CN102956408B - 塑壳断路器的单极切断单元的外壳 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于塑壳断路器的单极切断单元的外壳，所述外壳能够防止异物进入所述单极切断单元，并能够快速减小当中断如短路电流的大故障电流时产生的电弧而导致的电弧气体压力。用于塑壳断路器的单极切断单元的外壳的特征在于，所述外壳包括：薄膜部，其邻接于所述外壳的灭弧机构安装部而安装，构造为厚度小于所述外壳的其他绝缘部的平均厚度，在正常情况下处于闭合状态，并在规定电弧气体压力下破裂同时形成排气口。

Description

塑壳断路器的单极切断单元的外壳

技术领域

本公开涉及一种塑壳断路器（下文中，缩写为MCCB），具体地涉及一种用于工业MCCB的单极切断单元的外壳，在短路电流切断操作期间所述外壳能够快速并且有效地减小电弧气体压力，并能够防止诸如灰尘的异物进入所述单极切断单元。MCCB具有用于三相（三极）的三个单极切断单元。每个单极切断单元都具有由电绝缘材料构造的外壳，所述外壳内具有用于断开或闭合电路的接触器以及用于熄灭断开电路时产生的电弧的灭弧机构。

背景技术

工业MCCB是这样一种电力装置：其在连接至具有小于数百伏的低电压3极（相）电力线路的状态下，当每相（极）电路上出现诸如过电流或短路电流的故障电流时通过切断电路而保护电负载装置和电线。

在常规的MCCB中，每相（极）的触头和灭弧机构都安装在由下部壳体的底表面与用于绝缘的垂直于所述底表面的多个绝缘挡板相互隔开的灭弧腔室中。触头和灭弧机构都是电绝缘的并且彼此分离。

然而，由于相应的绝缘挡板使得各相（极）之间的绝缘不完全的缺陷，塑壳断路器(MCCB)得到广泛使用，每极具有灭弧机构和构造为触头部的单级切断单元的MCCB安装在由电绝缘材料构造的外壳中。

这种MCCB具有三个单极切断单元，并且具有所述单极切断单元均容纳在MCCB的下部壳体和上部盖中的构造。由于其各相之间优异的绝缘性能、高效率及维护和维修简单，这种MCCB被广泛使用。

将参照图1至图8说明具有这种单极切断单元的常规MCCB的一个实施例。

如图所示，根据常规技术的一个实施例的用于单相（极）的单极切断单元(SBU1)包括单极切断单元外壳S100、固定接触器1、活动接触器2、轴3和灭弧机构30。

单极切断单元外壳S100构造为左右对称的一对构件，并且该对构件由具有电绝缘特性的合成树脂模制成型。而且，该对构件通过如螺钉等联接器件彼此联接。

固定接触器1安装在单极切断单元外壳S100中，并由能够电连接至电路的电源侧或电负载侧的电导体构造而成。

活动接触器2安装在单极切断单元外壳S100中，并能够旋转到图2所示的与固定接触器1相接触的闭合位置，或者能够旋转到图3或图4所示的与固定接触器1分离的切断位置。活动接触器2也由电导体构造而成。

轴3安装在单极切断单元外壳S100中，并构造为支撑活动接触器2以使活动接触器2能够旋转。轴3构造为通过接收将在下面说明的切换机构10产生的驱动力而旋转，从而将活动接触器2旋转到闭合位置或切断位置。

灭弧机构30安装在单极切断单元外壳S100中，并构造为在切断操作期间熄灭活动接触器2与固定接触器1的触头之间产生的电弧。

参照图1，根据常规技术的一个实施例的具有用于三个交流（下文中，缩写为AC）相（极）的三个单极切断单元外壳S100的MCCB 100包括：单极切断单元外壳S100、切换机构10、跳闸机构20、下部壳体100b和上部盖100a。除了单极切断单元外壳以外，图1所示的MCCB 100的部件也能够应用于本发明。也就是说，本发明的单极切断单元外壳能够应用于图1所示的MCCB。

如前所述并从图2至图4中可以看到，单极切断单元外壳S100是这样制造的：将由合成树脂构造的一对构件模制成型为左右对称的预定形状，合成树脂具有电绝缘特性，然后通过由如螺钉的联接器件将两个构件彼此联接在一起。

在将彼此左右对称的两个构件联接在一起之前，如灭弧机构30、活动接触器2、固定接触器1和轴3的内部部件都安装在通过模制成型构造的单极切断单元外壳S100内部的预定位置处。

众所周知，切换机构10是构造为提供使轴3朝向闭合位置或切断位置的旋转驱动力的机构，其包括：跳闸弹簧，其构造以为跳闸操作（在出现故障电流时自动切断电路的操作）提供作为驱动源的弹性驱动力；闩锁，其构造为在跳闸操作期间锁止所述跳闸弹簧以保持作为跳闸驱动力的弹性能量的储存状态，或释放所述跳闸弹簧以放出弹性能量；闩锁支架，其构造为限制或释放所述闩锁；钉件，其构造为限制或释放所述闩锁支架；跳闸杆（横杆），其构造为以推压形式将所述钉件驱动到释放位置；上部连杆和下部连杆，其构造为将所述跳闸弹簧的驱动力传递给轴3，手柄，其构造为以手动方式将轴3驱动到闭合位置；杠杆，其构造以为所述手柄提供旋转支撑点等。

众所周知，跳闸机构20包括瞬时跳闸机构和/或双金属件等。

瞬时跳闸机构20包括线圈、固定铁心和电枢。

线圈和固定铁心连接至端子侧，因而电连接至电路，从而产生与电路上的电流成比例的磁力。

电枢在线圈产生的磁力作用下旋转，因而推压切换机构10的跳闸杆，从而将切换机构10触发到跳闸位置。

当过电流在电路上流动时，双金属件用来通过弯曲以推压跳闸杆。

下部壳体100b通过将电绝缘材料模制成型为具有开口的上部的盒形而构造，下部壳体100b中容纳有单极切断单元外壳S100、切换机构10和跳闸机构20。

上盖100a用于覆盖下部外壳100b，并且上盖100a具有位于其上中部处的手柄调整开口。此处，手柄操纵开口构造为允许切换机构10的手柄的上部贯穿其中，并且手柄操纵开口形成为细长形以允许手柄的手动切换操作。

如图5至图8所示根据常规技术的一个实施例的单极切断单元外壳S100具有电弧排出结构。

从图5、图6和图8中可以看到，根据常规技术的一个实施例的单极切断单元外壳S100具有位于其两个上部位置处的排气口S100a。

在这种构造下，在外围空气由于电弧的出现而瞬时加热和膨胀时产生的电弧气体经由排气口S100a排出。

可选择地，如图7所示，根据现有技术的单极切断单元外壳S100可以进一步包括构造为金属板的电弧挡板4，在其上部处具有多个排气孔4a并且在其下部具有用于位置固定的支撑腿部4b。

然而，根据常规技术的一个实施例的单极切断单元外壳S100可能存在以下问题。

首先，在由于电路上的如短路电流的大故障电流而执行跳闸操作期间，由于电弧的存在而导致电弧气体压力非常大。由于排气口S100a的大小是由国际电气标准限定的，因此存在以下问题：由于在快速、容易地减少电弧气体压力上存在的限制，可能会在防止单极切断单元外壳S100、外围装置和MCCB的损坏方面产生限制。

其次，由于排气口S100a，灰尘、异物等可能进入单极切断单元外壳S100因而附着到布置在单极切断单元外壳S100中的活动接触器和固定接触器之间。当导电物质进入单极切断单元外壳S 100中时这可能妨碍电流的正常流动，或者可能造成严重的绝缘损坏。

发明内容

因此，详细描述的一个方案是提供这样一种用于塑壳断路器(MCCB)的单极切断单元的外壳：所述外壳能够阻止异物进入所述单极切断单元，并能够快速减小由于中断如短路电流的大故障电流时产生的电弧而导致的电弧气体压力。

为了实现这些目的和其他优势并根据本说明书的目的，如所实施和此处广泛描述的，提供了一种用于塑壳断路器的单极切断单元的外壳，其特征在于所述外壳包括：

薄膜部，其邻接于所述外壳的灭弧机构安装部而安装，构造为厚度小于所述外壳的其他绝缘部的平均厚度，在正常情况下处于闭合状态，并在出现电弧时在预定电弧气体压力下破裂同时形成排气口。

根据本发明的另一个方案，提供了一种用于塑壳断路器的单极切断单元的外壳，其特征在于所述外壳包括：

凹部，其邻接于所述外壳的灭弧机构安装部而安装；以及

凸部，其安装为与所述凹部连接，并且所述凸部的宽度大于所述凹部的宽度，

其中所述凹部和所述凸部在正常情况下处于闭合状态，并在预定电弧气体压力下破裂同时形成排气口。

通过下文给出的详细说明，本申请的进一步适用范围将变得更加清楚。然而，应该理解的是，虽然示出了本发明的优选实施例，但是详细说明和具体示例仅是以例证方式提供的，通过这些详细说明，在本发明的精神和范围之内的各种不同的变型和改进对于本领域的技术人员将变得显而易见。

附图说明

附图被包含以提供对本发明的进一步理解，其并入本说明书中并组成本说明书的一部分，附图示出了本发明的示例性实施例并且与说明书一起用来解释本发明的原理。

在附图中：

图1为图示出根据常规技术的具有单极切断单元的外壳的塑壳断路器的内部构造的纵向剖视图；

图2为图示出根据常规技术的单极切断单元的内部构造的纵向剖视图，其示出了闭合操作的状态；

图3为图示出根据常规技术的单极切断单元的内部构造的纵向剖视图，其示出了当前实施的切断操作的状态；

图4为图示出根据常规技术的单极切断单元的内部构造的纵向剖视图，其示出了切断操作完成后的状态；

图5为图示出根据常规技术的单极切断单元的排气孔部的构造的局部放大纵向剖视图；

图6为单极切断单元的外壳的主视图，图示出了根据常规技术的单极切断单元的排气孔部的外部形状和位置；

图7为作为电弧气体排放器件的电弧挡板的主视图，图示出了可以附加设置于根据常规技术的单极切断单元的外壳处的电弧挡板的构造；

图8为根据常规技术的单极切断单元的外壳的左半部分的立体图，图示出了排气孔部的外部形状和位置；

图9为根据本发明的单极切断单元的外壳的主视图，图示出了单极切断单元的外壳的外部形状；

图10为根据本发明的一个实施例的单极切断单元的外壳的主视图，图示出了斜线表示的由于破裂形成排气口的区域；

图11为图示出根据本发明的一个实施例的单极切断单元的外壳的左半部分的内部构造的立体图；

图12为图示出图11中的薄膜部和邻接部的局部放大立体图；

图13为图示出根据本发明的另一个实施例的单极切断单元的外壳的左半部分的内部构造的立体图；以及

图14为图示出图13中的凸部、凹部、凸部与凹部的邻接部的局部放大立体图。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述示例性实施例。为了简化参照附图的说明，将为相同或等同的部件提供相同的附图标记，而不再重复其描述。

图9为根据本发明的单极切断单元的外壳的主视图，示出了单极切断单元的外壳的外部形状。

如图9所示，在正常状态下，根据本发明的单极切断单元外壳S100中没有电弧气体排气口。

如果塑壳断路器(MCCB)的电路上出现如短路电流的大故障电流，则图10中的斜线表示的排气口区域S100b破裂同时形成电弧气体排气口。

图11为图示出根据本发明的一个实施例的单极切断单元的外壳的左半部分的内部构造的立体图。将参照图11说明根据本发明的一个实施例的单极切断单元外壳S100。

如图所示，根据本发明的一个实施例的单极切断单元外壳S100由左半部分（已示出）和右半部分（未示出）构成。左半部分和右半部分彼此对称，并且它们通过模制成型而构造。左半部分和右半部分均包括薄膜部S 100b-1、灭弧机构安装部S100c和轴安装部S100d。

固定接触器安装部（未示出）设置在比灭弧机构安装部S100c更下的部分处，而电负载侧端子安装部（未示出）设置在轴安装部S100d的右端。

灭弧机构安装部S100c是其中安装图1的单极切断单元外壳S100的灭弧机构30的多个“U”形电弧栅极的部分。

轴安装部S100d是其中安装图2的单极切断单元外壳S100的轴3的部分。

如图11或图12所示，根据本发明的一个实施例的单极切断单元外壳S100的薄膜部S100b-1邻接于灭弧机构安装部S100c而安装，并且构造为厚度小于单极切断单元外壳S100的其他绝缘部的平均厚度。

薄膜部S100b-1在正常状态下闭合，并在预定电弧气体压力下破裂而形成排气口。预定电弧气体压力可以确定为例如当实施切断操作，以切断相当于额定电流100A~250A的200~500倍的最大中断电流50KA（千培）时产生的电弧气体压力，所述最大中断电流在MCCB的电路上流动并且是由如短路电流的故障电流产生的。

更具体地，预定电弧气体压力是触头之间产生的电弧的邻近空气的高温和高压膨胀气体压力，所述电弧气体压力是切断相当于MCCB的最大中断电流的故障电流时产生的。

优选地，薄膜部S100b-1的厚度相当于单极切断单元外壳S100的其他绝缘部的平均厚度的10~30%。

优选地，薄膜部S 100b-1的厚度为0.3~1.0mm。

如图13和图14所示，根据本发明的另一个实施例的单极切断单元外壳S100的凹部S100b-2和凸部S100b-3邻接于灭弧机构安装部S100c而安装。

凹部S100b-2和凸部S100b-3在正常情况下闭合，并在预定电弧气体压力下破裂同时形成排气口。优选地，凸部安装为与凹部S100b-2连接，并且凸部的宽度大于凹部S100b-2的宽度。

将参照图9至图14说明根据本发明的塑壳断路器的单极切断单元外壳的操作。

如图9或图10所示，当小于额定电流的正常电流在MCCB的电路上流动时，单极切断单元外壳S100的排气口区域S100b处于闭合状态。

此外，如果相当于额定电流120%的过电流或相当于额定电流10倍的故障电流在与MCCB连接的电路上流动，则MCCB实施跳闸操作以切断电路。在这种情况下，触头之间可能产生电弧，并且在邻近电弧位置可能产生电弧气体。然而，电弧气体压力不足够大以导致根据本发明的一个实施例的薄膜部S100b-1或者根据本发明的另一个实施例的凹部S100b-2破裂。结果，排气口区域S100b还处于闭合状态。

因为排气口区域S100b处于闭合状态，因此能够防止诸如灰尘的异物进入单极切断单元外壳S100。

然而，如果相当于额定电流的200~500倍的50KA最大中断电流在与MCCB连接的电路上流动，则根据本发明的实施例的薄膜部S 100b-1或根据本发明的另一个实施例的凹部S100b-2破裂。结果，图10的排气口区域S100b打开以形成排气口。

由于大面积的排气口构造为瞬时破裂，因此能够一次排出电弧气体，从而快速容易地减小电弧气体压力。

如前所示，在中断相当于MCCB的最大中断电流的电流时产生的电弧气体压力足够大以导致单极切断单元外壳S100内部的灭弧机构和触头，以及MCCB的下部壳体内部的跳闸机构和切换机构移置和变形或损坏。因此，在电弧气体压力减小后，不能再使用MCCB。此外，根据电气安全标准，已经实施电流切断操作的MCCB也不能再使用。

由于排气口区域S100b破裂以形成排气口的单极切断单元外壳S100不能再使用，因此不会影响本发明的功效。相反地，由于高电弧气体能够快速排出到电源侧，因此能够使得事故区域最小化和局部化。

本发明能够具有以下优势。

第一，用于MCCB的单极切断单元的外壳包括邻接于所述外壳的灭弧机构安装部安装的薄膜部，所述薄膜部构造为厚度小于所述外壳的其他绝缘部的平均厚度，处于闭合状态，并当出现电弧时在预定电弧气体压力下破裂而形成排气口。由于薄膜部在正常情况下处于闭合状态，因此能够防止如灰尘的异物进入单极切断单元。此外，如果由于电路上出现如短路电流的大电流而导致的切断操作期间产生的电弧气体压力达到预定水平，则大面积的薄膜部破裂以形成大排气口。结果，当切断故障电流时，能够一次排出电弧气体，从而快速容易地减小电弧气体压力。

第二，所述薄膜部的厚度相当于单极切断单元外壳的其他绝缘部的平均厚度的10~30%。因此，如果单极切断单元内部的电弧气体压力达到预定水平，则所述薄膜部先于其他绝缘部破裂。结果，能够快速容易地减小电弧气体压力。

第三，所述薄膜部的厚度为0.3~1.0mm。因此，如果单极切断单元内部的电弧气体压力先于具有3~10mm厚度的外壳的其他绝缘部到达规定水平，则所述薄膜部先于所述其他绝缘部破裂。结果，能够快速有效地减小电弧气体压力。

第四，所述外壳包括凹部，其邻接于所述外壳的灭弧机构安装部安装，在正常情况下处于闭合状态，并在预定电弧气体压力下破裂同时形成排气口；并且所述外壳包括凸部，其安装为与所述凹部连接在一起，所述凸部的宽度大于所述凹部的宽度。由于所述凹部和所述凸部处于闭合状态，因此能够防止如灰尘的异物进入单极切断单元。此外，如果由于电路上的如短路电流的大电流而导致的切断操作期间产生的电弧气体压力达到预定水平，则所述凹部与所述凸部一起破裂以形成大排气口。这样能够在切断故障电流时快速容易地排出电弧气体。

上述实施例和优势仅为示例性的，而不视为对本公开的限制。本教导可以容易地应用到其他类型的装置。本说明书旨在提供示例性说明，而不限制权利要求的范围。许多可选方式、改进和变型对于本领域的技术人员来说都将是显而易见的。在此描述的这些示例性实施例的特征、结构、方法和其他特性可以用各种方式进行组合，以获得另外的和/或可选的示例性实施例。

因为本发明的特征可以在不偏离其特性的情况下体现为多种形式，所以应当理解，上述实施例不受前面描述的任何细节限制，除非另外说明，而是应当在所附的权利要求书限定的范围内做广义地理解，因此落入权利要求书的范围或等同范围内的所有变型和改进因而理当包含在所附的权利要求书内。

Claims (4)

1.一种用于塑壳断路器的单极切断单元的外壳，其特征在于，所述外壳包括：

薄膜部，其邻接于所述外壳的灭弧机构安装部而安装，构造为厚度小于所述外壳的其他绝缘部的平均厚度，并通过在出现电弧时在预定电弧气体压力下破裂而形成排气口，

其中所述薄膜部物理地结合到所述外壳的主体上并且在其表面上不具有任何开口，并且

其中所述外壳的排气口区域(S100b)通过所述薄膜部而隔离于所述外壳的外部。

2.根据权利要求1所述的外壳，其特征在于，所述薄膜部的厚度相当于所述外壳的其他绝缘部的平均厚度的10～30％。

3.根据权利要求1所述的外壳，其特征在于，所述薄膜部的厚度为0.3～1.0mm。

4.一种用于塑壳断路器的单极切断单元的外壳，其特征在于，所述外壳包括：

凹部，其邻接于所述外壳的灭弧机构安装部而安装；以及

凸部，其安装为与所述凹部连接，并且所述凸部的宽度大于所述凹部的宽度，

其中所述凹部和所述凸部在正常情况下处于闭合状态，并在预定电弧气体压力下破裂同时形成排气口。