CN104779103A - 单极开关单元和包括一个这样的单元的开关单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有壳体的单极开关单元，其包括可动触桥和一对固定触头、两个电弧切断室，所述固定触头与所述可动触桥配合并且分别地连接到电流引入导体，所述电弧切断室分别地通向可动触桥的开放容积，每个切断室被连接到至少一个排气通道(42)。所述排气通道(42)包括设计为依靠开关气体的通过围绕大致上垂直于排气通道(42)的轴线旋转的旋转门(48)。所述旋转门(48)包括在第一阻塞位置中定位在排气通道内壁(56)对面的尖端(54)。所述旋转门(48)和内壁(56)的布置是这样的，使得一直到所述旋转门(48)旋转角度的第一阈值、所述尖端(54)与所述内壁(56)之间的距离保持恒定并等于所述第一距离，然后线性地增加一直到对应于排放通道完全打开的第二旋转角度阈值。

Description

单极开关单元和包括一个这样的单元的开关单元
技术领域
本发明涉及一种单极开关单元。它还涉及一种包括至少一个单极开关单元的开关单元。
它属于开关单元领域，特别是高功率、低电压电路断路器，其中，开关气体的排出用于触发电流开关机构。
背景技术
在这样的开关单元中，一旦电弧出现在切断室中，就必须触发打开电路断路器的机构。
已经提出了多种解决方案以实现快速触发。
专利申请FR2986659描述了一种模块式开关单元，其包括改进的气动触发装置。
此文献描述了一种开关单元，其包括至少一个单极开关单元，并且优选地包括三个单极开关单元，每个单极开关单元被连接到在下游触头处的触发单元。每个单极开关单元还包括上游触头，使得有可能将其连接到电流线路。这样的单极开关单元包括壳体以及两个电弧切断室，所述壳体包括可动触桥并且连接到接触区域，所述电弧切断室通向触桥的开放容积，每个切断室被连接到至少一个开关气体排气通道。如果出现电弧，开关气体通过排气通道并导致打开触头的触发以产生电切断。
对于至少一个排气通道，每个单极开关单元包括，设计为依靠切断气体的通过围绕基本上垂直于排气通道的旋转轴线旋转的旋转门，所述门从第一阻塞位置到第二触发位置的旋转被设计为致动触发装置以使触头打开。旋转门的旋转轴线固定到所述排放通道的侧壁，从而将所述门分成两个非对称的工作表面，第一和第二表面，它们从第一阻塞位置移动到第二触发，为在气体排气通道中的气体释放两个通路断面。
以这种已知的旋转门，固体碎屑积聚在气体排放通道中，造成通道的阻塞而且阻止设备的多次运作。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种带旋转门的单极开关单元解决这个缺点，所述单极开关单元既使能快速触发又在气体排出后避免通道的阻塞。
为此目的，根据第一方面，本发明提出一种具有壳体的单极开关单元，其包括：
-可动触桥，
-一对固定触头，其与所述可动触桥配合并且分别地连接到电流引入导体(current intake conductor)，
-两个电弧切断室，其分别地通向所述可动触桥的开放容积，每个所述切断室被连接到至少一个排气通道，
-至少一个排气通道，其包括设计为依靠切断气体的通过围绕大致上垂直于所述排气通道的轴线旋转的旋转门，所述旋转门从第一阻塞位置到第二触发位置的旋转被设计为致动触发装置以导致所述触头的打开，所述旋转门的旋转由包括在阻塞位置的初始角度值与最终角度值之间的旋转角度限定。
其特征在于，所述旋转门包括在第一阻塞位置中定位在排气通道内壁的对面的尖端，所述尖端在第一阻塞位置定位在距排气通道内壁的第一距离处，所述尖端能够在旋转门的旋转过程中移动离开排气通道的壁，所述旋转门的位置限定至少一个气体通路断面。旋转门和内壁的布置是这样的，使得一直到旋转门旋转角度的第一阈值、所述尖端与所述内壁之间的距离保持恒定并等于所述第一距离，然后线性地增加一直到对应于排放通道的完全打开的第二旋转角度阈值。
有利地，在触发位置中，所述旋转门到达排气通道的打开位置，其允许开关气体的更好排出，并避免通道的任何阻塞。
有利地，设置有所述旋转门的单极开关单元在短路之后可以执行数次触发。
独立地或根据所有技术上可能的组合考虑，根据本发明的单极开关单元还可以具有一个或多个以下特征：
-所述第一距离小于或等于0.2毫米；
-所述旋转门的位置限定两个通路断面，并且一直到所述旋转门的第一旋转角度阈值、所述断面的总表面积是恒定的，然后线性地增加一直到对应于排放通道完全打开的第二旋转角度阈值；
-一直到第一角度阈值、所述总表面小于或等于7平方毫米；
-所述第一角度阈值包含在11至13度之间，而第二角度阈值包含在39至41度之间；
-所述排放通道包括形成凸内区的弯部，在所述凸内区中所述旋转门被定位成使得门的所述尖端大致上平行于排放通道的壁，以用于所述旋转门在初始角度值与第一角度阈值之间的旋转。
根据第二方面，本发明涉及一种电开关单元，其包括至少一个如以上简要描述的单极开关单元。
根据一个特征，所述开关单元包括用至少一个杆联接的三个单极相单元。
附图说明
参考附图，本发明的其它特征和优点将下述信息性并且非限制性地提供的描述中显现，其中：
-图1示出了根据本发明所述的开关单元的分解透视图，其包括单极相单元和触发单元；
-图2示出了根据本发明的一个实施方式所述的单极开关单元的内部的剖视图；
-图3和4示出了根据本发明一个实施方式所述的单极开关单元旋转门在阻塞位置的运作细节；
-图5提供了单极开关单元旋转门在行程的第一部分的运作的详细说明；
-图6和7示出了根据本发明一个实施方式所述的单极开关单元旋转门在触发位置的运作细节；
-图8是表示作为根据本发明的一个实施方式所述的旋转门旋转角度的函数的气体通路截面尺寸的演变的曲线图；
-图9示出了根据本发明的旋转门的透视图。
具体实施方式
图1以分解透视图示出电开关单元2的一个示例，其包括三个单极开关单元4。
根据未示出的其它实施方式，切断装置可以包括一个、两个、三个或四个单极开关单元。
每个单极开关单元4使得能够切断单极。每个开关单元呈现扁平壳体6的形式，例如由模制塑料制成，其由用于160安培(A)口径(caliber)的大约23毫米(mm)厚度分开的两个大的平行面8形成。壳体优选地由通过任何合适手段固定的两个镜像对称的部分形成。
每个单极开关单元在下游接触区域12处连接到能够包括磁热装置或电子装置的触发单元10(见图2)，也连接到电流线路，所述电流线路连接到上游接触区域14。
在图1所示的实施方式中，单极开关单元使用例如由模制塑料制成的间隔件16组装，并且包括设计为与单极开关单元4的大的面8平行的中央隔板18。间隔件16在彼此上的夹紧由底部缘20改进。
所述单极开关单元设计为被同时地驱动并且为此通过至少一个杆22联接。
单极开关单元中的一个包括手柄24，其能够被容纳在所述仪器的鼻部26，并能够控制用于致动电触头的机构28。
图2示出容纳在壳体6中开关单元30的更详细视图，根据一实施方式，其包括双旋转切断机构适于高达800A的应用。
开关单元30包括可动触桥32，其在每一端包括接触区域。它包括一对固定触头34、36，每个固定触头被设计为与可动触桥32的接触垫配合，第一固定触头34被设计为通过上游接触区域14连接到电流线路。第二固定触头36被设计为通过下游接触区域12连接到触发单元10。
可动触桥32安装在打开位置与闭合位置之间，在所述打开位置所述接触区域与固定触头34、36分离，而在所述闭合位置所述接触区域与固定触头34、36中的每一个相接触，所述闭合位置是电流的工作位置。
单极开关单元4包括两个用于熄灭电弧的电弧切断室38。每个电弧切断室38包括至少两个去离子翅片40的至少一个堆叠，所述翅片由开关气体交换空间彼此分开。
每个电弧切断室38包括连接到用于开关气体的至少一个排气通道42的至少一个出口，其设计为通过至少一个露出的孔44排放气体。
根据一个特定的实施方式，所述可动触桥32是绕旋转轴线Y可旋转的。可动触桥32浮动安装在旋转棒46中，所述旋转棒插在壳体6的两个侧面8之间。
至少一个排气通道42包括设计成通过开关气体的通过而旋转的旋转门48。旋转门48绕基本上垂直于排气通道42的轴线Z旋转。从第一阻塞位置到第二触发位置的旋转被设计为释放致动机构28，以导致触头34、36打开。
单极开关单元4被设计为同时地驱动并且为此通过至少一个杆22、例如通过孔50、特别地在棒46处联接。在图2中，旋转门48处于第一阻塞位置，其在下面于图3和4中更详细地说明。
图3和4提供旋转门48的第一阻塞位置的更详细的说明，其中，旋转门的尖端54与排气通道42的内壁56相配合。
旋转门的尖端54形成在旋转门的第一面58与第二面60的交界处，其基本上平行于所述第一面，所述第一面58在排气通道中延伸，从而限定所述排放气体通路。
所述尖端54以第一预定距离d1定位在内壁56的对面，所述距离d1优选地小于0.2毫米。由此，在旋转门48的这个第一位置，产生了所述排放通道的准完全阻塞。
尽管如此，在阻塞位置中，第一开关气体通路断面62形成在旋转门48的尖端54与排放通道42的内壁56之间。
在图示的例子中，旋转门48以第二预定距离d2安装在电弧切断室38和可动触桥32附近，并且释放第二气体通路断面64。所述距离d2被选择为是非常小的，优选地约0.15毫米，并且提供旋转门的运动必需的间隙。
优选地，在第一阻塞位置，第一气体通路断面62和第二气体通路断面64的总表面积是7mm2(平方毫米)。
当旋转门48处于第一阻塞位置时，所述旋转门具有在所述第一阻塞位置的初始角位置。
所述旋转门在旋转方向S上朝向完全打开的位置旋转，在所述完全打开位置它被定位在最终角位置。旋转门的行程对应于旋转角Φ在初始角度值与最终角度值之间的演变。所述行程对应于操作杆(未示出)的必要旋转，以便释放致动机构28。
初始角度值与最终角度值之间的角行程包括在39°至41°之间，优选地等于40°。
有利地，尖端54与内壁56之间的距离d随着旋转角Φ演变如下：只要旋转角小于第一角阈值，它保持恒定并等于所述第一距离d1，并且它线性地增加一直到第二旋转角阈值，所述第二旋转角度阈值优选地等于对应于排放通道的完全打开的最终角度值。
优选地，第一角度阈值等于12°，并且更一般地包括在11°至13°之间。
图5示出了当旋转门48离开第一阻塞位置并且在其行程的第一部分时期与排放通道42的内壁56保持恒定距离d1时旋转门48的位置，所述旋转角度Φ小于第一阈值。
图6和7示出了在切断室38中的开关气体释放后的完全打开的构造中旋转门48的第二触发位置。
在图示的实施方式中，排放通道42包括弯部66，排放通道的内壁56形成的凸区68。旋转门48的旋转轴线在凸区68附近，使得尖端54位于所述凸区66的弯曲点地一侧、凸区68的一部分的对面。旋转轴线Z相对于气体流动流定位在排放通道的一区域中，在此区域它们的流动速率较低，因此不是非常有利于产生导致旋转扭矩的压力差。
图8表示基于旋转门48的旋转角Φ的第一气体通路断面62和第二气体通路断面64的总表面积的演变曲线。
在图表70中，x轴线72示出旋转门的旋转角Φ的值，其在初始角度值0°与最终角度值40°之间演变。所述y轴线74以mm2(平方毫米)示出气体通路断面表面积。如可以看到的，在所示实施方式中，旋转门布置在排放通道的对面，使得对于包括在0°至12°之间的旋转门的旋转角Φ、所述断面表面积在第一部分76上保持不变并等于7mm2，然后对于40°的旋转角、线性部分78在7mm2与35mm2之间增加。35mm2的值基本上等于排放通道42的断面的表面积。
图9以透视图示出了根据本发明的一个实施方式的旋转门。所述门48的旋转轴线Z包括支承在相单元的内侧表面上的肩部80。
旋转门的旋转轴线Z的端部82、84对于在模块式电开关单元中连接单极相单元的分别的旋转阀是有用的，所述模块式电开关单元诸如在图1中示出的设备2。在有若干个单极开关单元的开关单元中，相单元的所有旋转门之间的机械联接能够确保旋转运动从一个门到其它门的传递。

Claims (8)

1.一种具有壳体的单极开关单元(4)，其包括：
-可动触桥(32)，
-一对固定触头(34、36)，其与所述可动触桥(32)配合并且分别地连接到电流引入导体，
-两个电弧切断室(38)，其分别地通向可动触桥(32)的开放容积，每个切断室(32)被连接到至少一个排气通道(42)，
-至少一个排气通道(42)，其包括设计为依靠切断气体的通过围绕大致上垂直于排气通道(42)的轴线旋转的旋转门(48)，所述旋转门(48)从第一阻塞位置到第二触发位置的旋转被设计为致动触发装置(28)以导致所述触头的打开，所述旋转门(48)的旋转由包括在阻塞位置的初始角度值与最终角度值之间的旋转角度限定，
其特征在于，所述旋转门(48)包括在所述第一阻塞位置被定位在所述排气通道内壁(56)的对面的一个尖端(54)，在所述第一阻塞位置所述尖端(54)被定位在距所述排气通道(42)的内壁(56)第一距离处，在所述旋转门(48)的旋转期间所述尖端(54)能够移动离开所述排气通道(42)的所述壁，所述旋转门(48)的位置限定至少一个气体通路断面(62、64)，
所述旋转门(48)和所述内壁(56)的布置是这样的，使得一直到所述旋转门(48)旋转角度的第一阈值、所述尖端(54)与所述内壁(56)之间的距离保持恒定并等于所述第一距离，然后线性地增加一直到对应于所述排放通道的完全打开的第二旋转角度阈值。
2.根据权利要求1所述的单极开关单元，其特征在于，所述第一距离小于或等于0.2毫米。
3.根据前述权利要求的其中一项所述的单极开关单元，其特征在于，所述旋转门(48)的位置限定两个通路断面(62、64)，并且在于，一直到所述旋转门(48)的第一旋转角度阈值、所述断面的总表面积是恒定的，然后线性地增加一直到对应于排放通道完全打开的第二旋转角度阈值。
4.根据权利要求3所述的单极开关单元，其特征在于，一直到所述第一角度阈值、所述总表面小于或等于7平方毫米。
5.根据前述权利要求的任一项所述的单极开关单元，其特征在于，所述第一角度阈值包括在11至13度之间，而所述第二角度阈值包括在39至41度之间。
6.根据前述权利要求的其中一项所述的单极开关单元，其特征在于，所述排放通道包括形成凸内区(68)的弯部(66)，并且在于，在所述凸内区(68)中所述旋转门(48)被定位成使得所述门的所述尖端(54)大致上平行于所述排放通道(42)的所述壁，用于所述旋转门(48)在所述初始角度值与所述第一角度阈值之间的旋转。
7.一种开关单元，其特征在于，其包括至少一个根据权利要求1至6的其中一项所述的单极开关单元。
8.根据权利要求7所述的开关单元，其特征在于，其包括使用至少一个杆(22)联接的三个单极开关单元。
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