CN104167315A - 用于电气保护装置的灭弧室及包括该灭弧室的电气保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电气保护装置的灭弧室，所述电气保护装置包括含有静触点(4)和动触点(3)的电弧形成室，其中在它们分开时在它们之间形成电弧(a)，所述电弧形成室与称为灭弧室的第二室的入口连通。该室特征在于，其包括称为平衡壁(14)的壁，至少在其中心部分大致为实心的，所述壁(14)位于灭弧室(9)的下游并且相对于灭弧室(9)形成和布置，从而减缓在气体首先进入的灭弧室(9)的侧i上的断裂气体的排气流，并且增强在相反侧j上的排气流动，排气通过壁(14)的中心部分(19)被停止并且经由壁(14)的边缘(20)逸出。

Description

用于电气保护装置的灭弧室及包括该灭弧室的电气保护装置

技术领域

本发明涉及一种用于电气保护装置的灭弧室，该电气保护装置包括含有静触点和动触点的电弧形成室，其中在它们分开时在它们之间形成电弧，所述电弧形成室与称为灭弧室的第二室的入口连通。

背景技术

在已知的断路器中，特别是微型限流断路器，已经观察到的是，在切换电弧及沿灭弧室的方向将后者位移至断裂室之后，发生再次击穿现象，这或多或少会大大降低断裂的质量。

这些装置中的某些，比如例如在文献EP1017072或FR2471661中所述的那些，包括形成位于灭弧室下游的绝缘栅格的元件，其中的开口设计成允许在进行弧断裂时所产生的气体通过。置于对着灭弧室并在后者下游的此塑料格栅的作用是去除输出的气流并对其进行控制，以防止在灭弧室后部的散热片之间的再次击穿，并且防止电弧建立在下游。

置于灭弧室下游的该绝缘栅格或由增加成本的额外的不可熔化的部件(热固性纤维或塑料)形成，或由加入模制有热塑性壳的合适的形状形成，该热塑性壳在装置经受若干连续的短路时熔化，这进一步扰乱断裂气体的去除。

已知的是，这些再次击穿现象是由于灭弧室中电弧的不良插入造成的，此有缺陷的插入是因为气体的严重受控流动。

事实上，在大多数断路器中，某些散热片首先由导致在有关散热片上的气体流动的气体到达。

实际上，气体采取最直接的路径，因此更容易进入与触点相对的室的侧而不是室的另一侧，气体的出发点是接触区域。

取决于室下游的去除通道的布置，该第一循环可以阻碍或者甚至防止其它散热片之间的热气体的循环，从而防止在室的总高度上的电弧的均衡插入。因此，电弧实际上本身插入气体最热的地方，气体在该地方最易导电。

发明内容

本发明解决了这些问题，并且提出了一种用于电气保护装置的灭弧室以及包括该灭弧室的电气保护装置，使得断裂的质量能够得到改善，从而提高装置的能量容量。

为此，本发明的目的是提供一种上述种类的灭弧室，该灭弧室的特征在于，其包括称为平衡壁的壁，至少在其中心部分大致为实心的，所述壁位于灭弧室的下游并且相对于灭弧室形成和布置，从而减缓在气体首先进入的灭弧室的侧上的断裂气体的排气流，并且增强在相反侧上的排气流动，排气通过壁的中心部分被停止并且经由壁的边缘逸出。

通过这些特征，本发明使得气体的流动能够被重新平衡，同时将流动限制在对其中不足的另一地方的效益是令人满意的某些地方。

根据本发明的优选具体实施例，所述灭弧室包括以大致平行的方式相互延伸的堆叠的冷却元件，该室的特征在于，上述壁非常接近于在排气首先进入的侧上的灭弧室，并且随着从室的此侧的距离增加逐渐移动远离所述室，以便在所述灭弧室的先前侧的相反侧上远离所述室。

此特征表现出额外的优点在于消除使用绝缘栅格，绝缘栅格通常用于防止电弧从室下侧建立本身，并且通常由非常接近该室的必要性定位。实际上，该栅格确实表现出在发生断裂时熔化的缺点，这产生的障碍是防止排气流动。

事实上，此平衡分区确实执行与栅格相同的功能，除了平衡气体流动的其第一功能之外，确实不需要被置于靠近灭弧室与栅格一样，表现出非常有限的熔化和汽化，这使得其能够不妨碍气体的流动，但足以将电弧保持在室中。此外，该分区还表现出比栅格更健壮且更易于模制的优点。

根据本发明的特定特征，上述灭弧室包括减少数量的冷却元件，使得由此组这些冷却元件所形成的单元能够相对于所述装置的基部倾斜，并且上述壁以大致平行的方式延伸至所述装置的基部。

根据另一特征，上述壁延伸，与上述冷却元件的对准的方向形成包括在3和15°之间的角度。

根据本发明的另一实施例，所述平衡壁表现为可变的宽度，此宽度在气体首先通过的灭弧室的侧上最大，并且随着接近所述室的另一侧而逐渐减少。

根据本发明的特定特征，上述壁模制有所述装置的壳或盖。

根据本发明的另一实施例，所述灭弧室包括用于将冷却元件相对彼此固定的装置，上述壁形成用于固定冷却元件的这些装置的组成部分。

有利地，该上述平衡壁形成用于固定冷却元件的上述装置的后壁的组成部分，所述后壁包括围绕着所述平衡壁的狭缝，这些狭缝以大致平行的方式延伸至冷却元件且具有从所述壁的一端到另一端变化的长度。

因此，根据该实施例，单个部件执行三个功能，即固定散热片、平衡气流以及限制再次击穿的风险。

本发明的另一目的是提供一种电气保护装置，其包括装配在壳体中的至少一个极性单元，所述极性单元包括单独或组合的上述特征。

根据特定特征，该装置是一种低电压电气断路器。

附图说明

但是参照仅为示例目的所给出的附图，从下面的详细描述中，本发明的其它优点和特征将变得更加显而易见，其中：

-图1是根据现有技术的断路器的平面视图，示出了装置的内部结构，

-图2是根据本发明特定实施例的断路器的平面视图，类似于图1，

-图3是示出了用于根据现有技术的装置与根据本发明优选实施例的装置的电弧电压和流过所述装置的电流随时间变化的图形表示，

-图4是根据本发明第二实施例的断路器的平面视图，类似于图1和图2，

-图5是配备根据图4断路器的灭弧室的平衡分区的底视图，

-图6是根据本发明另一实施例的断路器的平面视图，类似于图1、2和4，

-图7和8是设计成分别配备根据现有技术的断路器和根据图6的断路器的称为灰色纤维的元件的底视图，以及

-图9和10是分别根据本发明的两个其它实施例的断路器的类似于图1、2、4和6的视图。

具体实施方式

在图1、2、4、6、9、10中，微型断路器的极p可被看出，包括绝缘壳体B，具有在其前面板上的操作把手M和在其两个短边面板上的连接端子1、2。动触点3和静触点4以同样公知的方式容纳在壳体内。

动触点3由操作机构C控制，该操作机构将上述把手M连接至动触点，用于关闭或打开触点。

设计成在过载或短路的情况下执行自动打开触点3、4的热跳闸释放5和电磁跳闸释放6也收纳在该壳体中。

壳体B的底部部分包括断裂室7，其由与称为灭弧室的第二室的入口连通的称为电弧形成室8的第一室形成，灭弧室包括散热片10。

动触点3大致垂直地延伸至其中板延伸以便在发生触点分离时在触点之间引发电弧的平面，其初始方向大致平行于板。

上述断裂室7由分别电连接至上述两个端子的招弧角11、12横向限定。这些招弧角布置成以便拾取在发生触点分离时在它们之间所引发的电弧。

由于这种断路器对于专家来说是熟知的，所以更详细地描述其布置或操作不会是有用的。

在图1中，断路器的灭弧室9仅包括在其下游部分的由塑料制成的栅格13，有利的是其模制有该装置的壳或盖。此栅格的作用是防止电弧重新形成在灭弧室下游的散热片的后面。

在图2中，根据本发明的优选实施例，灭弧室9包括称为平衡壁14的壁，其相对于隔板10的对准D的方向或该装置的基部平面22在倾斜的平面P中延伸，角度α优选地约为5°，从而平衡壁14更接近气体首先进入灭弧室9的侧i(该图右侧)上的隔板10，并且在另一侧j(该图左侧)上更加远离。有利地，该壁大致在断裂室的整个宽度上延伸，该宽度被限定为平行于该装置的基部且垂直于该装置的固定平面。该壁非常接近于这组散热片，即几乎与后者接触。

可以指出的是，上述角度的值将有利地包括在3和15°之间，优选地为5°。

可以指出的是，壁14所最接近的侧对应于相对静触点4和动触点3的侧。

因此，可在图2中看出，壁14在其中招弧角12位于该装置的固定表面侧上的侧上更接近于灭弧室9，并且在另一侧的方向上移动时逐渐移动远离该室。

有利地，该壁14模制有该装置的壳或盖。

如图4所示，根据本发明的另一实施例，排气横截面的调制此时通过分隔物14而获得，该分隔物以大致平行的方式延伸至该组散热片的后表面并且表现出越来越小的宽度1，如图5所示，以便从壁14的一侧到另一侧产生越来越大的排气横截面，排气横截面s在气体首先进入灭弧室9的侧上最小。有利地，该壁表现为梯形形状。

在图6中，根据本发明的另一实施例，已经存在于该装置中的一部分被使用，称为灰色纤维15的该部分在排气侧上围绕该组隔板10，并且被设计成固定这些隔板，以便形成构成灭弧室9的一组散热片A。该部分是与壳体或盖的分隔物相独立的部分，因此表现出比用于该装置分隔物的塑料材料的更好的耐热性。因此，没有必要将其定位在一定距离，当使用模制由壳体壁的倾斜壁的情况时也是如此。

根据该特定实施例，在实心部分16的每一侧上，排气横截面s的大小的调制通过使开口17在上述部分中全都宽度相同而进行，然而这些开口的长度在位于静触点4所置于的侧j上的室的端部的方向上增加，以便在该侧上创建更多的排气流而在相反侧i上更少。

根据图9和10所示的实施例，灭弧室9的大小得以减少，事实在于与用在先前所述实施例中散热片的数量即12相比，冷却散热片18的数量是10。

根据图9的实施例，散热片的对准D的方向大致平行于该装置的基部22延伸，并且是壁14相对于对准D的该方向以及相对于该基部22倾斜。

根据图10的实施例，是该组散热片A相对于该装置的基部22倾斜，这是可能的，事实在于减少了散热片的数量。在这种情况下，平衡壁14在平行于该装置的基部22的平面中延伸，并且相对于室的散热片18的对准D的方向倾斜，优选的是角度约为5°。

在图1、2、4、6、9和10中，发生断裂时所产生的气体的流动由位于灭弧室内部的箭头表示。

可以指出的是，在所有描述的实施例中，本发明使得设置在现有技术中的绝缘栅格能被消除。

还可以指出的是，当平衡分隔物宽度均匀时，后者相对于对准的方向或冷却元件的底表面必定倾斜包括在3和15°之间的角度。

在其中所述平衡分隔物是梯形形状的本发明的实施例中，该分隔物最好是平行于冷却元件的后表面。在这种情况下，分隔物的形状或倾斜的角度将能够得以调整，后者能够在0到15°之间变化。

下面参照附图，对根据现有技术及根据本发明不同实施例的装置的操作进行说明。

在图1中，可以看出，由于形成电弧的气体流分离成在灭弧室9的一侧i上穿过该室的部分b，而气体的另一部分c被排出到湍流区域y，绝缘栅格13置于灭弧室9的下游，从而表现为直接排气区u和放电区v

因此，如前面所解释，灭弧室9的侧i、j之一首先由气体到达，引发气体在位于该侧上的散热片18a上流动。此首先流动阻碍甚至防止气体在其他散热片18b之间流动。这导致排出灭弧室9上游的气体，从而防止在灭弧室9的整个高度上平衡插入电弧。

在图2中，排气由倾斜壁14的中心部分19停止，并且在设置在壳体B中的排气出口21的方向上通过分隔物14的外边缘20逸出。

在灭弧室9的下游，存在的倾斜壁14在分隔物14最接近于灭弧室9的侧上创建减缓流动区域w，以及在分隔物14最远离灭弧室9的侧上的便利流动区域x。

因此，获得通过灭弧室9的气体流动的再平衡，限制第一散热片18a至其他散热片18b效益之间的流动。

此外，本发明的该优选实施例使得位于非常接近该室的塑料栅格能够被消除至所远离的该分隔物的效益，其有限的熔化和汽化不干扰气体的流动，但是足以将电弧维持在室中。

因此，室下游的气体流动的掌控通过本发明被获得，这使得平均电弧电压能够被增加，如图3所示，该图表示用于对应现有技术的称为参考产品的产品与用于根据本发明优选实施例的装置的电弧电压和流过断路器的电流随时间的变化。因此，曲线图d和e分别代表参考产品和根据本发明的装置的电弧电压，而曲线图f、g分别代表这些相同装置的流过断路器的电流。还要指出的是，在根据本发明的装置的情况下，存在约14％的压力降低。左边刻度上所代表的电流以安培为单位，而右边刻度上所代表的电压以伏特为单位。x轴上的时间以秒为单位。

因此，在这些曲线图上可以看出的是，通过本发明，电弧电压上升得更快并到达较高的值，从而使得能够更好地限制(即较少增加的电流和更快所获得的电流零)。因此，通能(I²dt)从能量的角度减少。从而获得20％的增益：

(I²dt参考-I²dt发明)/I²dt参考)＝20％。

根据图4和5所示的实施例，降低宽度的分隔物14以用于前面实施例同样的方式使得能够获得通过灭弧室的气流的重新平衡。

根据图6、7和8所示的实施例，使用了公知固定散热片18以便形成灭弧室9的称为“灰色纤维15”的部分，该部分在排气侧上围绕着室，从而一方面执行与绝缘栅格13相关联的功能，另一方面执行气流的重新平衡。

为此，可以看出，该纤维15包括后壁23，其包括表现为减小的宽度l的实心部分16，如图4所示，该实心部分实现同样的功能，具有与根据图5所示的第二实施例的分隔物相同的结果，断裂气体由该实心部分16减缓，并且经由通过全都设置在该实心部分16周围的开口17的所述分隔物的边缘20逸出。

由于该纤维的耐热性比用于制作该装置分隔物及因此绝缘栅格的塑料材料更好，所以此纤维不必位于远离该室。

将不对根据图9和10所示的两个实施例的装置的操作进行描述，因为其对应于根据图2所示的实施例的装置的操作。

因此，灭弧室已经通过简单设计的本发明而被实现，使得由于室中电弧不良插入的再次击穿能够被减少，这种不良插入本身是由于未正确控制的气体流动。因此，通过由灭弧室下游的本发明所提供的元件，室上游的气体流动得以增加，使得能够完全插入电弧。这导致该装置的耐用性的增加，而无需任何额外的费用。

从而通过掌握电弧电压来改善断裂。

实际上，增加电弧电压使得由该装置将吸收的能量能够被减少，并且该装置的能量容量能够被改善，从而限制由于短路而造成的任何损害。

本发明还使得通常被用的绝缘栅格能够被消除，这导致其中该本灭弧室设计被用的装置的设计的合理化。

当然，本发明不限于仅用于示例目的所给出的所述和所示的实施例。

相反，本发明延伸至包括所述装置的所有技术等同物以及它们的组合，前提是如果后者是根据本发明的精神来实现的话。

Claims (10)

1.一种电气保护装置的灭弧室，所述电气保护装置包括含有静触点和动触点的电弧形成室，其中在它们分开时在它们之间形成电弧，所述电弧形成室与称为灭弧室的第二室的入口连通，

其特征在于，其包括称为平衡壁(14)的壁，至少在其中心部分大致为实心的，所述壁(14)位于灭弧室(9)的下游并且相对于灭弧室(9)形成和布置，从而减缓在位于相对静触点(4)的灭弧室(9)的侧i上的断裂气体的排气流，气体首先进入这一侧，并且增强在先前侧的相反侧j上的排气流动，排气通过壁(14)的中心部分(19)被停止并且经由壁(14)的边缘(20)逸出。

2.根据权利要求1所述的灭弧室，所述灭弧室(9)包括以大致平行的方式相互延伸的堆叠的冷却元件(10)，其特征在于，上述壁(14)非常接近于在排气首先进入的侧i上的灭弧室(9)，并且随着从室的这一侧的距离增加而逐渐移动离开所述室(9)，以便在所述灭弧室(9)的先前侧的相反侧j上离开所述室。

3.根据权利要求2所述的灭弧室，其特征在于，上述灭弧室(9)包括减少数量的冷却元件(10)，使得由此组这些冷却元件(10)所形成的单元A能够相对于所述装置的基部(22)倾斜，并且其特征在于，上述壁(14)以大致平行的方式延伸至所述装置的基部(22)。

4.根据权利要求2或3所述的灭弧室，其特征在于，上述壁(14)延伸，与上述冷却元件(10)的对准D的方向形成包括在3和15°之间的角度α。

5.根据权利要求1所述的灭弧室，其特征在于，所述平衡壁(14)包括实心中心部分，并且其特征在于，此实心中心部分表现为可变的宽度(l)，此宽度(l)在气体首先流动到的灭弧室(9)的侧上最大，并且随着接近所述室(9)的另一侧j而逐渐减少。

6.根据前述权利要求中任一项所述的灭弧室，其特征在于，上述壁(14)模制有所述装置的壳或盖。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的灭弧室，其特征在于，所述灭弧室(9)包括用于将冷却元件(10)相对彼此固定(15)的装置，上述壁(14)形成用于固定(15)冷却元件(10)的这些装置的组成部分。

8.根据权利要求5或7所述的灭弧室，其特征在于，上述平衡壁(14)形成用于固定(15)冷却元件(10)的上述装置的后壁(23)的组成部分，所述后壁(23)包括围绕着所述平衡壁(14)的狭缝(17)，这些狭缝以大致平行的方式延伸至冷却元件(10)且具有从所述壁的一端到另一端变化的长度。

9.一种电气保护装置，包括装配在壳体B中的至少一个极性单元，所述极性单元包括根据前述权利要求中任一项所述的灭弧室(7)。

10.一种低压断路器，包括装配在壳体B中的至少一个极性单元，所述极性单元包括根据权利要求1至8中任一项所述的断裂室(7)。