CN102792405B - 使用若干通风插件以形成若干气流循环路径的电弧室以及包括其的电气开关装置 - Google Patents

使用若干通风插件以形成若干气流循环路径的电弧室以及包括其的电气开关装置 Download PDF

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Abstract

一种电器开关装置，包括可分离触头、被构造为断开和闭合可分离触头的操作机构，以及电弧室。所述电弧室包括具有核心和其中具有开口的外罩的槽电动机、灭弧室和放置在所述外罩的开口中的若干通风插件。所述若干通风插件和外罩被构造为形成若干气流循环路径。所述若干气流循环路径被构造为将电弧驱动到灭弧室。

Description

使用若干通风插件以形成若干气流循环路径的电弧室以及包括其的电气开关装置
技术领域
公开的构思一般涉及电气开关装置，且更具体地，涉及包括电弧室的电气开关装置。公开的构思还涉及用于电气开关装置的电弧室。
背景技术
电气开关装置，其中可分离触头暴露在空气中且被构造为断开携带可观电流的电力电路，典型地由于触头分离而经历形成电弧。诸如断路器的这些电气开关装置通常包含灭弧室以帮助消灭电弧。这样的灭弧室典型地包括若干导电板，所述导电板通过电气绝缘外罩而在可分离触头周围保持为间隔关系。电弧转移到电弧板，在此其被拉伸并冷却直到被消灭。由电弧产生相当量的气体。由该电弧气体产生的压力必须被释放以避免对电气开关装置盒产生灾难性的损害。
随着电弧室的尺寸变得相对越来越小，对于诸如断路器的电气开关装置来说，越来越难在较高系统电压（诸如但不限于，10kA/600VAC单相）下中断短路。用于该类型中断的故障模式是由于跨可分离触头间隙的热击穿或电介质击穿，其导致电流零点之后形成电弧的重新燃起。
包括电弧室的电气开关装置有改善的空间。
用于电气开关装置的电弧室也有改善的空间。
发明内容
这些和其他的需求由公开的构思的实施例满足，所述实施例在电弧室中提供若干通风插件（gassinginsert）和若干气流循环路径，以将电弧驱动到灭弧室。
根据公开的构思的一方面，电弧室包括：包含核心和其中具有开口的外罩的槽电动机（slotmotor）；灭弧室；以及放置在所述外罩的开口中的若干通风插件，其中所述若干通风插件和外罩被构造为形成若干气流循环路径，且其中所述若干气流循环路径被构造为将电弧驱动到灭弧室。
灭弧室可包括两个侧壁和多个包括接近两个侧壁的多个脚的板；且所述若干通风插件可被构造为覆盖接近两个侧壁的板的一部分，以便防止脚的电弧侵蚀。
所述若干气流循环路径中的一个可被构造为指向可移动触头和固定触头中的一个，以便降低可移动触头和固定触头之间的接触区域附近的金属蒸汽浓度。
槽电动机的外罩还可具有第一面和面向第一面的对立的第二面；所述若干通风插件可以是放置在外罩的第一面的第一通风插件和放置在外罩的对立的第二面的第二通风插件；第一通风插件和外罩的第一面可被构造为形成若干第一气流循环路径；且第二通风插件和外罩的对立的第二面可被构造为形成若干第二气流循环路径。
外罩和第一和第二通风插件可包括远离灭弧室放置的第一端和向着灭弧室放置的对立的第二端；且所述若干第一气流循环路径的每个和所述若干第二气流循环路径的每个可从第一端向着灭弧室循环回来或可从第一和第二通风插件中对应的一个上的通气口而向着灭弧室循环回来，所述通气口位于第一和第二通风插件中对应的一个的第一端和对立的第二端之间。
外罩和第一和第二通风插件可包括远离灭弧室放置的第一端和向着灭弧室放置的对立的第二端；所述若干第一气流循环路径中的一些可位于第一通风插件和槽电动机的外罩的第一面之间，且可在第一和第二通风插件之间的开口中向着灭弧室循环回来；且所述若干第二气流路径中的一些可位于第二通风插件和槽电动机的外罩的对立的第二面之间，且可在第一和第二通风插件之间的开口中向着灭弧室循环回来。
作为公开的构思的另一方面，电气开关装置包括：可分离触头；操作机构，其被构造为断开和闭合可分离触头；以及电弧室，其包括：包括核心和其中具有开口的外罩的槽电动机、灭弧室，以及放置在外罩的开口中的若干通风插件，其中所述若干通风插件和外罩被构造为形成若干气流循环路径，且其中若干气流循环路径被构造为将电弧驱动到灭弧室。
操作机构可包括可移动触头臂；所述可分离触头保包括由可移动触头臂携带的可移动触头和静止触头；且若干通风插件可包括提供所述若干气流循环路径中的一个的通气口，通气口位于可移动触头臂的断开位置中的可移动触头的附近。
所述可分离触头可包括可移动触头和静止触头；且所述若干通风插件包括提供所述若干气流循环路径中的一个的通气口，所述通气口可位于静止触头附近。
所述若干通风插件可以是两个通风插件；所述若干气流循环路径可以是第一气流循环路径和第二气流循环路径；且灭弧室可包括两个侧壁和包括接近两个侧壁的多个脚的多个板；且所述两个通风插件可被构造为覆盖接近两个侧壁的板的一部分，以防止脚的电弧侵蚀。
附图说明
结合附图阅读以下对优选实施例的描述可获得对公开的构思的完整理解，在附图中：
图1是根据公开的构思的实施例的三极断路器的等角视图，其盖子被移走以示出内部结构并对每个极示出不同的横截面。
图2是图1的三极断路器的平面图。
图3是图1的断路器的等角视图，其底没有被示出以示出内部结构。
图4是沿着图3的线4-4的横截面，其示出每个槽电动机的完整正视图。
图5和图6是图1的通风插件的等角视图。
图7是沿着图3的线7-7的横截面，其示出每个槽电动机的完整正视图。
图8是图1的断路器的等角视图。
具体实施方式
如在此使用的，术语“若干”应指1或大于1的整数（即，多个）。
结合三极断路器描述公开的构思，尽管公开的构思适用于具有任何数量的极的电气开关装置。
参考图1、2和7，诸如示例性三极断路器2的电器开关装置包括可分离触头4（图7中示出）、被构造为断开和闭合触头4的操作机构6（图7中示出）、以及电弧室8。电弧室8包括具有核心12和其中具有开口16的外罩14的槽电动机10，灭弧室18，以及放置在外罩开口16中的若干通风插件20。所述若干通风插件20（例如，示出了每极的两个示例性通风插件20）和外罩14被构造为形成若干气流循环路径22（例如，示出了每个通风插件20的两个示例性气流循环路径22），其被构造为将电弧驱动到灭弧室18。
在图1和图2中，上相（相对于图1和图2）具有相对较高（相对于图1）的横截面，且下两相（相对于图1和图2）具有相对较低（相对于图1）的横截面。断路器盖24和底28在图8中示出。
尽管针对每个极示出了两个示例性通风插件20，将理解针对每个极可使用至少一个通风插件20。而且，尽管针对每个通风插件20示出了两个示例性气流循环路径22，将理解针对每个通风插件20可使用至少一个气流循环路径22。
例子1
所述若干通风插件20可优选地由合适的材料制成，所述材料当与诸如但不限于纤维素填充的三聚氰胺甲醛等电弧离子体交互时，将相对强烈地放气。
例子2
如图2和图3最佳示出的，灭弧室18包括两个绝缘侧壁28和多个导电U型电弧板30，所述电弧板30包括接近两个侧壁28的多个脚32（示出两个示例性脚32）。所述若干通风插件20可被构造为覆盖接近两个侧壁20的电弧板30的一部分，以便阻止两个脚32的电弧侵蚀。例如，如将解释的，电弧34（图3）指向位于两个侧壁28中间的灭弧室18的中间部分，并指向电弧板30的内部U型部分。电弧板30也包括与两个侧壁28接合的多个脚33。
例子3
如图2最佳示出的，每极使用两个示例性通风插件20，尽管将理解其可以是单个结构（例如但不限于，两个通风插件具有共同的底（未示出）），或可以是单个通风插件。两个示例性通风插件20每个都提供第一气流循环路径22（如与上极（相对于图2）一起示出的），和第二气流循环路径22（如与中央极（相对于图2）一起示出的）。两个示例性通风插件20被放置在槽电动机外罩14的每个边上，且每个被构造为与槽电动机外罩14的对应表面形成两个示例性气流循环路径22。
灭弧室板30被这样放置，使得其不仅会允许穿过灭弧室18的背面（例如，相对于图2向右）的有效气流，而且阻止灭弧室18后面（例如，相对于图2进一步向右）的电弧短路。
两个示例性通风插件20有利地降低金属蒸汽浓度，并有助于如图7所示的可分离触头4的接触区域周围的相对快速的电介质恢复。
通风插件20还降低来自电弧板脚32的侵蚀的金属蒸汽。这是由两个气流循环路径22提供的气流再循环的结果。这些路径22将电弧34（图3）驱动到灭弧室18。通气口36（在图7中用虚线表示）位于静止触头38附近。或者，通气口40（图7）位于可移动触头42（如图7的部分断开位置中的实线所示）的完全断开位置（如虚线所示）附近。因此，通气口40位于可移动触头42在其断开位置（诸如当其完全被吹开（blowopen）时）的附近。通气口36优选地恰好位于静止触头38附近，或有利地位于其他战略性位置，所述位置有助于在电流零点之后显著增加电介质恢复以便更好地中断。示例性通气口36、40降低金属蒸汽浓度并有助于在可移动触头42和静止触头38之间的接触区域附近的相对快速的电介质恢复。
例子4
如图3所示，槽电动机外罩14具有第一面44和面向第一面44的对立的第二面46。两个示例性通风插件20中的一个被放置在第一面44处，另一个通风插件20被放置在对立的第二面46处。第一通风插件20和第一面44形成两个示例性气流循环路径22，且另一个通风插件20和对立的第二面46形成所述两个示例性气流循环路径22的镜像。
例子5
如图2和3所示，槽电动机外罩14和两个示例性通风插件20包括远离灭弧室18放置的第一端48，以及向着灭弧室18放置的对立的第二端50。每个气流循环路径22从第一端48向着灭弧室18循环回来或从对应的一个通风插件20上的通气口36、40中的一个向着灭弧室18循环回来。这样的通气口36或40位于对应的一个通风插件20的第一端48和对立的第二端50之间。
例子6
一些示例性气流循环路径22可位于第一通风插件20和槽电动机外罩14的第一面44之间，并在用于每个极的两个通风插件20之间的开口52中向着灭弧室18循环回来。一些示例性气流循环路径22位于第二通风插件20和槽电动机外罩14的对立的第二面46之间，并在两个通风插件20之间的开口52中向着灭弧室18循环回来。
例子7
通风插件20和槽电动机外罩14提供了内部气流循环路径，以及相对更多的冷却表面区域以有助于相对更强的气流和电弧等离子体相对更多的冷却。这允许跨分离触头4产生的相对高温的电弧等离子体穿过气流循环路径22，被通风插件20和槽电动机外罩14的表面冷却，并从电弧室8的背部（相对于图1和图2向左）和/或从通风插件20上的侧通气口36或40循环回来。
例子8
操作机构6包括可移动触头臂54。可分离触头4包括由可移动触头臂54携带的可移动触头42和静止触头38。两个示例性气流循环路径22都指向可移动触头42和静止触头38中的至少一个，以便降低金属蒸汽浓度并有助于在可移动触头42和静止触头38之间的接触区域附近相对快的电介质恢复。传统地，电弧滚环（arcrunner）43被放置为接近U型导电器45的一端的静止触头38。电弧滚环43接近灭弧室18的板30。
例子9
示例性气流循环路径22首先离开可分离触头4和灭弧室18而被指向通风插件20和槽电动机外罩14的表面之间，随后向着可分离触头4和灭弧室18而被循环回来。
例子10
第一气流循环路径22首先离开可分离触头4和灭弧室18而被指向两个通风插件20中对应的一个和槽电动机外罩14的面44、46中对应的一个之间，且随后从端48向着可分离触头4和灭弧室18而被循环回来。
第二气流循环路径22首先离开可分离触头4和灭弧室18而被指向两个通风插件20中对应的一个和槽电动机外罩14的面44、46中对应的一个之间，且随后从通气口36或40向着可分离触头4和灭弧室18而被循环回来。
例子11
气流循环路径22中的至少一个在两个通风插件20之间的开口52中向着可分离触头4和灭弧室18而被循环回来。
气流循环路径22中的至少一个在两个通风插件20之间的开口52中向着灭弧室18而被循环回来。
例子12
可移动触头臂54在两个示例性通风插件20之间的开口50内是可移动的，并具有大约0.080英寸的宽度，以便增加其移动速度以改进电流限制并在断开可分离触头4时减少电弧室8内的电弧能量。因此，可移动触头臂54相对较薄，以便其移动得相对较快以提供一定的电流限制以降低这样的电弧能量。
例子13
可移动触头臂54和静止导体58两者都优选地被涂有合适的防电弧绝缘涂料（例如但不限于，诸如LimitrackTM的防电弧环氧树脂涂料）。
例子14
如图4所示，核心12和槽电动机外罩14形成U型单片结构。如针对中央极示出的，电弧室档板59被构造为阻止碎片进入到操作机构6（图7）。
例子15
或者，核心12和槽电动机外罩14可形成分裂的核心结构。
例子16
图5和6是图1的电气插入20的等角视图。如图2和4所示，用于上部（相对于图2）气流循环路径22的气循环通道60在槽电动机外罩侧壁44和通风插件20之间的开口62和气体循环通气口40（图7）之间形成。
另一个用于中央（相对于图2）气流循环路径22的气循环通道64在位于槽电动机外罩侧壁44和通风插件20之间的开口62和通风插件20的第一端48之间形成（如最佳在图2示出的）。
将理解每个示例性通风插件20与槽电动机外罩侧壁44、46中对应的一个合作以形成两个示例性气流通道60、64，尽管较低（相对于图2）的通风插件20和较低（相对于图2）的槽电动机外罩侧壁46形成气体循环通道60、64的镜像。
公开的构思在电流零点后有效地冷却跨可分离触头4的相对热的电弧等离子体区域。这使用了策略性地位于电弧室8中的若干气流循环路径22来冷却可分离触头表面区域。例如但不限于，这成功地使得相对小型（smallframe）模塑壳断路器中断10kA/600VAC单相。
期望公开的构思不仅在中断期间增加冷却和在电流零点后增加电介质恢复，还释放在短路中断期间由于增加的气流而导致的的压力聚积。
尽管已详细描述了公开的构思的特定实施例，本领域技术人员将理解可根据公开的整体教导对这些细节进行各种修改和变化。因此，公开的特定安排旨在是说明性的，而不是限制为由所附权利要求书及其任何和所有等价物限定的公开的构思的范围。

Claims (13)

1.一种电弧室(8)，包括：
槽电动机(10)，其包括核心(12)和其中具有开口的外罩(14)；
灭弧室(18)；以及
放置在所述外罩(14)的开口(16)中的若干通风插件(20)，
其中所述若干通风插件(20)和外罩(14)被构造为形成若干气流循环路径(22)，且
其中所述若干气流循环路径(22)被构造为将电弧驱动到灭弧室(18)，
其中所述若干通风插件包括两个通风插件，
其中所述若干气流循环路径包括第一气流循环路径(22)和第二气流循环路径(22)，
其中所述外罩和所述两个通风插件包括远离灭弧室放置的第一端(48)和朝着灭弧室放置的对立的第二端(50)，
其中所述槽电动机(10)的外罩(14)还有第一面(44)和面向第一面(44)的对立的第二面(46)，
其中所述两个通风插件(20)是放置在所述外罩(14)的第一面(44)的第一通风插件(20)和放置在所述外罩(14)的对立的第二面(46)的第二通风插件(20)，
其中所述第一气流循环路径在所述第一通风插件和所述外罩的第一面之间从所述灭弧室向所述第一端循环，
其中所述第二气流循环路径在所述第二通风插件和所述外罩的第二面之间从所述灭弧室向所述第一端循环，
其中所述第一和第二气流循环路径中的每个从所述两个通风插件中对应的一个上的通气口(36，40)向着两个通风插件之间的灭弧室循环回来，所述通气口位于所述两个通风插件中对应的一个的所述第一端和对立的第二端之间。
2.如权利要求1所述的电弧室(8)，其中所述两个通风插件(20)中的每个包括通气口(40)，所述通气口被构造为位于可移动触头(42)的断开位置中的可移动触头附近。
3.如权利要求1所述的电弧室(8)，其中所述两个通风插件(20)的每个包括通气口(36)，所述通气口被构造为放置在静止触头(38)附近。
4.如权利要求1所述的电弧室(8)，其中所述核心(12)和所述外罩(14)形成U型单片结构。
5.如权利要求1所述的电弧室(8)，其中所述核心(12)和所述外罩(14)形成分裂的核心结构。
6.如权利要求1所述的电弧室(8)，其中所述第一和第二气流循环路径(22)中的一个被构造为指向可移动触头(42)和静止触头(38)中的一个，以便降低可移动触头(42)和静止触头(38)之间的接触区域附近的金属蒸汽浓度。
7.如权利要求1所述的电弧室(8)，其中所述灭弧室(18)包括两个侧壁(28)和包含接近两个侧壁(28)的多个脚(32)的多个板(30)；且其中所述两个通风插件(20)被构造为覆盖接近两个侧壁(28)的板(30)的一部分，以防止脚(32)的电弧侵蚀。
8.一种电气开关装置(2)，包括：
可分离触头(4)；
操作机构(6)，其被配置为断开和闭合所述可分离触头(4)；以及
如权利要求1所述的电弧室(8)。
9.如权利要求8所述的电气开关装置(2)，其中所述操作机构(6)包括可移动触头臂(54)，其在所述槽电动机(10)的外罩(14)的开口(16，52)内可移动；且其中可移动触头臂(54)具有大约0.080英尺的宽度，以便增加其移动速度以改善电流限制并在可分离触头(4)的断开过程中降低电弧室(8)内的电弧能量。
10.如权利要求8所述的电气开关装置(2)，其中所述操作机构(6)包括可移动触头臂(54)；其中所述可分离触头(4)包括由所述可移动触头臂(54)携带的可移动触头(42)和电连接到静止导体(58)的静止触头；且其中可移动触头臂(54)和静止导体(58)都涂有防电弧绝缘涂料。
11.如权利要求8所述的电气开关装置(2)，其中所述操作机构(6)包括可移动触头臂(54)；其中所述可分离触头(4)包括由所述可移动触头臂(54)携带的可移动触头(42)和静止触头(38)；且其中所述两个通风插件(20)包括提供所述第一和第二气流循环路径(22)中的一个的通气口(40)，所述通气口(40)位于可移动触头臂(42)的断开位置中的可移动触头的附近。
12.如权利要求8所述的电气开关装置(2)，其中所述可分离触头(4)包括可移动触头(42)和静止触头(38)；且其中所述两个通风插件(20)包括提供第一和第二气流循环路径(22)中的一个的通气口(36)，所述通气口(36)位于静止触头(38)附近。
13.如权利要求8所述的电气开关装置(2)，其中所述操作机构(6)包括可移动触头臂(54)；其中可分离触头(4)包括由可移动触头臂(54)携带的可移动触头(42)和静止触头(38)；且其中所述第一和第二气流循环路径(22)都指向可移动触头(42)和静止触头(38)中的至少一个，以便减少金属蒸汽浓度并有助于电流零点之后的可移动触头(42)和静止触头(38)之间的接触区域附近的电介质恢复。
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