CN104576250A - 一种断路器的灭弧室结构 - Google Patents

Abstract

一种断路器的灭弧室结构，属于低压电器技术领域。包括沿着高度方向以间隔状态设置的灭弧栅片和对应于灭弧栅片的顶部设置的引弧板，引弧板包括引弧板本体和引弧板延伸段，引弧板本体与灭弧栅片间隔设置，引弧板延伸段在朝向断路器的触头组件的侧延伸构成，且向下倾斜，引弧板延伸段的末端构成为引弧端面，引弧板还包括第、第二引弧板腿，该第、第二引弧板腿从引弧板本体上延伸构成，且第引弧板腿对应于引弧板延伸段的侧，第二引弧板腿对应于引弧板延伸段的另侧。避免高温金属蒸汽在引弧板延伸段的末端的端面区域聚集，降低在该区域发生背后击穿的风险；延长引弧板的使用寿命且保障断路器反复分断的可靠性。

Description

一种断路器的灭弧室结构

技术领域

本发明属于低压电器技术领域，具体涉及一种断路器的灭弧室结构。

背景技术

前述的灭弧室是低压断路器的一个部分，具体表现形式是灭弧栅片的组合，即由自上而下（也可称自下而上）间隔叠置的一组灭弧栅片构成。

如业界所知，前述的低压断路器在供配电线路中起分断和接通电路的作用，通过前述触头组件的一对可分离的触头对（动触头和静触头，也称活动接触件和固定接触件）的闭合或分离实现对电路的接通或断开，以保护线路和用电设备。例如，当线路出现诸如由短路、过载之类的异常情形时，由触头对的分离而快速地分断电路。进而如业界所知，在载流情况下，触头对分离时会产生电弧，尤其是在断开短路大电流时，由于电弧的能量较大，易使触头产生烧蚀现象，因此在作为电路保护装置的断路器、接触器等开关电器中通常设置有灭弧室，由灭弧室熄弧，以保证电器设备的运行安全。

图1为已有技术中的低压断路器的示意图，包括触头组件和灭弧室，触头组件包括固定接触件3和活动接触件4，灭弧室包括以间隔状态叠置的复数枚灭弧栅片1，为了提高灭弧栅片1隔断并熄灭电弧的效果，在灭弧室的顶部即在对应于复数枚灭弧栅片1中的最上部的一枚灭弧栅片的上方的位置设置一引弧板2。

图2为图1所示的灭弧栅片1的详细结构图，灭弧栅片1的一端（图示左端）构成为用于对电弧切割的电弧切割区13，而另一端（图示右端）的对应两侧分别构成有用于将电弧引入电弧切割区13的第一灭弧栅片腿11和第二灭弧栅片腿12。由图1和图2所示，整枚灭弧栅片1大体上构成为U字形的构造。前述的引弧板2为一金属板，该引弧板2包括引弧板本体21和引弧板延伸段22，引弧板本体21与灭弧栅片1的电弧切割区13间隔设置，引弧板延伸段22在引弧板本体21上延伸构成，大体上对应于前述第一、第二灭弧栅片腿11、12之间，并且该引弧板延伸段22朝着前述固定接触件3的方向即朝向下倾斜。

图3为图1所示的灭弧室的工作原理图，当故障电流如由短路引起的大电流通过时，在固定接触件3与活动接触件4之间会产生由短路电流引起的电动斥力，当该电动斥力大于由触头组件的触头弹簧提供的接触力时，活动接触件4相对于固定接触件3斥开，向着背离固定接触件3的方向运动，即向着极限打开位置运动。当活动接触件4与固定接触件3断开（斥开）时，便在固定接触件3的固定触点31（也可称静触点）与活动接触件4的活动触点41（也称可动触点）之间产生电弧9a，产生的电弧9a在磁吹与气吹力的共同作用下从活动接触件4的活动触点41转移至引弧板2，再通过引弧板2引入灭弧室。电弧9a进入灭弧室后便被灭弧栅片1的电弧切割区13切割成多个短弧9b，从而提高电弧电压而藉以使电弧9b、9c熄灭。这种灭弧室结构由于引弧板延伸段22的存在，因而减小了引弧板2与活动接触件4之间的距离，于是当电弧产生后，可以加快电弧对引弧板延伸段22的末端221的加热并且加快形成弧根速度，使电弧快速地向引弧板2转移，进而由引弧板2将电弧快速引入灭弧室，提高电弧电压的上升率，加快电弧熄灭的速度。

但是上述灭弧室结构存在以下缺憾：当电弧9a转移至引弧板2上后，在电弧熄灭之前，由于在引弧板延伸段22与活动接触件4的活动触点41之间始终存在一段栅片电弧9c，又由于等电势体的电场强度会向尖角处集中，而前述的末端221正是尖角所在处，因此栅片电弧9c的弧根易停留在电场强度集中的末端221的端面并且持续燃烧，造成以下两种不利因素：其一，造成位于引弧板延伸段22的末端221区域处的金属蒸汽浓度增大，降低该区域的绝缘强度，增加在该区域发生背后击穿的风险。一旦在末端221区域处发生背后击穿，那么电弧9a的一部分特别是前述的短弧9b会退出灭弧室，致使部分灭弧栅片1失效而无法将电弧切割，电弧电压降低，电弧熄灭时间延长；其二，栅片电弧9c在末端221持续燃烧会烧损末端221，使引弧板延伸段22的长度变短，增大与活动接触件4之间的距离，影响断路器下次短路分断时电弧从活动接触件4向引弧板本体21转移的速度，即延长断路器下次分断的时间，降低断路器的运行短路分断能力。

针对上述技术问题，有必要加以合理改进，为此本申请人作了有益的尝试，并且形成了下面将要介绍的技术方案。

发明内容

本发明的任务在于提供一种断路器的灭弧室结构，该断路器的灭弧室结构在短路分断过程中可避免高温金属蒸汽在引弧板的引弧板延伸段的末端区域的聚集，降低在该末端区域发生背后击穿的风险，同时可显著降低电弧在引弧板延伸段的末端的端面上集中并燃烧的程度而藉以延长引弧板的使用寿命并且保障断路器反复分断的可靠性。

本发明的任务是这样来完成的，一种断路器的灭弧室结构，包括沿着高度方向以间隔状态设置的灭弧栅片和对应于灭弧栅片的顶部设置的一引弧板，引弧板包括引弧板本体和引弧板延伸段，引弧板本体与所述灭弧栅片间隔设置，引弧板延伸段在引弧板使用状态下朝向断路器的触头组件的一侧延伸构成，并且向下倾斜，引弧板延伸段的末端构成为引弧端面，所述的引弧板还包括有一第一引弧板腿和一第二引弧板腿，该第一、第二引弧板腿从所述引弧板本体上延伸构成，并且第一引弧板腿对应于所述引弧板延伸段的一侧，而第二引弧板腿对应于引弧板延伸段的另一侧。

在本发明的一个具体的实施例中，所述的灭弧栅片的一端构成为用于对电弧切割的电弧切割区，而另一端的对应两侧分别构成有用于将电弧引入电弧切割区的第一灭弧栅片腿和第二灭弧栅片腿，第一灭弧栅片腿以及第二灭弧栅片腿均与电弧切割区保持于同一水平面上，所述引弧板的引弧板本体与电弧切割区并行，引弧板的第一引弧板腿以及第二引弧板腿均与引弧板本体保持于同一水平面上，所述的第一引弧板腿在对应于第一灭弧栅片腿的上方与第一灭弧栅片腿并行，而所述的第二引弧板腿在对应于第二灭弧栅片腿的上方与第二灭弧栅片腿并行，所述的引弧板延伸段对应于第一、第二灭弧栅片腿之间。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述的第一、第二灭弧栅片腿之间构成有空间，藉由该空间而构成为灭弧栅片U字形腔，所述的引弧板延伸段对应于该灭弧栅片U字形腔。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述第一、第二引弧板腿是彼此相同的。

在本发明的再一个具体的实施例中，所述的引弧板为金属板。

本发明提供的技术方案由于在引弧板的引弧板本体上并且在分别对应于引弧板延伸段的两侧的位置分别构成有第一、第二灭弧板腿，因而在触头组件进行短路分断过程中能增强该区域的磁吹效果，避免高温金属蒸汽在引弧板延伸段的末端的端面区域聚集，有效地降低在该区域发生背后击穿的风险；同时可显著降低电弧在引弧板延伸段的末端的端面区域上集中并燃烧的程度，十分有助于延长引弧板的使用寿命并且保障断路器反复分断的可靠性。

附图说明

图1为已有技术中的低压断路器的示意图。

图2为图1所示的灭弧栅片的详细结构图。

图3为图1所示的灭弧室的工作原理图。

图4为本发明的断路器的灭弧室结构暨工作原理图。

图5为图4所示的灭弧栅片的详细结构图。

图6为图4所示的引弧板的详细结构图。

图7为本发明的灭弧室的引弧示意图。

具体实施方式

请参见图4，在该图4中除了示出了属于断路器的结构体系的本发明的灭弧室外，还示出了的触头组件，该触头组件包括固定接触件3和活动接触件4，固定接触件3具有固定触点31，活动接触件4具有活动触头41，由于固定接触件3和活动接触件4属于公知技术，因而申请人不再展开说明。

图4还示出了沿着高度方向以间隔状态设置的灭弧栅片1和对应于灭弧栅片1的顶部设置的一引弧板2。在使用状态下，灭弧栅片1被定位在灭弧室壳体内，对此可以参见中国专利如CN102496529A、CN101241820B，等等。引弧板2包括引弧板本体21和引弧板延伸段22，引弧板本体21与前述灭弧栅片1间隔设置，具体而言，引弧板本体21与最上部的一枚灭弧栅片1之间保持有间隔距离，引弧板延伸段22在引弧板21使用状态下朝向断路器的触头组件的一侧（图4状态的右侧）延伸构成，并且朝着前述固定接触件3的方向倾斜，即向下倾斜，引弧板延伸段22的末端221构成为引弧端面。

优选地，前述的引弧板2为金属板，更具体地讲，引弧板2由铁磁性金属板加工而成。

请参见图5和图6并且结合图4，如图6所示，前述的引弧板2还包括有一第一引弧板腿23和一第二引弧板腿24，该第一、第二引弧板腿23、24在前述引弧板本体21上延伸构成，并且第一引弧板腿23对应于前述引弧板延伸段22的一侧（图6所示状态的前侧），而第二引弧板腿24对应于引弧板延伸段22的另一侧（图6所示状态的后侧）。

如图5所示，前述的灭弧栅片1的一端（图5状态的左端）构成为用于对电弧切割的电弧切割区13，而另一端（图5状态的右端）的对应两侧分别构成有用于将电弧9a（图4示）引入电弧切割区13的第一灭弧栅片腿11和第二灭弧栅片腿12，第一、第二灭弧栅片腿11、12与电弧切割区13保持于同一水平面上。

优选地，如图5所示，本发明的灭弧栅片1的各灭弧栅片彼此并行，引弧板2的引弧板本体21与电弧切割区13并行，引弧板2的第一、第二引弧板腿23、24与引弧板本体21保持于同一水平面上，第一引弧板腿23在对应于第一灭弧栅片腿11的上方与第一灭弧栅片腿11并行，第二引弧板腿24在对应于第二灭弧栅片腿12的上方与第二灭弧栅片腿12并行，引弧板延伸段22对应于第一、第二灭弧栅片腿11、12之间。

由图5的示意可知，前述的第一、第二灭弧栅片腿11、12之间构成有空间，藉由该空间而构成为灭弧栅片U字形腔14，所述的引弧板延伸段22对应于该灭弧栅片U字形腔14，并且位于第一灭弧栅片腿11和第二灭弧栅片腿12两者的中间位置，前述的活动接触件4在灭弧栅片U字形腔14内活动。

前述的第一、第二引弧板腿23、24是彼此相同的。

当短路电流通过时，则在固定接触件3与活动接触件4之间，由短路电流i（图4示意）产生的电动斥力就会起作用，当电动斥力大于触头弹簧提供的接触力时，活动接触件4将离开固定接触件3，向极限打开位置运动。在活动接触件4断开的同时，如图4所示，在固定触点31与活动触点41之间会产生电弧（如电弧9a）。在磁吹与气吹力的共同作用下，电弧从活动接触点41转移到引弧板2并通过引弧板2进入灭弧室，被灭弧栅片1切割成短弧9b。

电弧9a一旦转移到引板板2，在引弧板2与活动接触件4之间就会形成栅片电弧9c，并且在电路成功分断前栅片电弧9c始终存在。

请参见图7，由于给引弧板2赋予了第一、第二引弧板腿23、24，因而电弧电流在周围空间产生的磁通路径5会发生畸变，沿着第一引弧板腿23、第二引弧板腿24和作为平行段的引弧板本体21的磁通路径5的磁阻大大降低，栅片电弧9c附近的磁场强度B将显著增强，于是便产生一将栅片电弧9c沿着引弧板延伸段22的上表面向上拉的磁吹力F（图7示）。由于第一、第二引弧板腿23、24的存在，使栅片电弧9c在引弧板延伸段22上的移动性增强，避免电弧弧根在引弧板延伸段22的末端221的端面上的局部燃烧，降低引弧板延伸段22的烧损量，提高断路器多次分断的可靠性。

同时，栅片电弧9c在引弧板延伸段22上的移动性提高后，也可以减少高温金属蒸汽在引板板延伸段22的末端221的端面附近的聚集，降低在该区域发生背后击穿的风险。

Claims (5)

1.一种断路器的灭弧室结构，包括沿着高度方向以间隔状态设置的灭弧栅片 (1) 和对应于灭弧栅片 (1) 的顶部设置的一引弧板 (2) ，引弧板 (2) 包括引弧板本体 (21) 和引弧板延伸段 (22) ，引弧板本体 (21) 与所述灭弧栅片 (1) 间隔设置，引弧板延伸段 (22) 在引弧板 (21) 使用状态下朝向断路器的触头组件的一侧延伸构成，并且向下倾斜，引弧板延伸段 (22) 的末端 (221) 构成为引弧端面，其特征在于所述的引弧板 (2) 还包括有一第一引弧板腿 (23) 和一第二引弧板腿 (24) ，该第一、第二引弧板腿 (23 、 24) 从所述引弧板本体 (21) 上延伸构成，并且第一引弧板腿 (23) 对应于所述引弧板延伸段 (22) 的一侧，而第二引弧板腿 (24) 对应于引弧板延伸段 (22) 的另一侧。

2.根据权利要求 1 所述的一种断路器的灭弧室结构，其特征在于所述的灭弧栅片 (1) 的一端构成为用于对电弧切割的电弧切割区 (13) ，而另一端的对应两侧分别构成有用于将电弧引入电弧切割区 (13) 的第一灭弧栅片腿 (11) 和第二灭弧栅片腿 (12) ，第一灭弧栅片腿 (11) 以及第二灭弧栅片腿 (12) 均与电弧切割区 (13) 保持于同一水平面上，所述引弧板 (2) 的引弧板本体 (21) 与电弧切割区 (13) 并行，引弧板 (2) 的第一引弧板腿 (23) 以及第二引弧板腿 (24) 均与引弧板本体 (21) 保持于同一水平面上，所述的第一引弧板腿 (23) 在对应于第一灭弧栅片腿 (11) 的上方与第一灭弧栅片腿 (11) 并行，而所述的第二引弧板腿 (24) 在对应于第二灭弧栅片腿 (12) 的上方与第二灭弧栅片腿 (12) 并行，所述的引弧板延伸段 (22) 对应于第一、第二灭弧栅片腿 (11 、 12) 之间。

3.根据权利要求 2 所述的一种断路器的灭弧室结构，其特征在于所述的第一、第二灭弧栅片腿 (11 、 12) 之间构成有空间，藉由该空间而构成为灭弧栅片 U 字形腔 (14) ，所述的引弧板延伸段 (22) 对应于该灭弧栅片 U 字形腔 (14) 。

4.根据权利要求 1 或 2 所述的一种断路器的灭弧室结构，其特征在于所述第一、第二引弧板腿 (23 、 24) 是彼此相同的。

5.根据权利要求 1 或 2 所述的一种断路器的灭弧室结构，其特征在于所述的引弧板 (2) 为金属板。