实现该目的，可以一方面提出，即电弧分离轨道将灭弧室分成两个部分。然后，将第一个电弧引导至灭弧室的第一个部分和将第二个电弧引导至灭弧室的第二个部分。电弧分离轨道随之承担了在灭弧室中的隔板的作用。
可选地，电弧分离轨道可以将两个电弧引导至两个不同的灭弧室。在该实施例中可以特别提出，即电弧分离轨道并不设计成板形，而是向上弯曲的，以及一方面从第一个灭弧室向产生电弧的区域伸展和另一方面从该区域向第二个灭弧室伸展。
在一个优选的实施例中，电弧分离轨道如下可见：电弧分离轨道在两个相对的侧上具有金属表面，这些金属表面仅在一个部段上彼此电连接，更确切地说是仅在朝向产生电弧的区域延伸的电弧分离轨道的端部部段上彼此电连接。优选地，两个金属表面在端部部段的另一侧通过绝缘层相互分开。该实施例尤其可连同断路器或线路保护开关的基本结构来应用，该基本结构与现有技术没有区别或区别很小。所以固定触点可以通过导电连线与灭弧室连接并且导轨同样地与灭弧室连接。替代在现有技术中电弧分离轨道在固定触点与灭弧室相连的导电连线和导轨之间形成唯一的电弧，该电弧分离轨道(如其名字已经表达的那样)将该路段分成两个部分路段。电弧分离轨道的第一个金属表面朝向在固定触点和灭弧室之间的传导电连线，并且电弧分离轨道的第二个金属表面朝向导轨。以这种方式，可以在导电连线和第一个金属表面之间形成第一个电弧，并与之串联地在第二个金属表面和导轨之间形成第二个电弧。通过仅仅在产生电弧的区域中，也就是在电弧分离轨道的端部部段上将两个金属表面彼此导电连接，那么电流通过第一个金属表面流向端部部段并从该端部部段流向第二个金属表面(必须确保电连接，以便电串联地形成这两个电弧)。通过使电流流向电弧分离轨道的端部部段，那么就形成了环绕电弧分离轨道的磁场，该磁场促使这两个电弧的运动远离该端部部段，从而将电弧特别有效和快速地引导至灭弧室。
附图说明
接下来参照附图对本发明的优选的实施例进行说明，其中：
图1是从侧面穿过根据本发明的第一实施例的线路保护开关的示意性横截面图，
图2是以垂直于图1的视图的俯视图示出了图1的线路保护开关的一个截面，
图3-图6示出了不同状态中的图1的侧视图的截面，用以说明两个电弧的形成，
图7示出了第一种实施例的变体，
图8从侧面示出了根据本发明的第二实施例的线路保护开关的示意性横截面图。
具体实施例
图1示意性地从侧面以横截面图示出了线路保护开关10的基本部件。该线路保护开关10具有输入端接口12和输出端接口14。在图1所显示的闭合状态下，电流从接口12经过在其中形成有冲击衔铁18的电磁线圈16流至固定触点20。图中显示了移动触点22摆动到固定触点20上。该移动触点22通过绞合线24和双金属元件26与接口14连接。该双金属元件26在持续的过电流的情况下弯曲，并中断在接口12和14之间的连接。在短路电流的情况下也中断该连接，那么也就是说电磁线圈16引起冲击衔铁18朝向移动触点22的移动，该移动触点就从固定触点20上摆动离开。
在移动触点22和固定触点20之间的电连接断开时，也就是在移动触点22摆动离开时，在移动触点22和固定触点20之间形成电弧。该电弧通常从移动触点22跳跃到导轨28上。该导轨28与灭弧室30连接。移动触点22也通过导电连线32与灭弧室30连接。在现有技术中不存在其它元件，从而电弧在从移动触点22跳跃到导轨28上之后利用其一个端部沿导轨28移动，和同时利用其另一个端部从固定触点20沿导电连线32移动。
然而，在图1中所示出的根据本发明的实施例中不形成导向至灭弧室30的唯一的电弧。其原因在于提供有电弧分离轨道34，该电弧分离轨道从灭弧室30出发并通入到移动触点22的摆动区域中。
图2示出在该摆动区域上的俯视图。图1中的线路保护开关10在图2中以在图1的右侧所见的角度示出。在图2中可看到画有阴影的固定触点20以及在处于固定触点前面的可摆动的移动触点22，其中以36标出形成实际电接触的接触面。如在图2中所见，电弧分离轨道34终止于叉形结构。当前所显示是U-形，然而其原则上也可能是任一其它形状，例如是V-形。叉形结构能够实现，即移动触点22可以摆动穿过电弧分离轨道34。换句话说，叉形结构可以部分地将包围移动触点22，而不影响其摆动性。
在图3至6中示出，在本发明的情况下电弧如何形成。分别示出了来自于根据图1的侧视图的截面。
在图3中，移动触点22还接触了固定触点20。现在假设刚好流过短路电流，其在图3中示意性地示出。由于短路电流，电磁线圈16使冲击衔铁18朝向移动触点22移动，并且移动触点22完全从固定触点20上摆动移开，这如同在图4至6中所示的，其中该移动触点最后到达根据图6的终点位置。在移动触点22从固定触点20上脱离后立刻产生电弧L。移动触点22摆动穿过电弧分离轨道34的叉形结构的端部(比较图2)。由此，电弧跳跃到电弧分离轨道34上，其中，该电弧分离轨道将形成的电弧L分离成两个部分，也就是第一个电弧L1和第二个电弧L2。电弧分离轨道34设计为板，其两个表面38和40是金属的。这两个金属表面38和40在电弧分离轨道34的端部部段上、也就是在图2的叉形结构的区域中相互电连接。在图4中以标号42标出该电连接。因此，电弧L1(图5)形成于固定触点20和第一个金属表面38之间。随后，电流流过金属表面38和电连接42，并且从金属表面40出发产生通向移动触点22的电弧L2。该第二个电弧L2最后跳跃到导轨28上，见图6。替代于在现有技术中在从固定触点20到导轨28的路段上只形成唯一的电弧，而是电弧分离轨道34引起形成两个电弧L1和L2。电弧L1和L2是电串联的，那么通过金属表面38、通过电连接42以及通过金属表面40实现电流连接。通过在图6中利用阴影示出的电流可以看到，电流在电弧分离轨道34上以U-形流过。因此形成围绕电弧分离轨道34自由端的磁场，并且该磁场将电弧L1和L2在朝向灭弧室30(图1)的方向上挤压，在图6中也就是向左下方。
在图7中示出了在图1中示出的第一个实施例的变体。与根据图1的实施例不同的是，电弧分离轨道134直接终止于灭弧室130之前，因此该灭弧室可以如传统的灭弧室一样制造。因为电弧分离轨道134被直接引导至灭弧室130之前，所以电弧L1和L2跳跃到灭弧室130。因此该电弧与在根据图1的实施例的情况下相比基本上是同样的情况。
在图8中示出了相对于在图1中示出的本发明的第一个实施例的一个变体。在图1的实施例中，电弧分离轨道34被设计为板状的并且灭弧室30被分成两个部分，而根据图8的实施例超越了这种形式。替代将灭弧室分成两个部分，两个灭弧室设置在线路保护开关10′中的不同位置上。第一个灭弧室30′在此通过电弧分离轨道34′的金属部分38′封闭。第二个灭弧室30＂通过金属部分40′封闭。电弧分离轨道34′与图1中的电弧分离轨道34相比较在一定程度上是向上弯曲的。此外根据图8的布局在一定程度上源自于向另一个方向翻转根据图1的布局，这至少涉及该示意图。其余的部件基本上没有变化，即使是如所示的在另外的位置上放置的情况下。在此，电弧分离轨道34′也应该在移动触点22的摆动区域设计为叉形结构，从而使该移动触点在其摆动的情况下不受阻碍。如果发生与短路电流相关联的摆动，那么在固定触点20和表面38′之间形成第一个电弧。该第一个电弧被引导至灭弧室30′。在导轨28′和电弧分离轨道34′的金属表面40′之间形成第二个电弧并且被引导至灭弧室30＂。
在现有技术中，在唯一的电弧在形成中或在其刚形成时将该唯一的电弧拆分成以所述的形式的两个电弧则是未知的。已知的仅仅是，通过开头所述的双断开关产生出串联的两个分离的电弧。在此提供两个固定触点和一个移动触点，该移动触点摆动到两个固定触点。所述发明尽管在应用单断开关的情况下也能够产生两个电弧。由此与双断开关相比产生了优点。根据本发明的具有电弧分离轨道的单断开关的最大优点是，与双断开关相比单断开关具有更低的损耗功率和与之相联系的与传统的单断开关相比的更高的转换容量。该更高的转换容量由此实现，即如在双断开关时一样在电弧进入灭弧室之前已经存在两个电弧，因此两倍的电弧电压在进入灭弧室之前已经确保了更好的电流限制。另一个优点是单断开关(具有电弧分离轨道)相对于双断开关具有更小的空间需求。特别是，灭弧室30，130，30′和30＂可以分别充分利用全部的设备宽度。对于在线路保护开关10或者说10′中的电流路径(见例如12和14)来说，同样也有足够的空间供使用。然而，不仅在与双断开关相比较的情况下可以获得根据本发明的优点，而且在双断开关的情况下也是可以的，其中，将一个或如有必要的话也可能是两个电弧分离轨道的提供作为附加措施看待。如果在本发明中使用双断开关，那么就形成四个电弧。

Claims (8)

1.一种断路器或线路保护开关(10，10＇)，具有固定触点(20)和为了闭合电路而可摆动到所述固定触点(20)上的移动触点(22)，以及具有装置(16，18)，所述装置使得所述移动触点(22)在闭合的电路中出现短路电流的情况下再次从所述固定触点(20)上摆动移开，其中，在摆动移开时形成电弧(L)，其特征在于一种电弧分离轨道(34，34＇)，所述电弧分离轨道在产生电弧的区域(图2)里使正在形成的或刚好形成的电弧(L)分离成两个电弧(L1，L2)。
2.根据权利要求1所述的断路器或线路保护开关(10，10＇)，其特征在于，所述电弧分离轨道(34)在一个端部设计为叉形结构(图2)，其中，所述移动触点(22)在从所述固定触点(20)上摆动移开时摆动穿过所述叉形结构。
3.根据权利要求1所述的断路器或线路保护开关(10，10＇)，其特征在于，所述电弧分离轨道在所述移动触点从所述固定触点摆动移开时所占据的区域的下方终止。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的断路器或线路保护开关(10，10＇)，其特征在于，所述电弧分离轨道(34，34＇)将每个电弧(L1，L2)引导至灭弧室(30，30＇，30＂)。
5.根据权利要求4所述的断路器或线路保护开关(10)，其特征在于，所述电弧分离轨道(34)将灭弧室(30)分成两个部分，其中，将第一个电弧(L1)引导至所述灭弧室(30)的第一个部分并将第二个电弧(L2)引导至所述灭弧室的第二个部分。
6.根据权利要求4所述的断路器或线路保护开关(10＇)，其特征在于，所述电弧分离轨道(34＇)将两个所述电弧引导至两个不同的灭弧室(30＇，30＂)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的断路器或线路保护开关(10，10＇)，其特征在于，所述电弧分离轨道(34)在两个相对侧上具有金属表面(38，40)，所述金属表面通过绝缘层相互分开且只在端部部段(42)上彼此导电连接，所述端部部段朝向产生所述电弧的区域延伸。
8.根据权利要求7所述的断路器或线路保护开关(10)，其特征在于，所述固定触点(20)通过导电连线(32)与灭弧室(30)连接，以及所述电弧分离轨道(34)的第一个金属表面(38)朝向所述导电连线(32)，并且导轨(28)同样也和灭弧室(30)连接，并且所述电弧分离轨道(34)的第二个金属表面(40)朝向所述导轨(28)，从而在所述导电连线(32)和所述第一个金属表面(38)之间形成第一个电弧(L1)，并且与之串联地在所述第二个金属表面(40)和所述导轨(28)之间形成第二个电弧(L2)，并且将所述两个电弧分别地引导至灭弧室(30)。
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