CN102315056B - 用于塑壳断路器的灭弧机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于塑壳断路器的灭弧机构，所述灭弧机构包括在垂直方向上彼此堆叠的多个灭弧栅片以及用于支撑所述灭弧栅片的支撑板，并且每个灭弧栅片包括：U形板部，其由铁磁性材料制成，并且具有两个支腿部；多个支撑突出部，其从所述U形板部侧向地延伸出以便与所述U形板部齐平，从而使得所述U形板部连接至用于支撑的所述支撑板；以及多个弯曲部，其以在垂直方向上弯曲分别从所述支腿部延伸出，以便使在彼此堆叠的相邻的灭弧栅片之间的空隙最小化，从而加强用于将在所述灭弧室内产生的电弧引向所述灭弧栅片的力。

Description

用于塑壳断路器的灭弧机构

技术领域

本说明书涉及一种塑壳断路器，并且尤其涉及一种用于塑壳断路器的灭弧机构。

背景技术

在低电压电力系统中，塑壳断路器起到保护电力负载和设备免于故障电流的作用，该故障电流比额定电流大百分之几十至百分之几百。故障电流通常包括过电流和短路电流。当这种故障电流流动超出基准值时，断路器将电路断开。特别是，当短路电流在电路中流动时，基于设备性能，保守估计为几百安培至几万安培的短路电流在电路中流动。此时，塑壳断路器工作以断开(中断)电路。当塑壳断路器由于这种短路电流而工作时，塑壳断路器内的触头(即，活动触头和固定触头)分离，同时电路断开，并且在触头之间产生电弧。即使在触头完全分离后，所产生的电弧仍然会在触头之间存在几ms(毫秒)。电弧具有热度和压力，这会导致塑壳断路器的机械损坏。这种机械损坏直接关系到进行输电线安装和维护的操作人员的安全。

塑壳断路器的操作时间(即，触头机械分离的时间)大约是2ms～3ms，并且在电弧产生后直到灭弧所需的时间大约是5ms至10ms。因此，中断塑壳断路器中的短路电流所需的时间可以表示为塑壳断路器的机械操作时间和灭弧所需时间之和。因此，如果电弧被快速熄灭，则可以减少塑壳断路器的短路中断时间，这可以显著地减少塑壳断路器的电气损坏/机械损坏。

因此，已经积极地进行了许多关于减少机械操作时间和快速灭弧方法的研究，以便使因这种短路电流导致的塑壳断路器的机械损坏/电气损坏最小化。特别是，正进行着诸如塑壳断路器的内部结构、可耐电弧热的材料等的多种研究，在塑壳断路器的内部结构中，为了快速灭弧在触头的前方装有灭弧栅片，从而增加电弧电压和流动速度，因此进行有效地灭弧。

作为通常用于灭弧的有代表性的装置，广泛使用的是作为多个灭弧栅片的组件的灭弧室。而且，为了相对于所产生的电弧提高驱动力(即，提高熄灭速度)，考虑到电磁影响有必要最优化栅片的形状。

在下文中，将参照图1至图3给出现有技术的用于塑壳断路器的灭弧机构的示例的描述。

如图1所示，根据现有技术的用于塑壳断路器的灭弧机构可包括灭弧机构组件100。灭弧机构组件100可包括彼此堆叠的多个灭弧栅片10，以及用于支撑多个灭弧栅片10的一对支撑板20。参照图2，每个灭弧栅片10可包括：如字母“U”形的板部10a，其由铁磁性物质制成；以及支撑突出部10b，其从相应的板部10a的两侧延伸出。每个支撑板20可包括多个栅片插孔(未给出附图标记)，灭弧栅片10的支撑突出部10b分别插入到栅片插孔内。图1示出了灭弧栅片10的支撑突出部10b插入到相应的栅片插孔内。

如图1所示，灭弧机构组件100被安装成使得固定接触器40的触头40a和活动接触器30的触头30a位于板部10a的两个支腿部之间。因此，固定接触器40的固定触头40a固定在灭弧机构组件100的多个板部10a的两个支腿部之间，而活动接触器30的活动触头30a位于多个板部10a的两个支腿部之间，以便可移动至与固定接触器40的固定触头40a接触的位置或者移动至与固定接触器40的固定触头40a分离的位置。

同时，使用电磁场分析模拟程序来模拟根据现有技术的用于塑壳断路器的灭弧机构以检查洛伦兹力，在假定有10000A(安培)的直流电流在弧柱中流动的条件下，该洛伦兹力由铁磁性材料制成的灭弧栅片10沿着朝向灭弧栅片10的方向施加于弧柱上。

这种洛伦兹力可以由以下等式(1)表示。

F_z＝B_xl_yL---------(1)

在等式(1)中，F_z表示洛伦兹力，其由如图1所示的由铁磁性材料制成的灭弧栅片10沿着朝向灭弧栅片10的方向施加于弧柱上，B_x表示由弧柱形成的磁通量，l_y表示弧柱的电流，L表示在断开操作时的活动触头30a和固定触头40a之间的距离(断开距离)，也就是活动触头30a和固定触头40a彼此分离达到的距离。

根据由模拟程序基于等式(1)所得出的模拟结果，可以发现：在假定有10000A的直流电流在弧柱中流动时，弧柱在朝向灭弧栅片10的方向上受到大约120N(牛顿)的洛伦兹力的影响。

也就是说，在用于现有技术的塑壳断路器的灭弧机构中，弧柱在大约120N的力的作用下朝向灭弧栅片10移动。为通过减少电弧移动的时间来进一步减少灭弧时间，应当施加更强的力来移动弧柱。

发明内容

因此，详细描述的方案提供了一种用于塑壳断路器的灭弧机构，其能够通过施加比现有技术中的洛伦兹力更强的洛伦兹力，更快地熄灭在灭弧机构中产生的弧柱。

正如在此所具体化和广泛地描述的，为实现这些和其它的优势并且根据本说明书的目的，提供了一种用于塑壳断路器的灭弧机构，所述灭弧机构包括在垂直方向上彼此堆叠的多个灭弧栅片以及用于支撑所述灭弧栅片的支撑板，从而形成灭弧室，其中每个灭弧栅片包括：

U形板部，其由铁磁性材料制成，并且具有两个支腿部；

多个支撑突出部，其从所述板部侧向地延伸出以便与所述板部齐平，从而使得所述U形板部连接至用于支撑的所述支撑板；以及

多个弯曲部，其以在垂直方向上弯曲分别从所述支腿部延伸出，以便使在彼此堆叠的相邻的灭弧栅片之间的空隙最小化，从而加强用于将在所述灭弧室内产生的电弧引向所述灭弧栅片的力。

通过下文中给出的详细描述，本申请的进一步的应用范围将变得更加明显。但是，应当理解的是，虽然示出了本发明的优选实施例，但是由于对于本领域的技术人员来说，通过详细的描述在本发明的精神和范围内的各种改变和改进将变得显而易见，因此仅通过阐释性的方式给出了详细的描述和具体的示例。

附图说明

附图被包括以提供对本发明的进一步理解，其被并入并且构成了本说明书的一部分，附图示出了优选实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。

附图中：

图1为示出了根据现有技术的用于塑壳断路器的灭弧机构的构造的立体图；

图2为示出了用于现有技术的塑壳断路器的灭弧机构的灭弧栅片的构造的立体图；

图3为示出了根据一个优选实施例的用于塑壳断路器的灭弧机构的构造的立体图；以及

图4为示出了用于塑壳断路器的灭弧机构的灭弧栅片的立体图。

具体实施方式

现在将参照附图对优选实施例进行详细的描述。为了参照附图进行简要的描述，相同或等同的部件将设置有相同的附图标记，并且将不重复其描述。

在下文中，将对根据一个优选实施例的用于塑壳断路器的灭弧机构的构造进行描述。

根据一个优选实施例的用于塑壳断路器的灭弧机构可包括灭弧机构组件100，灭弧机构组件100包括多个灭弧栅片10和用于支撑灭弧栅片10的一对支撑板20，多个灭弧栅片10在垂直方向上堆叠以形成灭弧室。

参照图4，每个灭弧栅片10可包括具有两个支腿部10c的U形板部10a、多个支撑突出部10b以及多个弯曲部10d。

U形板部10a可由铁磁性材料制成，并且具有两个支腿部10c。

多个支撑突出部10b可以从U形板部10a的两侧延伸出以便与U形板部10a齐平，从而使得U形板部10a连接至用于支撑的支撑板部20。

弯曲部10d可以以垂直弯曲从相应的支腿部10c的板面延伸出。根据一个示例，弯曲部10d可以以在垂直方向上向上弯曲从支腿部10c的板面延伸出。根据另一个示例，弯曲部10d可以以在垂直方向上向下弯曲从支腿部10c的板面延伸出。图3和图4示例性地示出了向下延伸的弯曲部10d。而且，弯曲部10d可以使彼此堆叠的相邻的灭弧栅片10之间的空隙最小化，从而加强用于将在灭弧室内产生的电弧引向灭弧栅片10的力。当相邻的灭弧栅片10之间的空隙被最小化时，多个堆叠的灭弧栅片可以用作磁体以便形成强磁场。因此，参照图3，在灭弧栅片10(其布置为围绕活动触头30a和固定触头40a)内的活动触头30a和固定触头40a之间产生的弧柱能够被快速地引向灭弧栅片10，从而实现快速灭弧。

每个支撑板20可包括多个栅片插孔(未给出附图标记)以对应于每个灭弧栅片10的突出部10b，每个灭弧栅片10的突出部10b插入到栅片插孔内。图3示出了灭弧栅片的支撑突出部10b插入到相应的栅片插孔内的状态。

参照图3，灭弧机构组件100可以被安装成使得固定接触器40的触头40a和活动接触器30的触头30a位于U形板部10a的两个支腿部10c之间。因此，固定接触器40的固定触头40a固定在U形板部10a的支腿部10c之间，而活动接触器30的活动触头30a也位于U形板部10a的支腿部10c之间，以便可移动至与固定接触器40的固定触头40a接触的位置或者移动至与固定触头40a分离的位置。

现在将参照图3和图4对用于塑壳断路器的灭弧机构的操作效果进行描述。

使用电磁场分析模拟程序来模拟用于塑壳断路器的灭弧机构以检查洛伦兹力和灭弧栅片10的磁通量，在假定有10000A的直流电流在弧柱中流动的条件下，该洛伦兹力由铁磁性材料制成的灭弧栅片10沿着朝向灭弧栅片10的方向施加于弧柱上。

根据由模拟程序基于等式(1)所得出的模拟结果，可以发现：在假定有10000A的直流电流在弧柱中流动时，弧柱在朝向灭弧栅片10的方向上受到大约190N(牛顿)的洛伦兹力的影响。

也就是说，利用根据这一个优选实施例的用于塑壳断路器的灭弧机构的结构，弧柱在大约190N的力的作用下朝向灭弧栅片10移动，190N比现有技术的120N增强了大约60％。因此，与现有技术相比，用于塑壳断路器的灭弧机构能显著地减少电弧移动的时间，从而进一步减少灭弧时间。

而且，因为用于塑壳断路器的灭弧机构包括灭弧栅片，每个灭弧栅片都具有从灭弧栅片的支腿部垂直地延伸出的弯曲部，所以能够使相邻的灭弧栅片之间的空隙最小化。因此，彼此堆叠的多个灭弧栅片能够用作磁体以形成强磁场，这使得在灭弧室内产生的弧柱能够快速地移动到灭弧栅片，从而实现快速灭弧。

上述实施例和优势仅为优选的，并且不应当被解释为限制本公开。本教导能够容易地应用于其它种类的装置。本说明书意图是阐释性的，并且不限制权利要求的范围。对于本领域的技术人员来说，许多替代方案、改进和变型将是显而易见的。在此所描述的优选实施例的特征、结构、方法和其它特点可以多种方式组合从而获得额外的和/或可替代的优选实施例。

由于在不背离其特点的条件下本发明的特征可以实现为若干形式，因此还应当理解的是，上述实施例不受前述描述的任何细节所限制，除非另有说明，而是应当在如所附的权利要求限定的范围内进行宽泛地解释，因此落在权利要求的范围或者所述范围的等同布局内的所有变化和改进都旨在由所附的权利要求所包括。

Claims (1)

1.一种用于塑壳断路器的灭弧机构，所述灭弧机构包括平行于所述灭弧机构的底部逐个堆叠的多个灭弧栅片以及支撑所述灭弧栅片的支撑板，从而形成灭弧室，其特征在于所述多个灭弧栅片中的每个都包括：

U形板部，其由铁磁性材料制成并且包括一对分开的支腿部，在一对支腿部与平坦表面之间形成了矩形间隙；

多个支撑突出部，其从板部侧向地延伸出以使它们与所述板部齐平，并且使得所述板部被安装至支撑板且由所述支撑板支撑；以及

一对弯曲部，它们在垂直方向上弯曲且从所述一对分开的支腿部延伸出，其中所述一对弯曲部中的一个弯曲部与所述一对弯曲部中的另一个弯曲部彼此分隔开，并且所述一对弯曲部中的一个弯曲部的顶面面向所述一对弯曲部中的另一个弯曲部的顶面，以使得用于将在所述灭弧室内产生的电弧引向所述多个灭弧栅片的力被加强，

其中每对所述弯曲部从对应的一对分开的支腿部向下延伸出并且以90度向下弯曲。