CN104167340B - 断路器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种断路器，在断路器开断过程中，其可以缩短电弧在断路器的动、静触头的银触点上停留的时间，减少电弧对银触点的烧损，从而提高断路器的电操作性能及短路或过载情况下的分断性能。该断路器包括对应配合的第一动触头和第一静触头；对应配合的第二动触头和第二静触头；以及磁吹线圈；磁吹线圈与第二动触头以及第二静触头并联，第一动触头与第二动触头串联连接；磁吹线圈位于第一动触头和第一静触头的侧面。

Description

断路器

技术领域

本发明涉及断路器，特别地涉及具有磁吹线圈的断路器，更特别地涉及具有磁吹线圈的塑壳断路器。

背景技术

塑壳断路器是用于接通和分断电流并在过电流的情况下对线路和设备提供保护的一种低压电器。电寿命及短路分断能力是塑壳断路器的重要性能指标，通常情况下，它与塑壳断路器的动、静触头银触点的大小都成正相关性。然而，由于银的稀缺性，其是一种非常昂贵的金属，尽管塑壳断路器对银的使用量非常少，但银仍占据了非常可观的成本比例。减少塑壳断路器中银的用量，同时保持或改善塑壳断路器的性能是非常有意义的。

在塑壳断路器的每次开断过程中，会伴随着电弧的产生及持续，该电弧会使得银触点不断烧损。银触点烧损的程度与电弧在银触点上停留的时间具有正相关性。而电弧在动、静触头银触点上的停留时间与其所受的电磁力及电磁力的方向有关，增强使电弧被吹离动、静触头银触点方向的电磁力，可以缩短电弧在银触点上停留的时间，从而提高塑壳断路器的电操作性能及短路或过载情况下的分断性能。

另一方面，对于直流断路器，由于没有电压过零，其电弧的熄灭完全依靠电弧的运动及与灭弧室共同作用提升电弧电压，从而快速使电弧熄灭。电弧被吹离动、静触头的银触点也可以加快电弧熄灭的过程。

图1示出了现有技术中的塑壳断路器产品的结构，其具有两对完整的动、静触头以及分别与之配合的两个灭弧室，该动、静触头分别具有银触点。随着贵金属价格的不断攀升，该产品成本的竞争力会不断的下降，并且，这种结构的塑壳断路器作为在直流电中应用，灭弧性能还有待提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种断路器，其具有磁吹线圈，通过该磁吹线圈，可以增强使电弧被吹离动、静触头银触点方向的电磁力，在断路器开断过程中，缩短电弧在断路器的动、静触头的银触点上停留的时间，减少电弧对银触点的烧损，从而提高断路器的电操作性能及短路或过载情况下的分断性能。

本发明的技术方案为：一种断路器，包括对应配合的第一动触头和第一静触头；对应配合的第二动触头和第二静触头；以及磁吹线圈；磁吹线圈与第二动触头以及第二静触头并联，第一动触头与第二动触头串联连接；磁吹线圈位于第一动触头和第一静触头的侧面。

由第二动触头以及第二静触头与磁吹线圈并联，在第二动触头和第二静触头分开时，其电阻迅速增大，导致短路电流的主要分量从原来的第二动触头和第二静触头之间流过变为从磁吹线圈中流过，从而致使磁吹线圈中的电流迅速增大，并产生大的电磁力，又因为磁吹线圈位于第一动触头和第一静触头的侧面，磁吹线圈产生的电磁力会吹动第一动触头和第一静触头触头之间的电弧，将该电弧拉长，缩短该电弧在动、静触头的银触点上停留的时间，达到快速灭弧且减少银触点损耗的目的。

优选地，第一动触头距离该第一动触头的旋转中心的距离比第二动触头距离该第二动触头的旋转中心的距离远。

该配置使得第一动触头与第一静触头为断路器实现断路功能的主要的动、静触头。

优选地，第二动触头距离该第二动触头的旋转中心的距离设置为使得第二动触头与第二静触头之间的开距满足第二动触头与第二静触头之间不产生电弧或产生极小的可以忽略的电弧。

通过上述设置可以使得第一静触头和第一动触头在断开状态时拥有较大的开距，以利于电弧的拉长。第二动触头与第二静触头之间不产生电弧，或者产生极小的可以忽略的电弧，因此不需要在第二动触头与第二静触头处设置灭弧室，甚至不需要在第二动触头与第二静触头处设置银触点，有利于降低断路器的生产成本。

优选地磁吹线圈的一端与第二动触头连接，另一端与第二静触头连接。

优选地磁吹线圈与第二静触头通过螺纹连接、焊接或者铆接连接，磁吹线圈通过软联接与第二动触头焊接。

通过上述连接方式，使得磁吹线圈与第二动触头以及第二静触头并联。

优选地，该软联接为铜辫线。

优选地，在磁吹线圈与第一静触头和第一动触头之间设置有绝缘材料。

设置该绝缘材料使得在第一静触头与第一动触头之间产生电弧的情况下，磁吹线圈不会被电弧烧损。

优选地，该绝缘材料为可产生气体的塑料。

优选地，该磁吹线圈以放射状绕制或者以叠层状顺序绕制或者以放射状绕制与叠层状顺序绕制相结合的方式绕制。

优选地，设置该磁吹线圈的截面积为在断路器分断短路电流时，该磁吹线圈产生的热量不损坏与其相接触的绝缘材料，且磁吹线圈不会被熔断。

设置适合的磁吹线圈的截面积，可以保证磁吹线圈在使用时不会因为断路器分断短路电流而造成损坏。

优选地，该断路器为塑壳断路器。

本发明通过在第一动触头和第一静触头的侧面，设置一组磁吹线圈，使得第一动触头和第一静触头在分断电流的过程中产生的电弧因受到磁吹线圈产生的电磁力的作用而快速运动，从而提高了断路器分断电弧的能力。并且，由于与磁吹线圈并联的第二静触头和第二动触头不产生电弧，或产生非常小的可以忽略的电弧，因此在第二静触头和第二动触头处不需要银触点及灭弧室，降低了产品的成本。

附图说明

本发明的其它优点和特征将从接下来的仅以非限制性示例的目的给出的并表示在附图中的本发明的特定实施例的说明变得更加清楚明显，在附图中：

图1为现有技术中的塑壳断路器产品的透视图；

图2为根据本发明的断路器的线路结构示意图；

图3为根据本发明的断路器连接负载及电源的线路结构示意图；

图4为根据本发明的断路器的磁吹线圈的一种绕制方式的示意图；

图5为根据本发明的断路器的磁吹线圈的另一种绕制方式的示意图。

附图标记说明

1 断路器

2 磁吹线圈

3 电弧

4 电源

5 负载

11 第一动触头

12 第一静触头

21 第二动触头

22 第二静触头

具体实施方式

下面根据图2至图5详细说明根据本发明的断路器的结构及工作原理。

如图2所示，根据本发明的断路器1，包括第一动触头11和第一静触头12，第二动触头21和第二静触头22以及磁吹线圈2；磁吹线圈与第二动触头21以及第二静触头22并联，即，磁吹线圈2的一端与第二静触头22连接，另一端与第二动触头21连接，第一动触头11与第二动触头21串联连接，磁吹线圈2位于第一动触头21和第一静触头22所在位置的侧面。

在此，磁吹线圈2的一端与第二静触头22可以通过螺纹连接、焊接或者铆接连接，磁吹线圈的另一端通过软联接与第二动触头21焊接，在此的软连接为铜辫线连接，也可以是其它方式的软连接。当然上述连接均可以采用其它连接方式，只要能实现稳定的电连接的功能即可。

由第二动触头以及第二静触头所连接的线路并联磁吹线圈，在第一静触头和第二静触头断开时，由于在断路器分断时，在磁吹线圈中迅速增大的电流，磁吹线圈会产生大的电磁力，又因为磁吹线圈位于第一动触头和第一静触头的侧面，磁吹线圈产生的电磁力会吹动第一动触头和第一静触头触头之间的电弧3，缩短该电弧3在动、静触头的银触点上停留的时间，达到快速灭弧且减少银触点损耗的目的。

第一动触头11距离该第一动触头11的旋转中心的距离比第二动触头21距离该第二动触头21的旋转中心的距离远。从图2中可以看出，第一动触头11与第一静触头12之间的开距明显大于第二动触头21与第二静触头22之间的开距。在本发明中，第一动触头11与第一静触头12是断路器用于分断所在电路的主要的动、静触头。

在实际设计时，设置第二动触头21距离该第二动触头21的旋转中心的距离为使得第二动触头21与第二静触头22之间的开距满足第二动触头21与第二静触头22之间不产生电弧或产生极小的可以忽略的电弧。

通过上述设置可以使得第一静触头和第一动触头在断开状态时拥有较大的开距，以利于电弧的拉长。第二动触头与第二静触头之间不产生电弧，或者产生极小的可以忽略的电弧，因此不需要在第二动触头与第二静触头处设置灭弧室，有利于降低断路器的生产成本。

在磁吹线圈2与第一静触头12和第一动触头11之间还设置有绝缘材料，即在磁吹线圈2与作为整体的第一静触头12和第一动触头11之间还设置有绝缘材料。该绝缘材料使得在第一静触头12与第一动触头11之间产生电弧的情况下，磁吹线圈2不会被电弧烧损。该绝缘材料是可产生气体的塑料。

图3示出了根据本发明的断路器连接负载及电源的线路结构示意图，在本实施例中，电源与第二静触头22直接串联连接，负载与第一静触头12直接串联连接。根据本发明的电路原理，电源与第一静触头12直接串联连接，负载与第二静触头22直接串联连接也是可以的，也可以实现本发明的功能。

图4和图5分别示出了根据本发明的断路器1的磁吹线圈2的两种绕制方式。

如图4所示，该磁吹线圈2以放射状绕制。

如图5所示，该磁吹线圈2以叠层状顺序绕制，图5分别示出了该种绕制方式的正视图和侧视图。

根据需要，磁吹线圈2也可以采用以放射状绕制与叠层状顺序绕制相结合的方式绕制，在此未示出。

在设计磁吹线圈的具体结构时，设置该磁吹线圈的截面积为在断路器分断短路电流时，该磁吹线圈产生的热量不损坏与其相接触的绝缘材料，且磁吹线圈不会被熔断。设置适合的磁吹线圈的截面积，可以保证磁吹线圈在使用时不会因为断路器分断短路电流而造成损坏。

根据本发明的断路器可以为塑壳断路器，但是不限于塑壳断路器，也可以是其它类型的断路器，即，本发明不限于在现有的塑壳断路器上增加磁吹线圈，也可以在其它类型的断路器上增加磁吹线圈。

根据本发明的断路器的工作原理如下：

1.在分断正常电流的情况下：当断路器闭合时，第一动触头与第一静触头接触，第二动触头与第二静触头接触，从而形成从电源到断路器到负载再回到电源的电流回路。在断路器中，电流从第二静触头通过第二动触头流至第一动触头及第一静触头。而磁吹线圈与第二动触头与第二静触头所在的电路并联，流经该磁吹线圈的电流大小与第二静触头与第二动触头的接触电阻正相关，即在断路器闭合状态下，流经该磁吹线圈的电流很小。当断路器开断时，由于第二动触头与第二静触头分开，迅速增大第二静触头与第二动触头的接触电阻，从而流经该磁吹线圈的电流迅速增大，这样一方面防止了第二静触头与第二动触头间电弧的产生，另一方面由该磁吹线圈中电流变化产生的强大的磁场使刚产生于第一动触头与第一静触头之间的电弧迅速远离银触点，减少了银触点的烧损并实现电流的分断。

2.在分断短路电流的情况下：当断路器闭合且电流正常时，第一动触头与第一静触头接触，第二动触头与第二静触头接触，从而形成从电源到断路器到负载再回到电源的电流回路。在断路器中，电流从第二静触头通过第二动触头流至第一动触头及第一静触头。而磁吹线圈与第二动触头与第二静触头所在的电路并联，流经该磁吹线圈的电流大小与第二静触头与第二动触头的接触电阻正相关，即在断路器闭合状态下，流经该磁吹线圈的电流很小。当短路电流出现时，由于第一动触头与第一静触头及第二动触头与第二静触头由于电动斥力的作用迅速分开，从而迅速增大第二动触头与第二静触头之间的接触电阻，这样流经磁吹线圈的电流迅速增大至短路电流，这样一方面使得在如果第二静触头与第二动触头之间产生电弧的情况下，第二静触头与第二动触头之间的电弧迅速熄灭，另一方面由该磁吹线圈中电流变化产生的强大的磁场使刚产生于第一动触头与第一静触头之间的电弧迅速远离银触点，减少了银触点的烧损并实现电流的分断。

本发明通过在断路器的第一动触头和第一静触头的侧面，设置一组磁吹线圈，使得第一动触头和第一静触头在分断电流的过程中产生的电弧因受到磁吹线圈产生的电磁力的作用而快速运动，从而提高了断路器分断电弧的能力。并且，由于与磁吹线圈并联的第二静触头和第二动触头不产生电弧，或产生非常小的可以忽略的电弧，因此在第二静触头和第二动触头处不需要银触点及灭弧室，降低了产品的成本。

以上对本发明进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上的改变不应认为偏离了本发明保护的范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种断路器(1)，包括对应配合的第一动触头(11)和第一静触头(12)；对应配合的第二动触头(21)和第二静触头(22)；其特征在于：还包括磁吹线圈(2)；所述磁吹线圈(2)与所述第二动触头(21)以及所述第二静触头(22)并联，所述第一动触头(11)与所述第二动触头(21)串联连接；所述磁吹线圈(2)位于所述第一动触头(21)和所述第一静触头(22)的侧面，所述第二动触头(21)距离该第二动触头的旋转中心的距离设置为使得所述第二动触头(21)与所述第二静触头(22)之间的开距满足第二动触头与第二静触头之间不产生电弧或产生极小的可以忽略的电弧，

其中，设置所述磁吹线圈(2)的截面积为在断路器分断短路电流时，所述磁吹线圈(2)产生的热量不损坏与其相接触的绝缘材料，且所述磁吹线圈(2)不会被熔断。

2.根据权利要求1所述的断路器(1)，其特征在于：所述第一动触头(11)距离该第一动触头的旋转中心的距离比所述第二动触头(21)距离该第二动触头的旋转中心的距离远。

3.根据权利要求1所述的断路器(1)，其特征在于：所述磁吹线圈(2)的一端与所述第二动触头(21)连接，另一端与所述第二静触头(22)连接。

4.根据权利要求3所述的断路器(1)，其特征在于：所述磁吹线圈(2)与所述第二静触头(22)通过螺纹连接、焊接或者铆接连接，所述磁吹线圈(2)通过软联接与所述第二动触头(21)焊接。

5.根据权利要求1所述的断路器(1)，其特征在于：在所述磁吹线圈(2)与所述第一动触头(21)和所述第一静触头(22)之间设置有绝缘材料。

6.根据权利要求5所述的断路器(1)，其特征在于：该绝缘材料为可产生气体的塑料。

7.根据权利要求1所述的断路器(1)，其特征在于：所述磁吹线圈(2)以放射状绕制或者以叠层状顺序绕制或者以放射状绕制与叠层状顺序绕制相结合的方式绕制。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的断路器(1)，其特征在于：所述断路器为塑壳断路器。