CN106252127B - 低压万能式断路器灭弧室 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低压万能式断路器灭弧室，灭弧栅栏安装在盖板下部，灭弧栅栏的上框架上的多个下排气槽孔与盖板上的多个上排气槽孔交错设置，上框架的各栅条上部与盖板下部之间的空腔形成上排气层；灭弧栅片组件包括连接在两隔弧壁板上的产气片、L形的引弧板和多个灭弧栅片，各灭弧栅片具有槽口向下的上弧槽及向两侧外凸圆滑过渡底部的圆弧面，偏离中心的弧槽其曲率半径在2.5～3.5mm，上弧槽的槽顶与灭弧栅片顶部之距离是灭弧栅片总高度的2/3～3/4，各灭弧栅片两侧圆弧面形成具有高度差的长弧脚和短弧脚，相邻两灭弧栅片上的长弧脚和短弧脚交错设置。本发明结构简单、灭弧效果好，能提高极限分断能力，制造成本低。

Description

低压万能式断路器灭弧室

技术领域

本发明涉及一种低压万能式断路器灭弧室，属于薄钢栅片灭弧室技术领域。

背景技术

断路器在分断过程中接触系统动、静触头瞬间打开，而产生电弧。电弧有如下危害：(1)、触头虽被打开，但由于电弧的存在，需要切断的电路实际并未断开；(2)、当分断短路电流时，电弧温度可达7000K～20000K，足以使触头熔化，而毁坏断路器；(3)、电弧产生的高温离子化气体加热周围物体，而引起火灾。

低压万能式断路器的灭弧室就是针对熄灭电弧而设置的。根据短弧灭弧原理，由薄钢板制成的灭弧栅片的灭弧室置于触头上方，当触头分断电路时，特别是分断短路电流时，触头之间产生电弧电流，在电动力和气体效应的驱动下进入灭弧栅片内，由灭弧栅片将电弧分割成若干串联短弧，在近阴极效应作用下，电弧电压大于被开断的电压而难以维持，同时灭弧栅片吸收电弧热量，使电弧迅速冷却而熄灭。

现有的低压万能式断路器的薄钢栅片灭弧室，见图6所示，包括顶部带有开口的盖板、三层金属灭弧板和设置在三层金属灭弧板下部平行的多个灭弧栅片，每层金属灭弧板设有排列均匀的圆孔，孔径自下而上从大到小交错排列,目的是排出高温离子化气体，并防止电弧飞出。其不足之处在于：其一，该结构有排气不畅之虞，当高温离子化气体不能及时有效排出时，会影响电弧顺利进入灭弧栅片，而易产生电弧背后击穿现象，增加燃弧时间，影响断路器的分断性能。其二，金属灭弧板为不锈钢板制成，生产成本较高。其三，采用三层金属灭弧板，且各层金属灭弧板之间需要设置隔板，增大灭弧室体积。其四，现有灭弧室的灭弧栅片是在其上部设有中心轴线对应的弧形槽，弧形槽通过斜面至底部，形成对称的斜形脚，灭弧栅片的有效面积较小，影响吸收电弧热量，因此对电弧熄灭不利。

发明内容

本发明的目的是提供一种克服现有技术的不足，提供一种结构简单、灭弧效果好，能提高极限分断能力，制造成本低的低压万能式断路器灭弧室。

本发明为达到上述目的的技术方案是：一种低压万能式断路器灭弧室，包括盖板和灭弧栅片组件，其特征在于：所述由模塑料制成的盖板上设有与灭弧栅片平行、且间隔的多个上排气槽孔，盖板下部内凹的安装槽内安装有灭弧栅栏，所述由模塑料制成的灭弧栅栏包括角尺状的上框架和侧挡板，上框架上设有与灭弧栅片平行、且间隔设置的多个栅条，两两相邻两栅条之间的下排气槽孔与盖板上的上排气槽孔交错设置，且上框架各栅条上部与盖板下部之间的空腔形成上排气层，侧挡板底部设有向上内凹的缺口；所述的灭弧栅片组件包括两个隔弧壁板、两个产气片、L形的引弧板和多个灭弧栅片，盖板通过紧固件与上框架和两个隔弧壁板连接，各产气片固定在各自对应的隔弧壁板内下侧，引弧板连接在两隔弧壁板的一侧并反向于侧挡板，引弧板底部的折边渐收并延伸至灭弧栅片底部，平行设置的多个灭弧栅片连接在两隔弧壁板上，所述各灭弧栅片上设有槽口向下的上弧槽及与上弧槽相通并向两侧外凸圆滑过渡底部的第一圆弧面和第二圆弧面，上弧槽的中心偏离灭弧栅片对称中心线，且上弧槽的曲率半径R1在2～5mm，上弧槽的槽顶与灭弧栅片顶部之距离H1是灭弧栅片总高度H的2/3～3/4，所述各灭弧栅片上的第一圆弧面与第二圆弧面具有高度差并形成对应的长弧脚和短弧脚，短弧脚位于短边一侧，相邻两灭弧栅片上的长弧脚和短弧脚交错设置。

所述灭弧栅片长弧脚的第一圆弧面曲率半径R2在15～18mm，短弧脚的第二圆弧面曲率半径R3在12～14mm。

所述灭弧栅片的长弧脚和短弧脚的高度差在2～5mm。

所述多个灭弧栅片包括长灭弧栅片和短灭弧栅片，两隔弧壁板位于引弧板的折边上部连接有至少两个短灭弧栅片，两隔弧壁板的其余部分连接有间隔设置的长灭弧栅片和短灭弧栅片，产气片具有台阶状，且产气片上设有用于放置长灭弧栅片的凹槽，长灭弧栅片的底部设置在产气片的凹槽处，所述的隔弧壁板采用红钢纸板材料制成，产气片采用尼龙66材料制成。

所述的各灭弧栅片在两端部设有一个上凸块和一个下凸块，隔弧壁板上设有对应的上插孔和下插孔，各灭弧栅片的上凸块和下凸块卡接在隔弧壁板的上插孔和下插孔。

所述盖板位于两侧及两隔弧壁板的两侧设有对应的安装孔，上框架在两侧设有对应的螺钉孔，螺钉穿过盖板的安装孔和隔弧壁板的安装孔连接在上框架的螺钉孔上，且盖板一侧的外凸部分设有连接孔。

所述的产气片一侧设有圆柱体，产气片上的圆柱体热压连接在隔弧壁板上。

本发明低压万能式断路器灭弧室其盖板设有与灭弧栅片平行的多个上排气槽孔，而灭弧栅栏的上框架设有与灭弧栅片平行的多个下排气槽孔，下排气槽孔与盖板上的上排气槽孔交错设置，由于上框架的各栅条上部与盖板下部之间的空腔形成上排气层，因此能形成交错排列的栅栏式排气方式，使气道通畅，既能及时排出高温离子化气体，又能阻止电弧飞出，而盖板与灭弧栅栏均为整体结构并由模塑料压制成型，能避免电弧飞溅的短路之虞，本发明灭弧室结构简单，制造方便，经济性好。本发明的灭弧栅片组件包括两个隔弧壁板、两个产气片、L形的引弧板和多个灭弧栅片，而灭弧栅片上的上弧槽的中心偏离灭弧栅片对称中心线，且上弧槽的槽顶与灭弧栅片顶部之距离是灭弧栅片总高度的2/3至3/4，与上弧槽相通并向两侧外凸圆滑过渡底部的第一圆弧面和第二圆弧面具有高度差并形成对应的长弧脚和短弧脚，相邻两灭弧栅片上的长弧脚和短弧脚交错设置，使电弧初始碰到的灭弧栅片数减少一半，通过交错排列的长、短弧脚使减少电弧进入的阻力，加之灭弧栅片上的上弧槽位于灭弧栅片的中下部，因此通过上弧槽及向两侧外凸圆滑过渡底部的第一圆弧面和第二圆弧面，能增加灭弧栅片的散热面积，提高电弧的冷却效果。本发明隔弧壁板采用价廉的红钢纸板材料，而产气片选用尼龙66材料，两种材料在电弧高温的作用下产生的气体，一方面能驱动电弧进入灭弧栅片，同时能冷却电弧强化去电离作用。本发明采用上述技术方案，并配套相应改进的触头系统，经多次试验验证，万能式断路器在体积不变的情况下，极限分断能力提高19％从42KA提高至50KA。本发明低压万能式断路器灭弧室具有灭弧性能好，分断能力高，体积小，结构简单，制造方便成本低的特点。

附图说明

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详细描述。

图1是本发明低压万能式断路器灭弧室立体结构示意图。

图2是本发明低压万能式断路器灭弧室结构示意图。

图3是本发明灭弧栅栏的结构示意图。

图4是本发明灭弧栅片的结构示意图。

图5是本发明产气片的结构示意图。

图6是现有低压万能式断路器灭弧室结构示意图。

图7是采用本发明的灭弧室进行对额定极限短路分断能力进行测试的示波图。

其中：1—盖板，1-1—排气长槽孔，1-2—连接孔，1-3—安装孔，2—螺钉，3—灭弧栅栏，3-1—侧挡板，3-11—缺口，3-2—上框架，3-21—螺纹孔，3-22—栅条，3-23—下排气槽孔，4—灭弧栅片，4-1—上凸块，4-2—下凸块，4-3—上弧槽，4-4—长弧脚，4-5—短弧脚，5—产气片，5-1—圆柱体，5-2—凹槽，6—隔弧壁板，6-1—安装孔，7—上排气层，8—引弧板，8-1—折边。

具体实施方式

见图1～5所示，本发明的低压万能式断路器灭弧室，包括盖板1和灭弧栅片4组件。见图1、2所示中，本发明由模塑料制成的盖板1上设有与灭弧栅片4平行、且间隔的多个上排气槽孔1-1，该上排气槽孔1-1两端呈圆弧状，盖板1下部内凹的安装槽内安装有灭弧栅栏3，见图1～3所示，本发明由模塑料制成的灭弧栅栏3包括角尺状的上框架3-2和侧挡板3-1，上框架3-2上设有与灭弧栅片4平行、且间隔设置的多个栅条3-22，两两相邻两栅条3-22之间的下排气槽孔3-23与盖板1上的上排气槽孔1-1交错设置，上框架3-2的各栅条3-22上部与盖板1下部之间的空腔形成上排气层7，侧挡板3-1底部设有向上内凹的缺口3-11，盖板1与灭弧栅栏3安装后，上排气槽孔1-1与下排气槽孔3-23错开，且上、下排气槽孔3-23之间由上排气层7隔开，因此形成通畅的排气通道，有利高温离子化气体迅速排出，本发明的盖板1和灭弧栅栏3可采用DMC模塑料压制成型，绝缘性能强，能避免电弧飞溅引发短路。

见图1～2以及图4所示，本发明灭弧栅片4组件包括两个隔弧壁板6、两个产气片5、L形的引弧板8和多个灭弧栅片4，盖板1通过紧固件与上框架3-2和两个隔弧壁板6连接，本发明盖板1位于两侧及两隔弧壁板6的两侧设有对应的的安装孔1-3、6-1，上框架3-2在两侧设有对应的螺钉孔3-21，螺钉2穿过盖板1的安装孔1-3和隔弧壁板6的安装孔6-1连接在上框架3-2的螺钉孔3-21上，本发明的螺钉2可采用自功螺钉，自功螺钉穿过盖板1上的安装孔1-3，经再通过隔弧壁板6上的安装孔6-1与灭弧栅栏3的螺钉孔3-21连接，且盖板1一侧的外凸部分设有连接孔1-2，通过紧固件将灭弧室安装在断路器上。

见图1、2、5所示，本发明各产气片5固定在各自对应隔弧壁板6内下侧，产气片5一侧设有圆柱体5-1，产气片5上的圆柱体5-1热压连接在隔弧壁板6上，引弧板8连接在两隔弧壁板6的一侧并反向于侧挡板3-1，引弧板8底部的折边8-1渐收并延伸至灭弧栅片4底部，平行设置的多个灭弧栅片4连接在两隔弧壁板6上。见图1所示，本发明灭弧栅片4两端部设有一个上凸块4-1和一个下凸块4-2，隔弧壁板6上设有多个对应的上插孔和下插孔，各灭弧栅片4的上凸块4-1和下凸块4-2卡接在隔弧壁板6的上插孔和下插孔，将各灭弧栅片4连接在两隔弧壁板6上。见图1、4所示，本发明的各灭弧栅片4两端部还设有中间凸块，同样在两隔弧壁板6设有对应的多个中插孔，使灭弧栅片4两端的中间凸块连接在两隔弧壁板6的中插孔内。

见图1、2、4所示，本发明各灭弧栅片4上设有槽口向下的上弧槽4-3及与上弧槽4-3相通并向两侧外凸圆滑过渡底部的第一圆弧面和第二圆弧面，上弧槽4-3的中心偏离灭弧栅片4对称中心线，上弧槽4-3其曲率半径R1在2～5mm，如上弧槽4-3其曲率半径R1在2.5～4mm，上弧槽4-3的槽顶与灭弧栅片4顶部之距离H1是灭弧栅片4总高度H的2/3～3/4，由于上弧槽4-3的位于灭弧栅片4的中下部，因此能增加灭弧栅片4的面积，而提高散热面积，各灭弧栅片4上的第一圆弧面与第二圆弧面具有高度差并形成对应的长弧脚4-4和短弧脚4-5，短弧脚4-5位于短边一侧，本发明灭弧栅片4的长弧脚4-4和短弧脚4-5的高度h差在2～5mm，如灭弧栅片4的长弧脚4-4和短弧脚4-5的高度h差在3mm.灭弧栅片4长弧脚4-4的第一圆弧面曲率半径R2在15～18mm，短弧脚4-5的第二圆弧面曲率半径R3在12～14mm，如长弧脚4-4的第一圆弧面曲率半径R2在16mm，而短弧脚4-5的第二圆弧面曲率半径R3在13mm等，通过较大的两圆弧切线交角，而增加灭弧栅片4的有效面积。见图2所示，本发明的相邻两灭弧栅片4上的长弧脚4-4和短弧脚4-5交错设置，电弧进入时初始碰到的灭弧栅片时数量能减少一半，同时也能减少电弧进入灭弧栅片的阻力，灭弧效果好，能提高极限分断能力。

见图2所示，本发明多个灭弧栅片4包括长灭弧栅片和短灭弧栅片，两隔弧壁板6位于引弧板8的折边8-1上部连接有至少两个短灭弧栅片，两隔弧壁板6的其余部分连接有间隔设置的长灭弧栅片和短灭弧栅片，产气片5具有台阶状，且产气片5上设有用于放置长灭弧栅片的凹槽5-2，长灭弧栅片的底部设置在产气片5的凹槽5-2处，能充分利用空间，并能扩大产气片5与灭弧栅片4的面积。本发明的隔弧壁板6采用红钢纸板材料制成，产气片5采用尼龙66材料制成，两种材料在电弧高温的作用下产生的气体，一方面能驱动电弧进入灭弧栅片4，同时能冷却电弧强化去电离作用。

见图7所示，是在万能式断路器在体积不变的情况下，采用本发明的灭弧室，对额定极限短路分断能力进行测试，其在额定电压400V，额定电流1000A，开断电压426V、电流50.5KA，功率因素0.22，分断操作时的通断时间在10.1ms,燃弧时间4.27ms；在接通操作后紧接着分断操作，其通断时间在15.4ms,燃弧时间7.74ms，具有较高的分断能力。

Claims (7)

1.一种低压万能式断路器灭弧室，包括盖板(1)和灭弧栅片组件，其特征在于：由模塑料制成的所述盖板(1)上设有与灭弧栅片(4)平行、且间隔的多个上排气槽孔(1-1)，盖板(1)下部内凹的安装槽内安装有灭弧栅栏(3)，由模塑料制成的所述灭弧栅栏(3)包括角尺状的上框架(3-2)和侧挡板(3-1)，上框架(3-2)上设有与灭弧栅片(4)平行、且间隔设置的多个栅条(3-22)，两两相邻两栅条(3-22)之间的下排气槽孔(3-23)与盖板(1)上的上排气槽孔(1-1)交错设置，且上框架(3-2)的多个栅条(3-22)上部与盖板(1)下部之间的空腔形成上排气层(7)，侧挡板(3-1)底部设有向上内凹的缺口(3-11)；所述的灭弧栅片组件包括两个隔弧壁板(6)、两个产气片(5)、L形的引弧板(8)和多个灭弧栅片(4)，盖板(1)通过紧固件分别与上框架(3-2)和两个隔弧壁板(6)连接，两个产气片(5)固定在各自对应的隔弧壁板(6)内下侧，引弧板(8)连接在两隔弧壁板(6)的一侧并反向于侧挡板(3-1)，引弧板(8)底部的折边(8-1)渐收并延伸至灭弧栅片(4)底部，平行设置的多个灭弧栅片(4)连接在两隔弧壁板(6)上，所述多个灭弧栅片(4)上设有槽口向下的上弧槽(4-3)及与上弧槽(4-3)相通并向两侧外凸圆滑过渡底部的第一圆弧面和第二圆弧面，上弧槽(4-3)的中心偏离灭弧栅片(4)对称中心线，且上弧槽(4-3)的曲率半径R1在2～5mm，上弧槽(4-3)的槽顶与灭弧栅片(4)顶部之距离H1是灭弧栅片(4)总高度H的2/3～3/4，所述多个灭弧栅片(4)上的第一圆弧面与第二圆弧面具有高度差并形成对应的长弧脚(4-4)和短弧脚(4-5)，短弧脚(4-5)位于短边一侧，相邻两灭弧栅片(4)上的长弧脚(4-4)和短弧脚(4-5)交错设置。

2.根据权利要求1所述的低压万能式断路器灭弧室，其特征在于：所述灭弧栅片(4)长弧脚(4-4)的第一圆弧面曲率半径R2在15～18mm，短弧脚(4-5)的第二圆弧面曲率半径R3在12～14mm。

3.根据权利要求1所述的低压万能式断路器灭弧室，其特征在于：所述灭弧栅片(4)的长弧脚(4-4)和短弧脚(4-5)的高度差在2～5mm。

4.根据权利要求1至3之一所述的低压万能式断路器灭弧室，其特征在于：所述多个灭弧栅片(4)包括长灭弧栅片和短灭弧栅片，两隔弧壁板(6)位于引弧板(8)的折边(8-1)上部连接有至少两个短灭弧栅片，两隔弧壁板(6)的其余部分连接有间隔设置的长灭弧栅片和短灭弧栅片，产气片(5)具有台阶状，且产气片(5)上设有用于放置长灭弧栅片的凹槽(5-2)，长灭弧栅片的底部设置在产气片(5)的凹槽(5-2)处，所述的隔弧壁板(6)采用红钢纸板材料制成，产气片(5)采用尼龙66材料制成。

5.根据权利要求1至3之一所述的低压万能式断路器灭弧室，其特征在于：所述的多个灭弧栅片(4)在两端部设有一个上凸块(4-1)和一个下凸块(4-2)，隔弧壁板(6)上设有对应的上插孔和下插孔，多个灭弧栅片(4)的上凸块(4-1)和下凸块(4-2)对应卡接在隔弧壁板(6)的上插孔和下插孔。

6.根据权利要求1所述的低压万能式断路器灭弧室，其特征在于：所述盖板(1)位于两侧设有安装孔(1-3)，且两隔弧壁板(6)的两侧设有对应的安装孔(6-1)，上框架(3-2)在两侧设有对应的螺钉孔(3-21)，螺钉(2)穿过盖板(1)的安装孔(1-3)和隔弧壁板(6)的安装孔(6-1)连接在上框架(3-2)的螺钉孔(3-21)上，且盖板(1)一侧的外凸部分设有连接孔(1-2)。

7.根据权利要求1所述的低压万能式断路器灭弧室，其特征在于：所述的产气片(5)一侧设有圆柱体(5-1)，产气片(5)上的圆柱体(5-1)热压连接在隔弧壁板(6)上。