CN103560032B - 一种灭弧室及采用该灭弧室的直流接触器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种灭弧室及采用该灭弧室的直流接触器,包括动触头组件和静触头组件，在所述动触头组件的动触点旁设置有向上弯曲的上导弧角组件，在所述静触头组件的静触点旁设置有向下弯曲的下导弧角组件，在所述上导弧角组件和下导弧角组件之间设置有灭弧室；所述灭弧室内分层交替设置有灭弧片，所述灭弧片的一端开有导弧口，另一端间隔设置有多个朝向灭弧室内的灭弧筋，至少一个灭弧筋上设置有弯折连接的金属片;解决现有技术中电弧在灭弧室内运动时间过长，尤其在电流过大或过小的情况下造成灭弧室损耗大，寿命短的问题，从而提供一种能迅速将电弧拉到最大，及时有效的熄灭电弧，安全耐用的灭弧室及采用该灭弧室的高压大电流直流接触器。

Description

一种灭弧室及采用该灭弧室的直流接触器

技术领域

本发明涉及一种直流接触器，具体是一种灭弧室及采用该灭弧室的直流接触器。

背景技术

随着我国经济的发展，电力系统中的直流输配电及其控制系统如轨道交通电力机车的直流电源，风力发电中的直流电源系统得到了广泛的应用，我国的有关科研单位和高等院校已经提出建设微电网和直流配电网的设想，但目前缺乏使用可靠的直流电器设备，因此研制新型直流电器设备如直流接触器已迫在眉睫，特别是对于高电压（1500V）大电流（800A）重任务（DC5）的直流接触器更是迫切需要。

众所周知，直流接触器在分断故障电流、正常工作电流以及临界电流的过程中，动静触头之间均产生电弧，由于直流电弧电流不自动过零，直流电弧比交流电弧难于熄灭，特别是在高压电下分断故障电流和临界电流的情况下更难于熄灭，因此为了提高直流接触器分断故障电流、正常工作电流和临界电流的可靠性、安全性和稳定性，开发研制适应高压大电流直流接触器十分重要。

现有直流接触器的灭弧装置系统一般采用栅片灭弧和迷宫式灭弧，依靠导电回路和吹弧线圈产生的磁场驱使电弧进入灭弧室而熄灭电弧，如中国专利CN102768925A的《断路器用灭弧室》公布了一种断路器的灭弧室，包括：位于灭弧室顶部的灭弧罩、位于灭弧室左右两边的侧壁、安装在左右侧壁之间的一组灭弧栅片，灭弧罩与灭弧栅片之间设有灭焰片。所述一组灭弧栅片在灭弧室侧壁之间呈交错排列：在一边侧的灭弧栅片的前端设有引弧片：灭弧栅片的上部棱边交叉形成的夹角呈钝角，其交叉处延伸至引弧口。虽然该发明采用了栅片灭弧，但是该方案中电弧被引入灭焰片后电弧运动及存在时间较长，电弧如果集中于一点或者存在的时间过长，其产生的高温对灭焰片的损耗较大，灭弧室寿命较短，不利于长期使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中电弧在灭弧室内运动时间过长，尤其在电流过大的情况下电弧的高温造成灭弧室损耗大，寿命短的问题，从而提供一种能迅速将电弧拉到最大，及时有效的熄灭电弧，安全耐用的具有综合灭弧装置的高压大电流直流接触器。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种灭弧室，所述灭弧室内分层交替设置有灭弧片，至少一个所述灭弧片的一端开有导弧口，另一端间隔设置有多个朝向灭弧室内的灭弧筋，至少一个灭弧筋上设置有弯折连接的金属片。

所述导弧口设置在所述灭弧片的中心线的一侧，且相邻两层的灭弧片的导弧口的位置相互交错。

所述导弧口始于所述灭弧片一端，逐渐收缩终止于所述灭弧片中心线的一侧。

所述金属片为U型，其开口方向朝向所述灭弧室壁。

在所述灭弧片中间位置的灭弧筋上设置所述金属片。

所述金属片为铁片。

所述灭弧片设置15-30个，所述每片灭弧片上设置3-7个灭弧筋。

一种包括灭弧室的直流接触器，包括动触头组件和静触头组件，在所述动触头组件的动触点旁设置有向上弯曲的上导弧角组件，在所述静触头组件的静触点旁设置有向下弯曲的下导弧角组件，在所述上导弧角组件和下导弧角组件之间设置有灭弧室；所述灭弧室内分层交替设置有灭弧片，至少一个所述灭弧片的一端开有导弧口，另一端间隔设置有多个朝向灭弧室内的灭弧筋，至少一个灭弧筋上设置有弯折连接的金属片。

在所述下导弧角组件和静触头组件围成的空间内设置有吹弧室，所述吹弧室设置在所述静触头组件的静触点下方，所述吹弧室内设置有吹弧线圈，所述吹弧线圈中还设有铁芯，所述吹弧线圈一端连接到下导弧角组件，另一端通过接线端子连接到所述静触头组件上。

所述上导弧角组件与所述灭弧室内最上层的灭弧片连接，所述下导弧角组件与所述灭弧室内最下层的灭弧片连接。

在所述动触头组件上方设置有连接片，所述连接片一端与上导弧角组件连接，另一端通过连接螺栓与动触头连接。

所述下导弧角组件与静触头组件之间距离为1-1.5mm，所述上导弧角组件与动触头组件之间距离为3-4mm。

本发明的上述技术方案比现有技术具有以下优点：

（1）本发明所述的一种灭弧室，所述灭弧室内分层交替设置有灭弧片，所述灭弧片的一端开有导弧口，另一端间隔设置有灭弧筋，至少一个灭弧筋上设置有弯折连接的金属片,可以使电弧在经过灭弧筋的时候被金属片迅速引导进入灭弧筋之间的间隙内部，将电弧的运动轨迹形成曲线形，增加了电弧的运动距离，通过弯折的金属片使电弧的运动速度加快且运动轨迹延长，从而达到了更好的熄灭电弧的目的，解决了现有技术中电弧在灭弧室内运动时间过长，尤其在电流过大的情况下造成灭弧室损耗大，寿命短的问题，提供一种能迅速将电弧拉到最大，及时有效的熄灭电弧，安全耐用的灭弧装置。

（2）本发明所述的一种灭弧室，所述导弧口设置在所述灭弧片的中心线的一侧，且相邻两层灭弧片的导弧口的位置相互交错,所述导弧口始于所述灭弧片一端，逐渐收缩终止于所述灭弧片中心线的一侧，这样，电弧在灭弧室内从上层灭弧片的导弧口侧进入该灭弧片内，经过灭弧筋及金属片将电弧进一步拉长后，在另一侧进入下层灭弧片，上层灭弧片中电弧轨迹结束的位置正与下层灭弧片中导弧口的位置对应，使得电弧可以更好的进入相邻的灭弧片，形成迷宫式的通道，提供给电弧运动更长的距离和更大的空间。

（3）本发明所述的一种灭弧室，在所述灭弧片中间位置的灭弧筋上设置所述金属片，所述金属片为U型，所述金属片为铁片，在中间位置的灭弧筋上设置U形金属片可以将电弧运动距离拉到最大，并且铁片的引弧效果最好。

（4））本发明所述的一种灭弧室，在所述灭弧片中间位置的灭弧筋上设置所述金属片，这样金属片的吸引作用，使得电弧进入灭弧筋中的轨迹更长，且中间位置的金属片对两侧的电弧都具有牵引作用，使得电弧在两侧的灭弧筋中形成的运动轨迹都加强，更好的延长了所述电弧的运动路线，加强了灭弧效果。

（5）本发明所述的灭弧室，所述灭弧片设置15-30个，所述每个灭弧片上设置3-7个灭弧筋，根据需要合理设置，保证电弧在每层灭弧片的作用下减弱，在灭弧室内基本将电弧消除。

（6）本发明所述的采用上述灭弧室的直流接触器，包括动触头组件、静触头组件、向上弯曲的上导弧组件、向下弯曲的下导弧组件，在所述上导弧组件和下导弧组件之间设置有所述灭弧室，在所述灭弧室中分层交替设置有灭弧片，所述灭弧片的一端开有导弧口，另一端间隔设置有多个朝向灭弧室内的灭弧筋，至少一个灭弧筋上设置有弯折连接的金属片。在所述灭弧室中，通过金属片将电弧在灭弧片中的运动速度加快，运行轨迹进一步延长，使得灭弧筋更充分的发挥灭弧作用，加强了灭弧效果，从而保证了直流接触器在开断的过程中将电弧消除的更彻底，开断效果更好，使得该接触器具有更好的性能。

（7）本发明所述的一种采用该灭弧室的直流接触器，所述吹弧线圈一端连接到下导弧角组件，另一端通过接线端子连接到所述静触头组件上，在下导弧角组件、吹弧线圈和静触头组件形成一个回路，所述吹弧线圈产生磁场吹动电弧向灭弧室运动，由于在动静触头断开瞬间的电流非常大，所以所述吹弧线圈产生的磁场非常强，使电弧运动速度非常迅速，减少对设备的损耗，并且所述吹弧线圈方便安装和维护。

（8）本发明所述的一种采用该灭弧室的直流接触器，所述上导弧角组件与所述灭弧室内最上层的灭弧片连接，所述下导弧角组件与所述灭弧室内最下层的灭弧片连接;所述上、下导弧角可以将电弧更迅速稳定的引导入与其连接的灭弧片中，避免电弧自由运动破坏接触器内其他结构。

（9）本发明所述的一种采用该灭弧室的直流接触器，在所述动触头组件上方设置有连接片，所述连接片一端与上导弧角组件连接，另一端通过连接螺栓与动触头连接；所述连接片在电弧运动到导弧角上后，电弧电流通过静触头、吹弧线圈、下导弧角组件、电弧、上导弧角组件、连接片、动触头接线端形成通电回路，电弧电流不再通过动、静触头，从而提高电气寿命。

（10）本发明所述的一种采用该灭弧室的直流接触器，所述下导弧角组件与静触头组件之间距离为1-1.5mm，所述上导弧角组件与动触头组件之间距离为3-4mm;其目的在于使电弧能迅速地从动、静触头运动到导弧角上，并保证电弧在运动到导弧角上后，其间隙上的电弧能迅速熄灭，以保证电弧电流不再经过动、静触头，从而提高电气寿命。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，

图1是本发明所述灭弧片的主视图；

图2是本发明所述灭弧室的侧面剖视图；

图3A和图3B是本发明所述灭弧片的一个实施例的主视图和左视图；

图4是本发明所述直流接触器的侧面剖视图；

图5A和图5B是本发明所述相邻两个灭弧片的主视图；

图6是本发明所述灭弧片内电弧运动轨迹图；

图7是本发明所述灭弧片的另一个实施例的主视图；

图8是本发明所述灭弧片的另一个实施例的主视图。

图中附图标记表示为：1-灭弧片，2-上导弧角组件，3-动触头组件，4-连接片，5-静触头组件，6-下导弧角组件，7-吹弧线圈，8-铁芯，11-导弧口，12-灭弧筋，13-金属片，14-灭弧室。

具体实施方式

下面提供本发明所述的一种灭弧室及采用该灭弧室的直流接触器的具体实施方式。

实施例1

本发明所述的一种灭弧室的结构如图2所示，所述灭弧室14内分层交替设置有26片灭弧片1，除顶部灭弧片1和底部灭弧片1外，中间位置的灭弧片1在一端开有导弧口11，另一端间隔设置有3个朝向灭弧室14内的灭弧筋12，在中间位置的灭弧筋12上设置有弯折连接的金属片13，本实施例中，所述弯折连接的金属片13为U型，其开口方向朝向所述灭弧室壁。位于顶部和底部的灭弧片1，为了防止电弧泄露，并未设置导弧口11，其结构如图3A和图3B所示，其与灭弧室壁接触的一面设置有两个突起，用于插入灭弧室壁的凹槽内以达到固定的效果，其余的灭弧片1如图1所示。当电弧进入灭弧室14后，从导弧口11进入灭弧片1后，所述金属片13引导电弧沿着其边缘运动，也就是在所述灭弧筋12之间的间隙内运动，使得电弧的运动距离比现有技术中没有金属片13的要拉伸的更长，电弧在多个灭弧片1内运动后被拉伸到最长距离后熄灭，所以本发明灭弧片1能更快速的熄灭电弧，保护灭弧室14内装置，避免过度消耗。

作为其他可以替换的实施方式，灭弧室14内的灭弧片1的个数可以根据需要来设置，如设置成15-30个，所述灭弧片1中灭弧筋12的个数可以根据需要设置，如设置成3-7个。在其他的实施例中，也可以在所述灭弧筋12中的部分灭弧筋12上设置U型金属片13，如当设置了5个灭弧筋12时，在其中的第2、4灭弧筋12上设置U型金属片13。此处的设置方式和设置的多少根据具体的情况来选择，一般金属片13会在灭弧筋12上间隔设置一个或多个，达到将电弧更加迅速的牵引到灭弧筋12处，增长电弧运动轨迹并将其快速消除。

在其他可替换的实施方式中，所述弯折连接的金属片13的形状也可以为∨形或环形等形状，如图7中的为环形的具体实施例，图8中为∨形状的具体实施例图，此类形状可以对电弧进行牵引，使其可以更深的进入灭弧筋12内部即可达到快速熄弧效果。

实施例2

在实施例1所述的灭弧室14的基础上，在所述分层设置的灭弧片1上，除顶部和底部的灭弧片1外，都设置有导弧口11。所述导弧口11设置在所述灭弧片1的中心线的一侧，且相邻两个灭弧片1的导弧口11的位置相互交错。本实施例中所述导弧口11始于所述灭弧片1一端，逐渐收缩终止于所述灭弧片1中心线的一侧。在图5B所示，如在一层灭弧片1上，导弧口11逐渐收缩于右侧，则在其相邻的上层和下层灭弧片1中，如图5A所示，导弧口11都是逐渐收缩于左侧，这样，各层灭弧片1上的导弧口11都是交错设置的；电弧在灭弧室14内从上层灭弧片1的导弧口11侧进入该灭弧片1内，经过灭弧筋12及金属片13将电弧进一步拉长后，在另一侧进入下层灭弧片1，上层灭弧片1中电弧轨迹结束的位置正与下层灭弧片1中导弧口11的位置对应，使得电弧可以更好的进入相邻的灭弧片1，形成迷宫式的通道，提供给电弧运动更长的距离和更大的空间。

此外，在本实施例中，优选在所述灭弧片1中间位置的灭弧筋12上设置所述金属片13，如图6所示，使得电弧从导弧口11进入所述灭弧筋12后形成如图所示的轨迹，使得电弧在金属片13的引导下，向灭弧筋12内部运动距离更远，电弧的运动路线更长，比现有技术获得更长的电弧运动轨迹。

所述金属片13优选的选用铁片，铁片的导电性能和导磁性能良好，并且造价低，可以节约成本，有利于本发明大规模的制造和应用。

实施例3

一种直流接触器，如图4所示，包括动触头组件3和静触头组件5，在所述动触头组件3的动触点旁设置有向上弯曲的上导弧角组件2，在所述静触头组件5的静触点旁设置有向下弯曲的下导弧角组件6，在所述上导弧角组件2和下导弧角组件6之间设置有灭弧室14，所述上、下导弧角组件6可以将电弧更迅速稳定的引导入灭弧室14中，避免电弧自由运动破坏接触器内其他结构；所述灭弧室14内分层交替设置有26片灭弧片1，如图2所示，除顶部灭弧片1和底部灭弧片1外，中间位置的灭弧片1在一端开有导弧口11，另一端间隔设置有3个朝向灭弧室14内的灭弧筋12，在中间位置的灭弧筋12上设置有弯折连接的金属片13，本实施例中，所述弯折连接的金属片13为U型，其开口方向朝向所述灭弧室壁。位于顶部和底部的灭弧片1，为了防止电弧泄露，并未设置导弧口11，其结构如图3A和图3B所示，其与灭弧室壁接触的一面设置有两个突起，用于插入灭弧室壁的凹槽内以达到固定的效果，其余的灭弧片1如图1所示。

当动、静触头分离产生的电弧在上、下导弧角组件的引导下进入灭弧室14后，从导弧口11进入灭弧片1，所述金属片13引导电弧沿着其边缘运动，也就是在所述灭弧筋12之间的间隙内运动，使得电弧的运动距离比现有技术中没有金属片13的要拉伸的更长，电弧在多个灭弧片1内运动后被拉伸到最长距离后熄灭，所以本发明灭弧片1能更快速的熄灭电弧，保护灭弧室14内装置，避免过度消耗。

作为其他可以替换的实施方式，灭弧室14内的灭弧片1的个数可以根据需要来设置，如设置成15-30个，所述灭弧片1中灭弧筋12的个数可以根据需要设置，如设置成3-7个，具体视额定电压的高低和额定电流的大小而定。在其他的实施例中，也可以在所述灭弧筋12中的部分灭弧筋12上设置U型金属片13，如当设置了5个灭弧筋12时，在其中的第2、4灭弧筋12上设置U型金属片13。此处的设置方式和设置的多少根据具体的情况来选择，一般金属片13会在灭弧筋12上间隔设置一个或多个，达到将电弧更加迅速的牵引到灭弧筋12处，加强电弧运动轨迹并将其快速消除。

在其他可替换的实施方式中，所述弯折连接的金属片13的形状也可以为∨形或环形等形状，可以对电弧进行牵引，使其可以更深的进入灭弧筋12内部即可达到快速熄弧的效果。

实施例4

在实施例3所述的直流接触器的基础上，下导弧角组件6和静触头组件5及其围成的空间内设置有吹弧室，所述吹弧室设置在所述静触头组件5的静触点下方，所述吹弧室内设置有吹弧线圈7，所述吹弧线圈7中还设有铁芯8，所述铁芯8可以增强磁场，并使得产生的磁通按照电弧运动的路径分布，使电弧在磁场中的运动速度更快，吹动电弧的速度就更快，所述吹弧线圈7一端通过连接螺栓连接到下导弧角组件6，另一端通过接线端子连接到所述静触头组件5上，所述连接螺栓和接线端子都通过绝缘固定件固定在吹弧室壁内。

在静触头与动触头断开的瞬间，电流通过所述缝隙在回路电动力的作用下传递到所述下导弧角组件6，因为所述吹弧线圈7一端通过连接螺栓与下导弧角组件6连接，另一端通过接线端子与静触头组件5连接，因此在下导弧角组件6、吹弧线圈7和静触头组件5形成了串联回路，于是回路电流通过吹弧线圈7。在吹弧装置中的铁芯8磁通未达到饱和产情况下，磁场强度和线圈的磁势成正比，即

Ｈ＝ＫＩＶ

式中：N—线圈匝数

K—常数

I—回路电流

H—磁场强度

为了保证在临界电流情况下能正常工作，优选的将线圈匝数设置为35匝，所以在分断故障电流如额定工作电流时，吹弧线圈7均能产生较大的磁场强度，使电弧运动非常迅速，大大缩短了电弧燃烧时间，减少了对设备的损耗。所述上导弧角组件2与所述灭弧室14内最上层的灭弧片1连接，所述下导弧角组件6与所述灭弧室14内最下层的灭弧片1连接，所述上、下导弧角组件可以将电弧更迅速稳定的引导入与其连接的灭弧片1中，避免电弧自由运动破坏接触器内其他结构。

实施例5

所述下导弧角组件与静触头之间距离为1-1.5mm，所述上导弧角组件2与动触头之间距离为3-4mm，使电弧能迅速地从动、静触头上传递到导弧角上。

在以上实施例所述的一种采用该灭弧室14的直流接触器的基础上，还设有连接片4,所述连接片4设置在动触头组件3上方，所述连接片4一端与上导弧角组件2连接，另一端通过连接螺栓与动触头连接，使得电弧电流在静触头、吹弧线圈7、上导弧角组件2、电弧电流、下导弧角组件6、连接片4之间形成通电回路。该通电回路可以使电弧电流从回路中流过，而不通过动、静触头，从而提高触头的电寿命。

在动、静触头组件两侧分别设置有挡弧片，能有效的防止电弧与灭弧室14塑料外壳接触，避免破坏绝缘；在所述灭弧室14和吹弧装置两侧分别设置有磁夹板，将线圈产生的磁通能有效地分配到电弧运动的通道上，以加速电弧的快速运动。

所述灭弧片1、灭弧筋12、挡弧片均优选的采用陶土材料，其具有良好的绝缘效果，且耐温高，使用寿命长，造价低成本低。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种灭弧室，所述灭弧室内分层交替设置有灭弧片，至少一个所述灭弧片的一端开有导弧口，另一端间隔设置有多个朝向灭弧室内的灭弧筋，其特征在于，至少一个灭弧筋上设置有弯折连接的金属片。

2.根据权利要求1所述的灭弧室，其特征在于，所述导弧口设置在所述灭弧片的中心线的一侧，且相邻两层的灭弧片的导弧口的位置相互交错。

3.根据权利要求1所述的灭弧室，其特征在于，所述导弧口始于所述灭弧片一端，逐渐收缩终止于所述灭弧片中心线的一侧。

4.根据权利要求1所述的灭弧室，其特征在于，所述金属片为U型，其开口方向朝向所述灭弧室壁。

5.根据权利要求1所述的灭弧室，其特征在于，在所述灭弧片中间位置的灭弧筋上设置所述金属片。

6.根据权利要求1所述的灭弧室，其特征在于，所述金属片为铁片。

7.根据权利要求1所述的灭弧室，其特征在于，所述灭弧片设置15-30个，所述每片灭弧片上设置3-7个灭弧筋。

8.一种包括灭弧室的直流接触器，包括动触头组件和静触头组件，在所述动触头组件的动触点旁设置有向上弯曲的上导弧角组件，在所述静触头组件的静触点旁设置有向下弯曲的下导弧角组件，在所述上导弧角组件和下导弧角组件之间设置有灭弧室；

其特征在于，所述灭弧室为权利要求1-7任一项所述的灭弧室。

9.根据权利要求8所述的直流接触器，其特征在于，在所述下导弧角组件和静触头组件围成的空间内设置有吹弧室，所述吹弧室设置在所述静触头组件的静触点下方，所述吹弧室内设置有吹弧线圈，所述吹弧线圈中还设有铁芯，所述吹弧线圈一端连接到下导弧角组件，另一端通过接线端子连接到所述静触头组件上。

10.根据权利要求8所述的直流接触器，其特征在于，所述上导弧角组件与所述灭弧室内最上层的灭弧片连接，所述下导弧角组件与所述灭弧室内最下层的灭弧片连接。

11.根据权利要求8所述的直流接触器，其特征在于，在所述动触头组件上方设置有连接片，所述连接片一端与上导弧角组件连接，另一端通过连接螺栓与动触头连接。

12.根据权利要求8所述的直流接触器，其特征在于，所述下导弧角组件与静触头组件之间距离为1-1.5mm，所述上导弧角组件与动触头组件之间距离为3-4mm。