CN103366989A - 灭弧装置和带有灭弧装置的安装开关器具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种灭弧装置和带有灭弧装置的安装开关器具,灭弧装置带有数个成堆叠地在堆叠方向上彼此平行布置的灭弧板,每个灭弧板具有电弧进入侧和背侧并且在电弧进入侧处具有朝向电弧产生部位敞开的空隙,由此,在灭弧板处形成有带有在一侧限制空隙的第一进入棱边的第一进入边腿和带有在一侧限制空隙的第二进入棱边的第二进入边腿并且空隙过渡到将这两个进入边腿相连接的基础区域中。在每个灭弧板处,空隙在电弧进入方向上关于纵向中轴线非对称地变窄,使得第一进入边腿在基础区域处的宽部大于第二进入边腿在基础区域处的宽部,并且灭弧板成堆叠地布置成使得在堆叠方向上在堆叠中间平面的每个侧面上产生第一和第二进入边腿的交替的顺序。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于电气安装开关器具(Installationsschaltgerät)的灭弧装置(Lichtbogenlöscheinrichtung),其中,安装开关器具包括由固定的和可移动的接触件形成的触点(Kontaktstelle),在触点处在断开时产生电弧,并且其中,灭弧装置包括具有多个灭弧板的灭弧板组(Lichtbogenlöschblechpaket),电弧进入灭弧板组中并且在其中被消除,其中,灭弧板成堆叠地彼此平行布置并且由保持装置彼此相间隔地来保持,其中,每个灭弧板具有对称于纵向中轴线伸延的两个纵向侧棱(Laengsseitenkante)和进入区域,在其中从进入-窄侧棱边出发在两个进入边腿(Einlaufschenkel)之间形成有在电弧行进方向(Lichtbogenlaufrichtung)上延伸的且朝向电弧进入点(Lichtbogeneintrittsstelle)敞开的进入截段(Einlaufausschnitt)。
此外,本发明涉及一种根据权利要求10的前序部分的安装开关器具、尤其功率保护开关或者功率开关,其带有:固定的和可移动的接触件,它们共同形成触点;并且带有用于消除在触点处出现的电弧的灭弧装置。
背景技术
灭弧腔在保护开关中被用于消除电弧。其可被应用在单腔系统和两腔系统中。灭弧板通常具有V形的截段并且同向布置。电弧在灭弧腔中分解成许多子电弧(Teillichtbögen)并且最终引向消失。
这种类型的灭弧装置安置在功率保护开关、功率开关中、但是还例如在马达保护开关中。灭弧板组在此由多个灭弧板组装而成,其在现有技术中在外部形状和尺寸方面相同地来构造。板具有对称的、V形的进入轮廓,其朝向电弧产生部位敞开。
文件DE 10 2008 021 138 A1示出一种用于电气开关的这种类型的灭弧装置,其带有彼此平行布置的灭弧板,灭弧板借助于由方形的箱形成的由绝缘材料构成的保持装置保持彼此有间距。
如果现在例如在短路电流的情况下在触点的可移动的接触件与固定的接触件之间产生电弧,则它经由电弧导轨(Lichtbogenleitschiene)(其在两侧上在堆叠方向上限制灭弧板堆)被引入灭弧板组中并且在那里分成子电弧,由此,电弧电压提高并且短路电流由此被限制。
为了确保电弧的快速熄灭,必要的是,电弧快速进入灭弧板组中。为了能够切断较高的短路电流,必要的是,在各个灭弧板之间构造有较高的电弧电压并且其尽可能保持稳定。
最大可能的灭弧板数目在此由安装高度确定,其中,灭弧板厚和板之间的间距有影响。因为安装高度和最大可能的灭弧板数目影响所引起的电弧电压的大小且由此影响在电弧进入灭弧腔中时短路电流的可能的限制,追求在灭弧腔中安置尽可能多的灭弧板,其中,在实践中不能低于基于热力强度的最小板厚和板相互间的最小间距并且最小可能的板厚或最小可能的间距值的下降不导致电弧电压的提高。由此,出于物理原因对于一定的安装高度在几何上确定最大可达到的电弧电压和由此最大可能的短路电流限制。
发明内容
本发明的目的是如此改进这种类型的灭弧装置,使得对于给定的几何尺寸实现电弧电压的更快上升和总体上更高的电弧电压。
另外本发明的目的是说明一种安装开关器具,在其中在给定的几何限制下不仅在直流应用中而且在交流应用中确保在高短路电流的情况下电弧的快速的且可靠的熄灭。
该目的通过带有权利要求1的特征的灭弧装置以及通过带有权利要求10的特征的安装开关器具来实现。
根据本发明,进入截段即漏斗形地且关于纵向中轴线非对称地在电弧行进方向上变窄,并且为了形成灭弧板组灭弧板交替地在其纵向中轴线处镜像相叠地布置,使得每个灭弧板相应以其进入边腿中的一个在堆叠方向上观察部分地遮盖与其相邻的灭弧板的进入截段。
灭弧板根据本发明即交替镜像地布置。这导致子电弧的在分解情况中附加的延长并且引起总体上更快上升的且更高的电弧电压。由此尤其可在DC应用中确保电弧的快速的且可靠的熄灭。快速上升的且总体上高的电弧电压尤其也在DC应用情况中保护了保护开关免于过载和损坏。
根据本发明的一有利的实施形式,每个灭弧板具有矩形的基础结构,其中,形成有带有在一侧限制进入截段的第一进入棱边的第一进入边腿和带有在一侧限制进入截段的第二进入棱边的第二进入边腿,并且其中,进入截段在它的置于电弧进入方向上的端部处过渡到将这两个进入边腿相连接的基础区域中,使得第一进入边腿在基础区域处的宽度大于第二进入边腿在基础区域处的宽度,并且其中,在堆叠方向上在由所堆叠的灭弧板的纵向中轴线所确定的堆叠中间平面(Stapelmittelebene)的每个侧面上产生第一和第二进入边腿的交替的顺序。
在一定程度上可考虑由第一和第二灭弧板的交替的顺序来构建根据本发明的灭弧板。这样的灭弧板被称为第一灭弧板,其布置成使得其第一进入边腿在堆叠方向上相叠且处于由所堆叠的灭弧板的纵向中轴线所确定的堆叠中间平面的第一侧面上。这样的灭弧板被称为第二灭弧板,其布置成使得其第一进入边腿在堆叠方向上相叠并且处于由所堆叠的灭弧板的纵向中轴线所确定的堆叠中间平面的第二侧面上,其中,第二侧面面对第一侧面。此外可如此想象根据本发明的灭弧板堆(Löschblechstapel)的结构,即第一灭弧板形成第一子灭弧板堆而第二灭弧板形成第二子灭弧板堆,并且第一和第二子灭弧板堆被接到彼此中。第一和第二灭弧板在此相同地来构建,它们仅由此相区别,即第二灭弧板由第一灭弧板通过在其纵向中轴线处的镜像得出。
该根据本发明的灭弧板组件的作用方式可以如下来阐述。电弧(当其进入进入截段中时)首先碰到第一进入棱边并且进入在第一进入边腿之间的区域中。第一进入边腿之间的间距大于在灭弧板的在电弧行进方向上观察后部的区域中灭弧板之间的间距,因此电弧进入在第一进入边腿之间的区域中比当进入边腿全部具有相同的、更小的间距(如其在现有技术中常见的那样)时将实现的那样更快地实现。由于在第一进入棱边的区域中在第一进入边腿之间的更大的间距,电弧前的流动阻力也更小,由此进入速度变大。由此已在第一进入边腿的区域中通过与发动的电压反向的、快速上升的电弧电压实现良好的电流限制。电弧在此被冷却并且短路电流降低。在电弧在灭弧板组的后部的区域中冲击到在第二进入棱边的区域中的第二进入边腿上时实现子电弧再次分成几乎双倍数目,由此,电弧电压上升到远高于发动的电网电压(Netzspannung)的值并且电弧快速地被带到熄灭。由此还将灭弧板的热负荷保持得足够小。
根据本发明的另一有利的实施形式,进入截段具有带有直的进入棱边的关于纵向中轴线非对称的V形。
根据本发明的另一有利的实施形式,灭弧板在其纵侧处具有伸出的榫舌(Zapfen),灭弧板利用其伸过保持装置中的保持孔。
根据本发明的另一有利的实施形式,灭弧板由铁磁的材料构成并且覆盖以铜层(Kupferschicht)。在此应用铁磁的材料作为用于灭弧板的基础材料,因为在铁磁材料附近的伴随电弧的磁场追求延伸通过更好导磁的灭弧板。由此产生在灭弧板的方向上的抽吸效应(Saugwirkung)。该抽吸效应除了由电弧本身所产生的磁性的吹场(Blasfeld)之外导致,电弧向灭弧板的组件运动并且在它们之间被分成多个子电弧,其落于灭弧板上。
根据本发明的另一有利的实施形式,保持装置包括绝缘条(Isolierstreifen),其具有带有用于榫舌的保持孔的侧壁,其中,侧壁在灭弧板的纵向侧棱处限制灭弧板组,并且其中,绝缘条具有后壁,其在灭弧板的在电弧进入方向上与进入-窄侧棱边相对的背侧棱边处限制灭弧板组。灭弧板组由保持装置的侧壁的侧向限制引起在灭弧腔内的压力的维持,这促进灭弧。
根据本发明的另一有利的实施形式,后壁具有开槽口(Oeffnungsschlitze),通过其可消除由电弧所产生的压力。这用于协调在灭弧腔内的压力比且有助于改善的电弧进入和改善的电弧分解。
根据本发明的另一有利的实施形式,后壁在其窄侧处具有伸出的保持鼻,以将在安装开关器具的壳体中定向灭弧装置。
根据本发明的另一有利的实施形式,侧壁可在灭弧板的进入边腿的区域中释放灭弧板组。在电弧的进入区域中,灭弧腔由此在一定程度上在侧向上打开以导引所产生的气体压力的一部分经过灭弧腔。
根据本发明的安装开关器具尤其是功率保护开关或功率开关,其带有:固定的和可移动的接触件,它们共同形成触点;并且带有用于消除在触点处出现的电弧的灭弧装置,其中,灭弧装置设计成带有具有多个灭弧板的灭弧板组,电弧进入灭弧板组中并且在其中被消除,其中,灭弧板成堆叠地彼此平行布置并且通过保持装置保持彼此相间隔,其中,每个灭弧板具有两个对称于纵向中轴线伸延的纵向侧棱和进入区域,在其中从进入-窄侧棱边出发在两个进入边腿之间形成在电弧行进方向上延伸的且朝向电弧进入点敞开的进入截段,并且其中,进入截段漏斗形地并且关于纵向中轴线非对称地在电弧行进方向上变窄,并且其中,为了形成灭弧板组灭弧板交替地在其纵向中轴线处镜像相叠地布置,使得每个灭弧板相应以其进入边腿中的一个在堆叠方向上观察部分地遮盖与其相邻的灭弧板的进入截段。
根据本发明的一有利的实施形式,安装开关器具具有带有两个灭弧装置的双触点,其中,每个子触点关联有灭弧装置,其如上面所说明的那样来设计。
附图说明
根据附图(在其中示出本发明的实施例)应来详细阐述和说明本发明以及本发明的另外的有利的设计方案和改进方案。
其中:
图1显示了根据本发明所设计的灭弧板的俯视图,
图2显示了从电弧产生侧这里对根据本发明的灭弧板组的等轴视图,
图3显示了从斜上且从电弧产生侧这里对根据本发明的灭弧板组的视图,
图4显示了从背侧这里对根据本发明的灭弧板组的等轴视图。
相同的或起相同作用的组件或元件在附图中设有相同的附图标记。
附图标记清单
1 灭弧板
1' 灭弧板
2 灭弧板组
3 保持装置
4 纵向中轴线
5 纵向侧棱
5' 纵向侧棱
6 进入区域
7 进入-窄侧棱边
8 第一进入边腿
8' 第二进入边腿
9 第一进入棱边
9' 第二进入棱边
10 基础区域
11 榫舌
12 侧壁
12' 侧壁
13 后壁
14 背侧棱边
15 开口槽
16 保持鼻
17 第一角度
17' 第二角度。
具体实施方式
图1显示了对根据本发明的灭弧板1、1'的宽侧的俯视图。它具有带有两个对称于纵向中轴线4伸延的纵向侧棱5、5'、进入-窄侧棱边7和背侧棱边14的矩形的基础结构。它具有进入区域6,在其中从进入-窄侧棱边7出发在两个进入边腿8、8'之间形成在电弧行进方向上延伸的且朝向电弧进入点敞开的进入截段。进入截段漏斗形地且关于纵向中轴线4非对称地在电弧行进方向上变窄。由此形成带有在一侧限制进入截段的第一进入棱边9的第一进入边腿8和带有在一侧限制进入截段的第二进入棱边9'的第二进入边腿8'。进入截段在它的置于电弧进入方向上的端部处过渡到将这两个进入棱边9、9'相连接的基础区域10中。第一进入边腿8在基础区域10处的宽度大于第二进入边腿8'在基础区域10处的宽度。
进入截段即具有带有直的进入棱边9、9'的关于纵向中轴线4非对称的V形。第一进入边腿8的第一进入棱边9与纵向中轴线4形成第一角度17。第二进入边腿8'的第二进入棱边9'与纵向中轴线4形成第二角度17'。第一角度17在一优选的实施形式中这里处于20-25°之间的范围中。第二角度17'在一优选的实施形式中这里处于10-15°之间的范围中。V形的截段的深度(其是进入-窄侧棱边7与基础区域10之间的间距)在一优选的实施形式中这里处于6.5-7.0 mm之间的范围中。
灭弧板(1, 1')在其纵侧5、5'处相应具有两个伸出的榫舌11,灭弧板利用其可伸过保持装置3中的保持孔中,见下面及图2-4。
灭弧板(1, 1')由铁磁材料构成并且覆盖以铜层。
图2至图4显示了由十六个灭弧板1、1'(其中的每个如在图1中所说明的那样来构建)所形成的灭弧板组2,电弧可进入其中并且在其中被消除,其中,灭弧板1、1'成堆叠地彼此平行布置并且通过保持装置3保持彼此相间隔。所使用的灭弧板的数目及其厚度然而可根据应用而改变,根据本发明所构建的带有其它数目的灭弧板的灭弧板组同样是可能的。
为了灭弧板组2的形成,灭弧板1、1'交替地在其纵向中轴线4处镜像相叠地布置,使得每个灭弧板1、1'相应以其进入边腿8、8'中的一个在堆叠方向上观察部分地遮盖与其相邻的灭弧板1'、1的进入截段。因此,在堆叠方向上在由所堆叠的灭弧板1、1'的纵向中轴线4所确定的堆叠中间平面的每个侧面上产生第一和第二进入边腿8、8'的交替的顺序。
在一定程度上可考虑由第一和第二灭弧板1、1'的交替的顺序来构建根据本发明的灭弧板。这样的灭弧板被称为第一灭弧板1,其布置成使得其第一进入边腿8在堆叠方向上相叠且处于由所堆叠的灭弧板的纵向中轴线4所确定的堆叠中间平面的第一侧面上。在图3中是其第一进入边腿8处于灭弧板的纵向中轴线4左边的灭弧板。这样的灭弧板被称为第二灭弧板1',其布置成使得其第一进入边腿8在堆叠方向上相叠并且处于由所堆叠的灭弧板的纵向中轴线4所确定的堆叠中间平面的第二侧面上,其中,第二侧面面对第一侧面。在图3中其第一进入边腿8处于灭弧板的纵向中轴线4右边的灭弧板。
此外可如此设想根据本发明的灭弧板堆的结构,即第一灭弧板1形成第一子灭弧板堆而第二灭弧板1'形成第二子灭弧板堆,并且第一和第二子灭弧板堆被接到彼此中。第一和第二灭弧板1、1'在此相同地来构建,它们仅由此相区别,即第二灭弧板1'由第一灭弧板1通过在其纵向中轴线处4的镜像得出。
保持装置3包括绝缘条,其具有带有用于榫舌11的保持孔的侧壁12、12',其中,侧壁12、12'在灭弧板1、1'的纵向侧棱5、5'处限制灭弧板组。对于每个灭弧板1、1'设置有四个固定开口,其成对地对称于纵向中轴线4来布置。
绝缘条具有后壁13,其在灭弧板1、1'的在电弧进入方向上与进入-窄侧棱边7相对的背侧棱边14处限制灭弧板组2。
后壁13具有开槽口15,通过其可消除由电弧所产生的压力。
后壁13在其窄侧处具有伸出的保持鼻16,以便在安装开关器具的壳体中定向灭弧装置。在此,设置有两个非对称地布置的鼻16,其用于器具中的灭弧腔的取向。
侧壁12、12'可在灭弧板1、1'的进入边腿8、8'的区域中释放灭弧板组2。
后壁13中的开槽口15用于协调在灭弧腔内的压力比并且负责最佳的电弧进入和最佳的电弧分解。灭弧板组2在侧向上在进入边腿8、8'的区域中的释放负责,所产生的气体压力的一部分被导引经过灭弧腔。在其余的侧向区域中,在进入边腿8、8'外,灭弧板组2通过侧壁12、12'来封闭,这用于维持在灭弧腔内的压力。
概括性地示出,灭弧板由灭弧板座来保持并且相互平行取向。灭弧板交替镜像地布置。这导致子电弧的在电弧的分解情况中附加的延长并且引起总体上更快上升的且更高的电弧电压。由此尤其可在DC应用中确保电弧的快速的且可靠的熄灭。快速上升的且总体上高的电弧电压尤其也在DC应用情况中保护了安装开关器具免于过载和损坏。
所示出的带有根据本发明的灭弧腔的根据本发明的灭弧装置可应用在DC和AC功率保护开关或者分荷开关(Lasttrennschalter)中。带有根据本发明的灭弧腔的灭弧装置有利地可不仅在单腔系统中而且在两腔系统中被用于快速熄灭电弧。
Claims (11)
1. 一种用于电气安装开关器具的灭弧装置,其中,所述安装开关器具包括由固定的和可移动的接触件形成的触点,在所述触点处在断开时产生电弧,并且其中,所述灭弧装置包括具有多个灭弧板(1, 1')的灭弧板组(2),所述电弧进入所述灭弧板组(2)中并且在其中被消除,其中,所述灭弧板(1, 1')成堆叠地彼此平行布置并且通过保持装置(3)保持彼此相间隔,其中,每个灭弧板(1, 1')具有对称于纵向中轴线(4)伸延的两个纵向侧棱(5, 5')和进入区域(6),在所述进入区域(6)中从进入-窄侧棱边(7)出发在两个进入边腿(8, 8')之间形成有在电弧行进方向上延伸的且朝向电弧进入点敞开的进入截段,其特征在于,所述进入截段漏斗形地且关于所述纵向中轴线(4)非对称地在电弧行进方向上变窄,并且为了形成所述灭弧板组(2)所述灭弧板(1, 1')交替地在其纵向中轴线(4)处镜像相叠地布置,使得每个灭弧板(1, 1')相应以其进入边腿(8, 8')中的一个在堆叠方向上观察部分地遮盖与其相邻的灭弧板(1', 1)的进入截段。
2. 根据权利要求1所述的灭弧装置,其特征在于,每个灭弧板(1, 1')具有矩形的基础结构,形成有带有在一侧限制所述进入截段的第一进入棱边(9)的第一进入边腿(8)和带有在一侧限制所述进入截段的第二进入棱边(9')的第二进入边腿(8'),并且所述进入截段在它的置于电弧进入方向上的端部处过渡到将这两个进入边腿(8, 8')相连接的基础区域(10)中,所述第一进入边腿(8)在所述基础区域(10)处的宽度大于所述第二进入边腿(8')在所述基础区域(10)处的宽度,并且在堆叠方向上在由所堆叠的所述灭弧板(1, 1')的纵向中轴线(4)所确定的堆叠中间平面的每个侧面上产生第一和第二进入边腿(8, 8')的交替的顺序。
3. 根据权利要求2所述的灭弧装置,其特征在于,所述进入截段具有带有直的进入棱边(9, 9')的关于所述纵向中轴线(4)非对称的V形。
4. 根据权利要求1所述的灭弧装置,其特征在于,所述灭弧板(1, 1')在其纵侧(5, 5')处具有伸出的榫舌(11),所述灭弧板利用其伸过所述保持装置(3)中的保持孔。
5. 根据权利要求1所述的灭弧装置,其特征在于,所述灭弧板(1, 1')由铁磁的材料构成并且覆盖以铜层。
6. 根据权利要求4所述的灭弧装置,其特征在于,所述保持装置(3)包括绝缘条,其具有带有用于所述榫舌(11)的保持孔的侧壁(12, 12'),其中,所述侧壁(12, 12')在所述灭弧板(1, 1')的纵向侧棱(5, 5')处限制所述灭弧板组(2),并且所述绝缘条具有后壁(13),其在所述灭弧板(1, 1')的在电弧进入方向上与所述进入-窄侧棱边(7)相对而置的背侧棱边(14)处限制所述灭弧板组(2)。
7. 根据权利要求6所述的灭弧装置,其特征在于,所述后壁(13)具有开槽口(15),通过其可消除由所述电弧产生的压力。
8. 根据权利要求6所述的灭弧装置,其特征在于,所述后壁(13)在其窄侧处具有伸出的保持鼻(16),以便在安装开关器具的壳体中定向所述灭弧装置。
9. 根据权利要求5所述的灭弧装置,其特征在于,所述侧壁(12, 12')在所述灭弧板(1, 1')的进入边腿(8, 8')的区域中释放所述灭弧板组(2)。
10. 一种安装开关器具、尤其功率保护开关或功率开关,其带有:固定的和可移动的接触件,它们共同形成触点;并且带有用于熄灭在所述触点处出现的电弧的灭弧装置,其中,所述灭弧装置根据权利要求1至7中的任一项来设计。
11. 根据权利要求10所述的安装开关器具,其特征在于,所述安装开关器具具有带有两个灭弧装置的双触点,其中,每个子触点关联有灭弧装置,并且其中,每个灭弧装置根据权利要求1至7中的任一项来设计。
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