CN104124118B - 一种直流断路器磁吹装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直流断路器磁吹装置，包括静端引弧角、导磁铁板、静端磁吹线圈、静触头、动触头、导线、动端磁吹线圈、铁芯、动端引弧角。静端磁吹线圈内同轴放置有铁芯，且其两端分别与静端引弧角及静触头连接；动端磁吹线圈内同轴放置有铁芯，且其两端分别与动端引弧角及通过导线与动触头连接；导磁铁板两端分别与两个铁芯的同侧端面紧密配对；静端磁吹线圈与动端磁吹线圈的轴向端面不超过铁芯的同侧端面。优点：1、吹弧磁场方向能够随主回路电流的改变自动发生相应改变，因此安全可靠性高；2、将吹弧磁场集中在动、静触头的断口区域及引弧角附近区域，有利于电弧弧根的快速移动，从而驱使电弧快速进入灭弧室，提高断路器的分断能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁吹装置，尤其是涉及一种直流断路器磁吹装置。
背景技术
空气式断路器开断过程中，动、静触头之间会产生电弧，该电弧与触头导电回路会产生有利于电弧进入灭弧室的吹弧磁场，电弧在该吹弧磁场中会受到回路电动力的作用而进入灭弧室。这种利用主回路自身产生的电动力驱动电弧进入灭弧室而灭弧的方法称为自励激磁方法，但由于回路电动力与电流的平方成正比，因此在分断临界小电流时，由于电动力变小而不足以驱动电弧进入灭弧室，电弧将在引弧角位置停滞并持续燃弧，造成断路器开断失败。
为了解决直流空气式断路器开断临界小电流困难的问题，有设计者采用外接电源对磁吹线圈进行励磁的方法，如专利CN102412078A、CN102592908B。该方法需要增加主回路电流检测判断装置，这使磁吹装置变得复杂，降低装置的环境适用性及安全可靠性。而专利CN102592910B公示的永磁磁吹装置不需要外接电源，但还是需要主回路电流的检测判断装置，因此其环境适用性及安全可靠性也不高。专利CN102592909B的解决方法为：利用主回路电流流经磁吹线圈，从而产生吹弧磁场，该方法可以不需要主回路电流检测判断装置，结构相对简单，但由于磁吹线圈周围为导磁率极低的空气，通过磁吹线圈产生的吹弧磁场会随着离线圈距离的增大而急剧减小，另外该方法只有在电弧弧根到达磁吹线圈的上端，即电流必须流过磁吹线圈，才会产生吹弧磁场，因此当电弧没有到达磁吹线圈时，该磁吹装置将不起作用，如果此时电弧在主回路磁场作用下无法移动到磁吹线圈，则断路器会出现开断失败。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种吹弧磁场方向能够随主回路电流的改变自动发生相应改变，因此安全可靠性高的一种直流断路器磁吹装置。
本发明还有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种将吹弧磁场集中在动、静触头的断口区域及引弧角附近区域，有利于电弧弧根的快速移动，从而驱使电弧快速进入灭弧室，提高断路器的分断能力的一种直流断路器磁吹装置。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种直流断路器磁吹装置，包括设置在灭弧室两端的静端引弧角和动端引弧角；两块对称设置的导磁铁板位于静端引弧角和动端引弧角之间并设置在灭弧室下方；一个两端分别与静端引弧角及静触头连接的静端磁吹线圈，所述静端磁吹线圈内腔同轴放置有铁芯；一个两端分别与动端引弧角及通过导线与动触头连接的动端磁吹线圈，所述的动端磁吹线圈内腔同轴放置有铁芯；所述导磁铁板两端分别与两个铁芯的同侧端面紧密配对；所述的静端磁吹线圈与动端磁吹线圈的轴向端面不超过铁芯的同侧端面；所述的静端引弧角与静触头有间隙，它们之间通过静端磁吹线圈保持电气连接；所述的动端引弧角与动触头有间隙，它们之间通过动端磁吹线圈及导线保持电气连接。
在上述的一种直流断路器磁吹装置，所述的静端磁吹线圈及动端磁吹线圈表面包裹一层绝缘层；所述的静端磁吹线圈的绕向与动端磁吹线圈的绕向一致。
在上述的一种直流断路器磁吹装置，所述的静端引弧角及动端引弧角均包括一段C形引弧角和一段与垂直固定在C形引弧角一端的垂直引弧角；该垂直引弧角部分伸入灭弧室内；
在上述的一种直流断路器磁吹装置，所述灭弧室采用栅片式灭弧室或者绝缘材料灭弧室。
在上述的一种直流断路器磁吹装置，所述导磁铁板为一块整板，且形状为M形。
在上述的一种直流断路器磁吹装置，所述导磁铁板为包括对称设置的两块子板，两块子板构成一个M形。
因此，本发明具有如下优点：1、吹弧磁场方向能够随主回路电流的改变自动发生相应改变，因此安全可靠性高；2、将吹弧磁场集中在动、静触头的断口区域及引弧角附近区域，有利于电弧弧根的快速移动，从而驱使电弧快速进入灭弧室，提高断路器的分断能力。
附图说明
图1为本发明的正面结构示意图。
图2为本发明的三维斜视图。
图3为本发明隐去灭弧室的俯视图。
图4为磁吹装置工作时的磁场分布示意图（当铁芯的磁场方向与图示方向相反时，图中磁场方向全部反向）。
图5为磁吹装置的等效磁路。
图6为导磁铁板的另一种结构形式。
图7为磁吹装置工作时的另一种磁场分布示意图（当铁芯的磁场方向与图示方向相反时，图中磁场方向全部反向）；
图8为磁吹装置的另一种等效磁路。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
图中：1—灭弧室；2—静端引弧角；3—导磁铁板；4—静端磁吹线圈；5—静触头；6—动触头；7—导线；8—端磁吹线圈；9—铁芯；10—动端引弧角。
实施例1：
一、首先介绍一下本发明的结构，本发明一种直流断路器磁吹装置包括设置在灭弧室1两端的静端引弧角2和动端引弧角10；两块对称设置的导磁铁板3位于静端引弧角2和动端引弧角10之间并设置在灭弧室下方；一个两端分别与静端引弧角2及静触头5连接的静端磁吹线圈4，所述静端磁吹线圈4内腔同轴放置有铁芯9；一个两端分别与动端引弧角10及通过导线7与动触头连接的动端磁吹线圈8，所述的动端磁吹线圈8内腔同轴放置有铁芯9；所述导磁铁板3两端分别与两个铁芯9的同侧端面紧密配对；所述的静端磁吹线圈4与动端磁吹线圈8的轴向端面不超过铁芯9的同侧端面；所述的静端引弧角2与静触头5有间隙，它们之间通过静端磁吹线圈4保持电气连接，如图３所示ｄ1值一般取１～６ｍｍ，该结构保证当电弧弧根从静触头5转移到静端引弧角2上后；所述的动端引弧角10与动触头6有间隙，它们之间通过动端磁吹线圈8及导线7保持电气连接，如图３所示ｄ2值一般取１～６ｍｍ，该结构保证当电弧弧根从动触头6转移到动端引弧角10上后，电流流过动端磁吹线圈8而建立吹弧磁场。
静端磁吹线圈4及动端磁吹线圈8表面包裹一层绝缘层；所述的静端磁吹线圈4的绕向与动端磁吹线圈8的绕向一致；静端引弧角2及动端引弧角10均包括一段C形引弧角和一段与垂直固定在C形引弧角一端的垂直引弧角；该垂直引弧角部分伸入灭弧室1内；灭弧室1采用栅片式灭弧室或者绝缘材料灭弧室。
在本实施例中，导磁铁板3为一块整板，且形状为M形，如图１所示导磁铁板3中间向下突出的部分位于动、静触头断口区域，从而增强该区域的吹弧磁场，有利于缩短电弧起始阶段的燃弧时间。
二、工作时，当断路器开断电流时，动、静触头开始分离，此时触头之间会产生电弧，电弧则在主回路电动力的作用下迅速转移到引弧角，此时电弧将静端引弧角2、静端磁吹线圈4、动端引弧角10、动端磁吹线圈8串联在一起，根据安培定律可知，分别安装在静端磁吹线圈4及动端磁吹线圈8内腔中的铁芯9将感应出磁场，由于静端磁吹线圈4及动端磁吹线圈8的绕向一致，因此铁芯9内的感应磁场方向相同，磁吹线圈的绕向应保证电弧受到的电磁力的方向为进入灭弧室的方向。假设铁芯9的磁场方向为图4所示方向，则根据磁吹装置的等效磁路（如图5所示，图中Ac为导磁铁板磁导，Af为工作气隙磁导，IN为磁吹线圈产生的激磁磁势），在两导磁铁板3之间会产生与铁芯9磁场方向完全相反的磁场，该磁场分布在两导磁铁板3的极面之间，通过将导磁铁板3设计成“Ｍ”形，从而使吹弧磁场集中分布在动、静触头断口区域及引弧角区域，电弧在该吹弧磁场的作用下快速进入灭弧室。
实施例2：图1～3中的导磁铁板3也可以为图6所示的结构形式，该结构为将导磁铁板3从中间对称面分割开，并间隔一定距离。其他结构均与实施例1相同，在此不再赘述。
工作时，当电弧转移到动（静）端引弧角10（2），此时电弧将动（静）端引弧角10（2）、动（静）端磁吹线圈8（4）串联在一起，根据安培定律可知，安装在动（静）端磁吹线圈8（4）内腔中的铁芯9将感应出磁场，由于静端磁吹线圈4及动端磁吹线圈8的绕向一致，因此铁芯9内的感应磁场方向相同，磁吹线圈的绕向应保证电弧受到的电磁力的方向为进入灭弧室的方向。假设铁芯9的磁场方向为图7所示方向，则根据磁吹装置的等效磁路（如图8所示，图中Ac为导磁铁板磁导，Af1为工作气隙磁导，Af2为导磁铁板分割部位的磁导，IN为磁吹线圈产生的激磁磁势），在两导磁铁板3之间会产生与铁芯9磁场方向完全相反的磁场。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了灭弧室1、静端引弧角2、导磁铁板3、静端磁吹线圈4、静触头5、动触头6、导线7、端磁吹线圈8、芯9、动端引弧角10等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (5)
1.一种直流断路器磁吹装置，其特征在于，包括设置在灭弧室（1）两端的静端引弧角（2）和动端引弧角（10）；两块对称设置的导磁铁板（3）位于静端引弧角（2）和动端引弧角（10）之间并设置在灭弧室下方；一个两端分别与静端引弧角（2）及静触头（5）连接的静端磁吹线圈（40），所述静端磁吹线圈（4）内腔同轴放置有铁芯（9）；一个两端分别与动端引弧角（10）及通过导线（7）与动触头连接的动端磁吹线圈（8），所述的动端磁吹线圈(8)内腔同轴放置有铁芯（9）；所述导磁铁板（3）两端分别与两个铁芯（9）的同侧端面紧密配对；所述的静端磁吹线圈（4）与动端磁吹线圈（8）的轴向端面不超过铁芯（9）的同侧端面；所述的静端引弧角（2）与静触头（5）有间隙，它们之间通过静端磁吹线圈（4）保持电气连接；所述的动端引弧角（10）与动触头（6）有间隙，它们之间通过动端磁吹线圈（8）及导线（7）保持电气连接；所述的静端引弧角（2）及动端引弧角（10）均包括一段C形引弧角和一段垂直固定在C形引弧角一端的垂直引弧角；该垂直引弧角部分伸入灭弧室（1）内。
2.根据权利要求1所述的一种直流断路器磁吹装置，其特征在于，所述的静端磁吹线圈（4）及动端磁吹线圈（8）表面包裹一层绝缘层；所述的静端磁吹线圈（4）的绕向与动端磁吹线圈（8）的绕向一致。
3.根据权利要求1所述的一种直流断路器磁吹装置，其特征在于，所述灭弧室（1）采用栅片式灭弧室或者绝缘材料灭弧室。
4.根据权利要求1所述的一种直流断路器磁吹装置，其特征在于，所述导磁铁板（3）为一块整板，且形状为M形。
5.根据权利要求1所述的一种直流断路器磁吹装置，其特征在于，所述导磁铁板（3）为包括对称设置的两块子板，两块子板构成一个M形。
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