CN102592910B - 基于永磁磁路转换方法的直流断路器小电流磁吹灭弧装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于永磁磁路转换方法的直流断路器小电流磁吹灭弧装置，它配装于直流快速断路器上结合短路电流方向识别装置，以实现两种不同短路电流方向条件下对应的永磁磁路建立和转换装置。它由引磁条、条形永磁体、转动连杆、转动臂、线圈电磁铁、平衡弹簧等组成。位于转动臂两端下侧分别固定一个电磁铁，由短路电流方向识别装置给出的指令可以控制任意一个电磁铁的吸合及释放状态，带动转动臂顺时针或逆时针转动，转动臂中心通过转动连杆和条形永磁体中心相连并带动条形磁铁的转动，条形永磁体两端与两组不同的引磁条接口接触和切换，实现磁路的建立和磁路方向的切换过程。
Description
技术领域：
本发明涉及直流快速断路器领域，特别是一种基于永磁磁路转换方法的直流断路器小电流磁吹灭弧装置。
背景技术：
直流快速断路器一般都存在5A至300A之间小电流不能有效灭弧的问题。原因是直流快速断路器小电流电弧形成后不能在自身产生的气吹和磁吹作用下顺利进入灭弧室，而在触头之间长时间持续燃烧。较长时间存在的电弧高温会烧蚀周围零部件，并引起部件绝缘性能的下降及出现断路器故障，严重时还会发生火灾和危机人身安全。
为了熄灭小电流电弧，在动触头和静触头的分断区域可以设置小电流吹弧系统，电弧在磁场的作用下被直线加速进入灭弧室。传统方法较多采用磁吹线圈法，线圈电流可以取自单独的外部供电电源或是取自断路器主回路母排，但是较大的母线电流容易导致线圈绝缘老化甚至击穿的问题。除此之外永磁体小电流吹弧方法由于永磁体能够产生较强的磁场，使得小电流电弧吹弧效果较明显，并且永磁小电流吹弧的方法又不存在绝缘问题，因此永磁体磁吹在直流断路器小电流分断的场合下有较大的应用前景。然而当断路器主回路电流方向改变时，断路器触头区域磁吹的磁场方向也应该改变，磁吹线圈方法可以通过线圈电流的反向较容易实现吹弧磁场换向，但是对于永磁磁吹的方法就需要解决吹弧磁场磁路换向的问题。
发明内容：
本发明的目的是提供一种用于直流断路器永磁小电流分断的吹弧磁路转换装置，使得直流快速断路器能够在开断两种不同方向小电流时都能正常有效地建立起吹弧磁场，实现小电流灭弧的功能。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于永磁磁路转换方法的直流断路器小电流磁吹灭弧装置，包括转动连杆、条形永磁体和转动臂，条形永磁体和转动臂通过各自中心部位分别垂直固定于转动连杆的两端，条形永磁体和转动臂构成十字形结构，条形永磁体两端各布置有从触头部分延伸过来的第一引磁条、第二引磁条、第三引磁条和第四引磁条，转动臂两端上方分别对称设置第一保持弹簧和第二保持弹簧，第一保持弹簧和第二保持弹簧分别与转动臂两端点连接，转动臂两端下侧各设有一片衔铁，两侧衔铁下方对称地分别设置用于吸合衔铁的第一电磁铁和第二电磁铁。
触头部分两侧引磁板分别延伸出第一引磁条、第二引磁条、第三引磁条和第四引磁条，第一引磁条、第二引磁条、第三引磁条和第四引磁条伸展至条形永磁体的两端，第一引磁条、第二引磁条、第三引磁条和第四引磁条的端口设有和条形永磁体两端接合的圆弧面和对条形永磁体转动角度限位的卡口。
条形永磁体、转动臂和转动连杆连接成一体并可绕固定的转轴顺时针或是逆时针旋转，固定的转轴贯穿于条形永磁体和转动臂。
由电流方向识别装置控制第一电磁铁和第二电磁铁吸合转动臂对应一端下侧的衔铁，带动转动臂、转动连杆以及条形磁铁绕固定轴旋转实现两种不同磁路的转换和接通。
本发明结构简单，动作迅速，使用方便，通过与电流方向识别装置可以可靠地实现直流断路器小电流分断吹弧磁场方向的建立和转换，使得直流断路器在两种不同方向小电流分断时能正常有效地实现磁吹灭弧。
附图说明：
图1为本发明的整体结构及无磁吹状态示意图；
图2为本发明的磁路建立状态示意图；
图3为本发明的磁路建立状态侧视图；
图4为本发明的磁路建立状态立体图；
其中：1为第一引磁条；2为第二引磁条；3为第三引磁条；4为第四引磁条；5为静触头；6为条形永磁体；7为第一保持弹簧；8为第二保持弹簧；9为弹簧上固定端；10为转动臂；11为固定转轴；12为第一电磁铁；13为第二电磁铁；14为静导电杆部分；15为动导电杆部分；16为动触头；17为触头侧引磁板；18为转动连杆。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1-4，在直流断路器动触头打开方向一侧设置吹弧引磁及磁路换向装置，条形永磁体和转动臂通过各自中心部位分别垂直固定于转动连杆的两端，条形永磁体和转动臂构成十字形结构，条形永磁体两端各布置有从触头部分延伸过来的引磁条，转动臂两端上方分别对称设置两个保持弹簧并与转动臂两端点连接，转动臂两端下侧各设有一片衔铁，两侧衔铁下方对称地分别设置用于吸合衔铁的电磁铁。触头部分两侧引磁板分别延伸出上下两个引磁条并伸展至条形永磁体的两端，引磁条端口设有和条形永磁体两端接合的圆弧面和对条形永磁体转动角度限位的卡口。条形永磁体、转动臂和转动连杆连接成一体并可绕固定的转轴顺时针或是逆时针旋转，固定的转轴贯穿于条形永磁体和转动臂。由电流方向识别装置控制电磁铁吸合转动臂对应一端下侧的衔铁，带动转动臂、转动连杆以及条形磁铁绕固定轴旋转实现两种不同磁路的转换和接通。两个电磁铁都不吸合的时候转动臂及条形永磁体在保持弹簧的作用下处在平衡位置，处于未建立磁路状态。
本发明装置主体部分位于断路器动触头打开方向的背侧，磁路建立和转换机构主要由从触头两侧引磁板延伸过来的四个引磁条，条形永磁体，转动连杆，转动臂，保持弹簧，弹簧上固定端以及电磁铁构成。条形永磁体、转动连杆和转动臂可绕固定转轴做逆时针或顺时针旋转一定的角度；保持弹簧上端固定，下端分别于转动臂两端上侧连接，并保持两弹簧相对于固定转轴对称分布；电磁铁分别固定于转动臂两侧下方适当位置，并保持两电磁铁相对于固定转轴对称分布，电磁铁可在电流识别装置的指令下吸合其对应上端的衔铁，并带动转动臂以及条形永磁体转动。
图1所示装置处在无磁吹状态，即电磁铁都不吸合衔铁，转动臂在保持弹簧拉力的作用下处于水平位置，条形永磁体因而处于竖直位置，不与任何两端引磁条接触，因此没有磁路建立，触头两侧没有磁场。
断路器进行小电流分断的时候，需要根据短路电流的方向建立吹弧磁场，短路电流方向识别装置会给出相应一侧第一电磁铁或第二电磁铁吸合指令，一侧电磁铁克服上端保持弹簧的反力吸合电磁铁上方转动臂下侧对应的衔铁，从而带动转动臂转动。如图2示例，第二电磁铁吸合衔铁并带动转动臂顺时针转动，从而使得条形永磁体顺时针转动，条形永磁体N端、S端分别与第三引磁条和第二引磁条端口相接合并由第三引磁条和第二引磁条限制条形永磁体转动角度并保持连接状态，在电磁铁克服保持弹簧的拉力保持吸合状态的时候磁路得以维持，从而在触头区域产生从右到左的磁场，有效实现小电流吹弧并进入灭弧室熄灭。当电流换向时，电流方向识别装置给出指令，使得电磁铁释放衔铁，电磁铁通电产生吸力，使得转动臂作逆时针转动，保持弹簧的拉力有助于加速转动臂向另一端转动，最终使得条形永磁体N端、S端分别与第一引磁条和第四引磁条端口相接合并由第一引磁条和第四引磁条限制条形永磁体转动角度并保持连接状态，从而在触头区域形成从左到右的吹弧磁场。
本发明提出的基于永磁磁路转换方法的直流断路器小电流磁吹灭弧装置能够快速有效地建立驱动电弧向灭弧室运动的磁场，并能在电流方向发生改变时快速切换磁场的方向，保证断路器在分断不同方向的小电流故障时均能可靠的工作。该装置结构简单，动作迅速，使用方便，有较大的实用价值。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种基于永磁磁路转换方法的直流断路器小电流磁吹灭弧装置，其特征在于：包括转动连杆、条形永磁体和转动臂，条形永磁体和转动臂通过各自中心部位分别垂直固定于转动连杆的两端，条形永磁体和转动臂构成十字形结构，条形永磁体上端和下端总计布置有从触头部分延伸过来的第一引磁条、第二引磁条、第三引磁条和第四引磁条，其中：从触头部分延伸过来的第一引磁条、第三引磁条布置在条形永磁体的上端的两侧，从触头部分延伸过来的第二引磁条、第四引磁条布置在条形永磁体的下端的两侧，并且转动臂两端上方分别对称设置第一保持弹簧和第二保持弹簧，第一保持弹簧和第二保持弹簧分别与转动臂两端点连接，转动臂两端下侧各设有一片衔铁，两侧衔铁下方对称地分别设置用于吸合衔铁的第一电磁铁和第二电磁铁。
2.如权利要求1所述的基于永磁磁路转换方法的直流断路器小电流磁吹灭弧装置，其特征在于：所述触头部分是通过其两侧引磁板分别延伸出所述第一引磁条、第二引磁条、第三引磁条和第四引磁条，所述第一引磁条、第二引磁条、第三引磁条和第四引磁条伸展至条形永磁体的两端，并且所述第一引磁条、第二引磁条、第三引磁条和第四引磁条的端口设有和条形永磁体两端接合的圆弧面和对条形永磁体转动角度限位的卡口。
3.如权利要求1所述的基于永磁磁路转换方法的直流断路器小电流磁吹灭弧装置，其特征在于：所述条形永磁体、转动臂和转动连杆连接成一体并可绕固定的转轴顺时针或是逆时针旋转，固定的转轴贯穿于条形永磁体和转动臂。
4.如权利要求1或3所述的基于永磁磁路转换方法的直流断路器小电流磁吹灭弧装置，其特征在于：由电流方向识别装置控制第一电磁铁和第二电磁铁吸合转动臂对应一端下侧的衔铁，带动转动臂、转动连杆以及条形磁铁绕固定轴旋转实现两种不同磁路的转换和接通。
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