CN101546681B - 低压断路器 - Google Patents

Abstract

一种低压断路器，属于低压电器技术领域。包括外壳和设在外壳中的触头系统、脱扣系统以及灭弧机构，所述灭弧机构包括一对灭弧栅片支架和叠层栅片，所述触头系统包括上触头和下触头，特点是所述灭弧机构还包括有一引弧板和一绝缘装置，所述引弧板的一端延伸到灭弧室的上方且还对应于上触头的运动轨迹的外侧，另端与脱扣系统电连接，所述绝缘装置直接结合在引弧板上或者设置在下触头上。优点：能保护上触头，使断路器的电气寿命得到显著提高，又由于引弧板伸展到灭弧室的上方，从而有利于电弧进入灭弧室，使断路器的分断能力得到提高。

Description

低压断路器

技术领域

本发明属于低压电器技术领域，具体涉及一种限流式的并且具有引弧部件的低压断路器。

背景技术

前述的限流式的并且具有引弧部件的低压断路器在配电线路中所起是分断和接通电路，更具体地讲，通过触头系统的一对可分离的触头对的闭合或分离实现对线路的接通或断开来保护线路和设备。当在线路出现异常故障时，例如短路时，由触头对的分离而快速地分断线路，以避免设备损坏。如业界周知之理，在载流情况下触头分离会产生电弧，尤其是在断开短路大电流时，电弧的能量大，对触头的烧蚀严重，从而一方面降低了触头的使用寿命，另一方面因触头材料的蒸发而使灭弧室的绝缘性能降低。因此，电弧的弧根能否快速地从触头上转移，不仅决定了低压断路器的分断(也称开断)能力高低，而且决定了触头的使用寿命，也就是说对断路器的分断能力和寿命至关重要。

图6所示为已有技术中的低压断路器的触头系统的示意图，触头系统1包括上、下触头11、12，在上触头11的前端构成有一朝灭弧室(也称灭弧机构，以下同)方向延伸的第一引弧角111，在下触头12的前端同样地构成有一朝灭弧室方向延伸的第二引弧角121，当断路器开断大电流时，上触头11朝着图中由实线所示意的箭头方向斥开，斥开时产生的电弧弧根由图中以虚线示意的箭头方向转移到第一、第二弧角111、121，减少电弧对上、下触头11、12的烧蚀。然而由于受断路器灭弧室的限制，上述结构形式对下触头12的保护较为有利，实践证明对上触头11的保护不具有良好的效果。因为由于下触头12通常是固定的，并且位于灭弧室的下方，所以下触头12上的第二引弧角121的延长程度可以一直延长到灭弧室的底部，从而使下触头12上的电弧弧根容易地转移到灭弧室底部，避免下触头12被电弧烧蚀，并且第二引弧角121能体现出加速电弧进入灭弧室的良好作用。但是，对于上触头11而言，由于上触头11是动态的并且活动范围大，第一引弧角111无法象第二引弧角121那样不受制约地延长，也就是说上触头11客观上受到灭弧室的限制而难以使其上的第一引弧角111设计到足够的长度，因此电弧弧根即使转移后仍然会在上触头11的附近燃烧，从而对上触头11的寿命不利，并且由于电弧弧根不能有效转移，对灭弧性能也同时产生影响。

中国发明专利申请公开号CN101236865A公开了一种低压断路器的触头系统，该专利申请技术方案的建树在于：当上、下触头斥开时，能使电弧迅速拉长，利用增长的电弧电压抵销电源电压，达到限制短路电流的增长的效果，尤其能将下触头的触头表面上的电弧迅速转移，避免电弧在下触头燃烧，从而得以保障断路器具有良好的开断能力，因为能避免下触头的触头材料的蒸发对灭弧室的绝缘性能产生影响。显见，该技术方案同样仅有助于对下触头的保护，对上触头并不起到理想的保护作用。

鉴上，如何将上触头表面的电弧弧根迅速而有效地转移始终是业界关注并且期取解决的技术问题，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的任务在于提供一种能使上触头表面的电弧弧根迅速转移而藉以保障断路器的分断能力和使用寿命的低压断路器。

本发明的任务是这样来完成的，一种低压断路器，包括外壳和设在外壳中的触头系统、脱扣系统以及灭弧机构，所述灭弧机构包括一对彼此对置的用于构成灭弧室的灭弧栅片支架和位于一对灭弧栅片支架之间的并且定位于一对灭弧栅片支架上的叠层栅片，所述触头系统包括一与所述的脱扣系统电连接的并且在闭合与断开位置之间运动的上触头和位于所述灭弧室的底部的并且与上触头相对应的下触头，特征在于：所述的灭弧机构还包括有一用于将所述的上触头在断开时所产生的电弧转移的引弧板和一用于保障引弧板与所述的下触头之间构成电气绝缘的绝缘装置，所述引弧板的一端延伸到所述的灭弧室的上方并且还对应于所述上触头的运动轨迹的外侧，另一端与所述的脱扣系统电连接，所述的绝缘装置直接结合在所述引弧板上或者设置在所述的下触头上。

在本发明的一个具体的实施例中，所述的引弧板朝向所述灭弧室的一端构成有第一、第二引弧面，其中，第一引弧面位于第二引弧面的下方并且与所述的上触头的运动轨迹的外侧相对应，而第二引弧面伸展到对应于所述的灭弧室的上方，其中：第一引弧面的下方的两侧各延伸有一支承臂，一对支承臂彼此并行并且相互之间构成有一长槽，引弧板朝向所述的脱扣系统的一端延伸并且构成有一过渡板，在过渡板的尾部构成有一电连接头，该电连接头与所述的脱扣系统电连接；所述的绝缘装置为绝缘支座、绝缘漆、绝缘薄膜中的任意一种或者其结合，其中，绝缘漆或绝缘薄膜直接结合在所述的引弧板上，而绝缘支座设在所述的与上触头相对应的下触头上。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述的绝缘薄膜为阻燃绝缘纸或阻燃绝缘带。

在本发明的还一个具体的实施例中，所述的绝缘支座由绝缘支座本体和支承套组成，支承套套置在所述的下触头上，并且位于所述的灭弧室的下部，在支承套的长度方向的中部开设有与下触头相通的下腔头腔，所述的绝缘支座本体与支承套相配合，在绝缘支座本体上构成有一用于供所述上触头运动的并且与所述的下触头腔相对应的上触头腔，上触头腔的一对腔壁向上延设构成有一对隔板，并且绝缘支座本体的一端还构成有一对托脚，该对托脚与所述的一对隔板的端面之间构成有一嵌槽，以及在绝缘支座本体的长度方向的两侧各构成有一引弧板座，所述的第一引弧面插设在所述的嵌槽上，并且由所述的一对托脚限位，所述的一对隔板伸入到所述的长槽中并且探出于长槽，所述的一对支承臂位于所述的一对引弧板座上。

在本发明的再一个具体的实施例中，所述的引弧板为导电材料制成的金属板。

在本发明的进而一个具体的实施例中，所述的第二引弧面是倾斜的。

在本发明的更而一个具体的实施例中，所述的叠层栅片包括一组短栅片和一组长栅片，其中：一组长栅片位于一组短栅片的下部。

本发明所公开的技术方案的优点：当触头系统的上触头在电动力作用下相对于下触头斥开时，上触头表面的电弧能够有效转移到引弧板上，由于引弧板是与断路器的脱扣系统电连接的，因此短路电流可绕过上触头形成通路，使上触头隔离在短路回路外，从而不会有烧损上触头的电弧，因此能有效地保护上触头，使断路器的电气寿命得到显著提高，又由于引弧板伸展到灭弧室的上方，从而有利于电弧进入灭弧室，使断路器的分断能力得到提高。

附图说明

图1为本发明的低压断路器的示意图。

图2为本发明的灭弧机构与触头系统相配合的第一实施例结构图。

图3为本发明的灭弧机构与触头系统相配合的第二实施例结构图。

图4为本发明的灭弧机构与触头系统相配合的第三实施例结构图。

图5为本发明的触头系统的上、下触头分断时的示意图。

图6为已有技术的触头系统的上、下触头分断时的示意图。

具体实施方式

为了使专利局的审查员尤其是公众能充分了解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面结合附图对本发明的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本发明构思作形式而非实质的变化都应当视为本发明的保护范围。

实施例1：

请见图1和图2，首先参见图1，给出了公知的低压断路器，该断路器包括外壳2和设置在外壳2上的触头系统1、脱扣系统3以及由一对灭弧栅片支架41、灭弧室42和叠层栅片43构成的灭弧机构4。请重点参见图2，触头系统1(也称触头机构)包括一个通过软连接导线112与前述的脱扣系统3电连接的上触头11和位于灭弧室42的底部的并且与上触头11相对应的下触头12，如业界所知之理，上触头11是通过转轴113与低压断路器的操作机构联结的。

作为本发明的技术方案的技术要点，对已有技术中的灭弧机构4还赋予了即增设了一枚引弧板44，图2所示意的是优选的而非绝对限于的引弧板44的结构。引弧板44采用导电材料并且优选采用模具加工成形，例如用金属板如不锈钢板冲压加工成形。在引弧板44所朝向灭弧室42的一端形成有一表面优选为倾斜的弯折部，藉由该弯折部构成为第二引弧面442，与第二引弧面442相接镶的部位进而弯折构成为第一引弧面441，该第一引弧面441既可以与第二引弧面442之间构成垂直，也可以略以倾斜，本实施例选择后者。第一引弧面441对应于前述的上触头11的运动轨迹的外侧，也就是说与上触头11在断开时的运动方向相对应。在第一引弧面441的基部的对应两侧各延伸有一支承臂443，本实施例将一对支承臂443各构成为倾斜状态，一对支承臂443之间的缺失部构成为长槽4431，在一对支承臂4431的基部的衔接部位的居中处向脱扣系统3的方向进而延伸构成有一过渡板444，并且在过渡板444的末端构成有一用于与脱扣系统3电连接的电连接头4441。

请继续见图2，作为本发明的第一个实施例，将构成灭弧机构4的旨在保障引弧板44与下触头12之间形成电气绝缘的绝缘装置选用绝缘支座45，绝缘支座45由绝缘支座本体451和支承套452构成，绝缘支座本体451既可以与支承套一体制作，也可以分开制作，形成彼此独立的部件，本实施例选择后者，毫无疑问，绝缘支座本体451和支承套452优选采用塑料制作。支承套452套置在(也可称罩置在)下触头12上，并且在支承套452的长度方向的居中部位开设一道与下触头12相通的下触头腔4521，该下触头腔4521的不言而喻的作用是为上触头11与下触头12的接触提供通道。绝缘支座本体451搭载在支承套452上，搭载方式在本发明中虽不需进行限定，但优选采用榫卯形式使绝缘支座本体451与支承套452实施联结。在绝缘支座的长度方向的中部构成有一上触头腔4511，该上触头腔4511显然是用来供前述的触头系统1的上触头11的运动提供通道的，因而无疑地，该上触头腔4511是与具有第二引弧角121(图2示)的下触头12相对应的，更具体地讲，与前述的支承套452上的下触头腔4521相对应。上触头腔4511的对应腔壁向上延伸构成有一对隔板4512，并且在绝缘支座本体451的前端即朝向灭弧室42的一端构成有一对犹如指状的托脚4513，该对托脚4513与前述的一对隔板4512的端面之间形成有嵌槽4514，嵌槽4514的宽度与第一引弧面441的厚度相适应。此外，在绝缘支座本体451的长度方向的两侧，更具体地讲在对应于前述的一对隔板4512的基部的外侧部位各构成有一引弧板座4515，引弧板座4515构成为倾斜状，倾斜程度与前述的支承臂443的倾斜程度相匹配。显然，一对引弧板座4515犹如一对肩膀的效应而起到扛住一对支承臂443。当第一引弧面441插入于嵌槽4514以及一对支承臂443搁置于一对引弧板座4515上后，便实现了将整个引弧板44搭载于绝缘支座本体451上，而前述的过渡板444犹如辫子般或称尾巴般的效应处于绝缘支座尾端端面外，以便供电连接头4441与脱扣系统3电连接。前述的绝缘支座本体451携引弧板44并且通过支承套452而设置在下触头12上。依据常识，为了使上触头11与下触头12的闭合，前述的下触头腔4521不仅与下触头12相对应，而且还必须与上触头腔4511相对应。

仍请见图2，作为构成灭弧机构4的叠层栅片43包括一组短栅片431和一组长栅片432，其中，一组长栅片432在灭弧室42中的位置是位于一组短栅片431的下方，这里所称的长栅片432的长的概念是指每一枚长栅片432各具有一对栅片腿4321，而每枚短栅片431则无栅片腿。长、短栅片432、431各自由其上的嵌脚嵌置对彼此并行地对置的一对灭弧栅片支架41上的栅片脚嵌孔411中。前述的下触头12位于灭弧室42的底部。

实施例2：

请见图3，在本实施例中，选择绝缘漆46充任绝缘装置，绝缘漆46在引弧板44的板体上所处的位置是引弧板44的板体所对应于灭弧室42的部位，即如图所示的一对支承臂443和过渡板444的一部分的部位。依据专业常识，在第一、第二引弧面441、442的部位是不允许覆盖绝缘漆46的，否则会失去引弧作用。又，如果除第一、第二引弧面441、442外对引弧板44的其余部位均覆盖绝缘漆46，那么当然是可行的，这里所讲的其余部位包括一对支承臂443、过渡板444的全部和电连接头4441，但考虑到节约原则，由于一对支承臂443是对应于灭弧室42的，因此必须覆盖绝缘漆46，而过渡板444及连接头4441可不必覆盖绝缘漆46。上面所讲的覆盖的概念是指将绝缘漆46以浸渍方式或用工具涂布方式或以其它类似的方式直接结合到引板板44上。可见，本实施例无须采用实施例1那样的由绝缘支座本体451与支承套452所构成的绝缘支座45来充任绝装置，其余均同对实施例1的描述。

实施例3：

请见图4，选择绝缘薄膜47担当绝缘装置的职责，在本实施例中，使用阻燃绝缘带充任绝缘薄膜47，缠包在引弧板44的一对支承臂443和过渡板444(过渡板444的一部分)上。同例本实施例不需要象实施例1那样使用由绝缘支座本体451与支承套452所构成的绝缘支座45来充任绝缘装置，其余均同对实施例2的描述。

实施例4：

图略，绝缘薄膜47采用阻燃绝缘纸，缠包到引弧板44的一对支承臂443和过渡板444上，其余均同对实施例2的描述。

申请人在实施例2至4中虽然仅仅例举了用绝缘漆46、阻燃绝缘纸和阻燃绝缘带，但并不排斥其它相等效的绝缘薄膜。又，如果将实施例1的绝缘装置与实施例2-4中的任意一种绝缘装置兼用即同时使用，则同样是可以的，如果出现这种情形，则应当无疑地视为属于本发明所提供的并且主张权利保护的范围；及，在采用由实施例2-4所例举的绝缘装置时，即用绝缘漆46或绝缘薄膜47充任绝缘装置时，对引弧板44的结构可以出现变化，例如并不需要使引弧板44具备一对支承臂443，而只需一个支承臂443即可，当只有一个支承臂443时，那么该支承臂443优选处在第一引弧面441的中间位置或者偏一侧，只要确保不影响上触头11的运动。

请见图5并且结合图2至图4中的任一附图，申请人叙述本发明触头系统1的上、下触头11、12分断时的情形。当断路器即低压断路器分断故障电流时，由故障电流所产生的电动力同时作用上、下触头11、12上，于是上触头11被迅速斥开，向着图5中由箭头所示意的运动轨迹方向运动，从而使图5所示意的电弧5迅速拉长，利用增长的电弧电压抵销电流电压，达到限制短路电流增长的效果，使断路器的开断能力获得提高。

在上述过程中，上触头11在电动力作用下向上运动，上触头11的工作面114(图5示)向前述的位于上触头11的运动轨迹外的引弧板44的第一引弧面441迅速靠近，当运动到距离第一引弧面441足够近时，上触头11表面的电弧弧根在吹弧力的作用下被转移到引弧板44上，由于引弧板44是通过其过渡板444的电连接头4441与脱扣系统3电连接的，因此短路电流可绕过上触头11形成通路，上触头11被隔离在短路回路外，也就不存在有烧损上触头11的电弧，因而有效地降低了上触头11的电磨损，使断路器的电气寿命得以提高；又，由于引弧板44的第二引弧面442位于灭弧室42的上方，因此有利于电弧进入灭弧室42的叠层栅片43，使断路器的分断能力得到提升。

Claims (6)

1.一种低压断路器，包括外壳(2)和设在外壳(2)中的触头系统(1)、脱扣系统(3)以及灭弧机构(4)，所述灭弧机构(4)包括一对彼此对置的用于构成灭弧室(42)的灭弧栅片支架(41)和位于一对灭弧栅片支架(41)之间的并且定位于一对灭弧栅片支架(41)上的叠层栅片(43)，所述触头系统(1)包括一与所述的脱扣系统(3)电连接的并且在闭合与断开位置之间运动的上触头(11)和位于所述灭弧室(42)的底部的并且与上触头(11)相对应的下触头(12)，特征在于：所述的灭弧机构(4)还包括有一用于将所述的上触头(11)在断开时所产生的电弧转移的引弧板(44)和一用于保障引弧板(44)与所述的下触头(12)之间构成电气绝缘的绝缘装置，所述引弧板(44)的一端延伸到所述的灭弧室(42)的上方并且还对应于所述上触头(11)的运动轨迹的外侧，另一端与所述的脱扣系统(3)电连接，所述的绝缘装置直接结合在所述引弧板(44)上或者设置在所述的下触头(12)上。

2.根据权利要求1所述的低压断路器，其特征在于所述的引弧板(44)朝向所述灭弧室(42)的一端构成有第一、第二引弧面(441、442)，其中，第一引弧面(441)位于第二引弧面(442)的下方并且与所述的上触头(11)的运动轨迹的外侧相对应，而第二引弧面(442)伸展到对应于所述的灭弧室(42)的上方，其中：第一引弧面(441)的下方的两侧各延伸有一支承臂(443)，所述一对支承臂(443)彼此并行并且相互之间构成有一长槽(4431)，引弧板(44)朝向所述的脱扣系统(3)的一端延伸并且构成有一过渡板(444)，在过渡板(444)的尾部构成有一电连接头(4441)，该电连接头(4441)与所述的脱扣系统(3)电连接；所述的绝缘装置为绝缘支座(45)、绝缘漆(46)、绝缘薄膜(47)中的任意一种，其中，绝缘漆(46)或绝缘薄膜(47)直接结合在所述的引弧板(44)上，而绝缘支座(45)设在所述的与上触头(11)相对应的下触头(12)上。

3.根据权利要求2所述的低压断路器，其特征在于所述的绝缘支座(45)由绝缘支座本体(451)和支承套(452)组成，支承套(452)套置在所述的下触头(12)上，并且位于所述的灭弧室(42)的下部，在支承套(452)的长度方向的中部开设有与下触头(12)相通的下触头腔(4521)，所述的绝缘支座本体(451)与支承套(452)相配合，在绝缘支座本体(451)上构成有一用于供所述上触头(11)运动的并且与所述的下触头腔(4521)相对应的上触头腔(4511)，上触头腔(4511)的一对腔壁向上延伸构成有一对隔板(4512)，并且绝缘支座本体(451)的一端还构成有一对托脚(4513)，该对托脚(4513)与所述的一对隔板(4512)的端面之间构成有一嵌槽(4514)，以及在绝缘支座本体(451)的长度方向的两侧各构成有一引弧板座(4515)，所述的第一引弧面(441)插设在所述的嵌槽(4514)上，并且由所述的一对托脚(4513)限位，所述的一对隔板(4512)伸入到所述的长槽(4431)中并且探出于长槽(4431)，所述的一对支承臂(443)位于所述的一对引弧板座(4515)上。

4.根据权利要求1或2所述的低压断路器，其特征在于所述的引弧板(44)为导电材料制成的金属板。

5.根据权利要求2所述的低压断路器，其特征在于所述的第二引弧面(442)是倾斜的。

6.根据权利要求1所述的低压断路器，其特征在于所述的叠层栅片(43)包括一组短栅片(431)和一组长栅片(432)，其中：一组长栅片(432)位于一组短栅片(431)的下部。

Images