CN106328421A - 用于电力系统的机械式直流断路器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于电力系统的机械式直流断路器，包括横杠体（1）、支承体（2）、连接器（3）、2对电轨（4）、磁体（5、51）、导电液体（6）；还包括电路模块和总台；电路模块与一对电轨呈电学连接；电路模块与总台之间通过无线通讯进行通信。本发明寿命长、结构简单、成本低廉。
Description
技术领域
本发明属于电学开关，尤其涉及用于电力系统的机械式直流断路器。
背景技术
由于直流断路器断开时容易拉电弧，导致直流断路器的开关部分很容易老化、烧毁；现有技术有很多种方法试图消除开关部分老化、烧毁的问题，但均存在改进空间（比如：结构的复杂度、成本、寿命总是难以兼顾）。
发明内容
为了解决直流断路器开关部分容易老化、烧毁的问题，发明人想到了使用导电液体来作为直流断路器的开关部分，导电液体作为一种液态物质在电学性能上具有良好的自修复性；为了降低成本、降低复杂度，发明人想到了使用电磁力推动导电液体在重力翘翘板中流动来实现自动开关功能。
本发明采用如下技术方案：
用于电力系统的机械式直流断路器包括横杠体（1）、支承体（2）、连接器（3）、两对电轨（4）、磁体（5、51）、导电液体（6）、底座（13）；支承体（2）固定在底座（13）上，横杠体（1）与支承体（2）通过转动连接（12）相连构成重力翘翘板；横杠体（1）具有用于容纳导电液体（6）的容腔（10），容腔（10）横跨横杠体（1）与支承体（2）共同构成的重力翘翘板的支点垂线；导电液体（6）装载在横杠体（1）的容腔（10）内，导电液体（6）的体积小于横杠体（1）的容腔（10）的有效容积；电轨（4）的长度小于横杠体（1）的容腔（10）的横向长度的一半；两对电轨（4）均安装在横杠体（1）的容腔（10）内，两对电轨（4）分别安装于横杠体（1）与支承体（2）构成的重力翘翘板的两端；每对电轨（4）的安装都具有如下特点：电轨（4）与电轨（4）之间具有间隙，2个电轨（4）与横杠体（1）的容腔（10）的末端界面之间均具有间隙，电轨（4）与横杠体（1）支点垂线之间具有间隔，两个电轨（4）之间间隙的两端开口走向与横杠体（1）、支承体（2）共同构成的重力跷跷板的力臂方向一致，两个电轨（4）与横杠体（1）的容腔（10）的侧面界面之间均具有间隙，电轨（4）与横杠体（1）的容腔（10）的底面之间没有间隙；至少一对电轨（4）经由连接器（3）对外构成电学通道；磁体（5、51）的磁场线走向与重力线的走向相近，磁体（5、51）的磁场线的穿越电轨（4）所在的横杠体（1）的容腔（10）的安装成对的电轨（4）的端；连接器（3）为滑环；还包括电路模块和总台；电路模块与一对电轨呈电学连接；电路模块与总台之间通过无线通讯进行通信。
所述的横杠体（1）的容腔（10）为密封的腔体。
所述的电轨（4）为板状。
所述的导电液体（6）为液态金属。
所述的电轨（4）为板状由钨制成，所述的导电液体（6）为水银。
导电液体（6）的体积小于横杠体（1）的容腔（10）的有效容积一半。
所述的连接器（3）为水银滑环。
所述的横杠体（1）为长方体状，横杠体（1）的容腔（10）的为长方状。
所述支承体（2）及底座（13）为塑料材质。
所述支承体（2）为梯形结构或锥形结构。
技术内容说明及其有益效果。
技术内容说明：使用本发明时，需要将重力跷跷板正确放置，是重力跷跷板的平衡状态可以在导电液体的重力作用下发生变化；本发明使用时接线应该正确，要保证电磁力对导电液体推动方向是朝向超导电液体所在侧的对立侧（以重力跷跷板的支点垂线作为中心参考）；本发明的没有接在线路（断路器所保护的线路）上的一端，由于开关状态会因重力翘翘板的平衡状态变化而变化因而可以输出断路器状态信号，由于该端同样具有导电液体推动的能力，正确的施加大电流即可导电液体改变位置从而使重力翘翘板改变状态，所以可以作为恢复断路器状态将断路器恢复为‘所保护线路接通’的状态；
本发明使用导电液体作为直流断路器的开关部分，导电液体作为一种液态物质在电学性能上具有良好的自修复性，解决了直流断路器开关部分的寿命问题；本发明使用电磁推动导电液体在重力翘翘板中流动来实现自动开关功能，简单方便，成本低廉；即本发明寿命长、结构简单、成本低廉。
附图说明
附图1为实施实例1的直流断路器的开关部分处于闭合状态的示意图，其中A为侧视图，其中B为顶视图，其中C为本实施在电路中的意义的简图。
附图2为实施实例1的直流断路器的开关部分处于断开状态的示意图，其中A为侧视图，其中B为顶视图，其中C为本实施在电路中的意义的简图。
图3为实施实例1的系统图。
具体实施实例
下面将结合实施实例对本发明进行说明。
实施实例1、
如图1-3所示，用于电力系统的机械式直流断路器，包括横杠体1、支承体2、连接器3、两个电轨4、磁体（5、51）、导电液体6、底座13；
支承体2固定在底座13上，横杠体1与支承体2通过转动连接12相连构成重力翘翘板；
横杠体1具有用于容纳导电液体6的容腔10，容腔10横跨横杠体1与支承体2共同构成的重力翘翘板的支点垂线；
导电液体6装载在横杠体1的容腔10内，导电液体6的体积小于横杠体1的容腔10的有效容积的一半；
电轨4的长度小于横杠体1的容腔10的横向长度的一半；
每对电轨4的安装都具有如下特点：电轨4与电轨4之间具有间隙，两个电轨4与横杠体1的容腔10的末端界面之间均具有间隙，电轨4与横杠体1支点垂线之间具有间隔，两个电轨4之间间隙的两端开口走向与横杠体1、支承体2共同构成的重力跷跷板的力臂方向一致，两个电轨4与横杠体1的容腔10的侧面界面之间均具有间隙，电轨4与横杠体1的容腔10的底面之间没有间隙；
一个电轨4经由连接器3对外连接到Y+，一个电轨4经由连接器3对外连接到Y-；
磁体5、51的磁场线走向与重力线的走向相近，磁体5、51的磁场线的穿越电轨4所在的横杠体1的容腔10的安装成对的电轨4的一端；
连接器3为水银滑环；
还包括电路模块和总台；电路模块与一对电轨呈电学连接；电路模块与总台之间通过无线通讯进行通信；
横杠体1的容腔10为密封的腔体；
所述的电轨4为板状由钨制成，所述的导电液体6为水银；
横杠体1、支承体2之间的转动连接12为滑动轴承结构；
横杠体1为长方体状，横杠体1的容腔10的为长方状；
所述支承体2及底座13为塑料材质。
所述支承体2为梯形结构或锥形结构。
如图1中A所示C1为磁体5的磁场，i1为Y+、Y-接通后电流的方向，由于电流i1和磁场C1的相互作用，导电液体6会收到K1方向的推动力，当电流i1的大小达到一定程度时导电液体6会翻越重力翘翘板的垂线，从而改变重力翘翘板的平衡状态，并最终变为图2所示状态从而使开关断开达到保护线路的目的。
如图2中A所示C2为磁体51的磁场，i2为X+、X-接通后电流的方向，由于电流i2和磁场C2的相互作用，导电液体6会收到K1方向的推动力，如果电流i2的大小达到一定程度时导电液体6会翻越重力翘翘板的垂线，从而改变重力翘翘板的平衡状态，并最终变为图1所示状态从而达到接通断路器所保护的线路的目的。
图1、2、3中SW1代表X+与X-所在通道的成对电轨所等效的开关的通断状态,SW2代表Y+、Y-所在通道的成对电轨所等效的开关的通断状态。
图中GND为电路模块中的接地点。
电路模块可以通过与之相连的等效开关的结构获得断路器的状态，电路模块也可以通过施加电流驱动重力跷跷板翻转（改变平衡状态），从而使断路器恢复‘接通所保护电路’的状态。
实施实例二、
在Y+和Y-之间的电学通道上串联一个二极管，防止接线错误。
实施实例三、
在实施实例1的基础上修改，使X+、X-也经由连接器对外构成电学通道。
实施实例四、
将实施实例1所述的直流断路器用于直流电力线路的过流保护。
值得注意的是以上实施实例是本发明的典型设计，而不是对本发明的保护范围的限定。
Claims (9)
1.用于电力系统的机械式直流断路器，其特征在于：包括横杠体（1）、支承体（2）、连接器（3）、两对电轨（4）、磁体（5、51）、导电液体（6）及底座（13）；支承体（2）固定在底座（13）上，横杠体（1）与支承体（2）通过转动连接（12）相连构成重力翘翘板；横杠体（1）具有用于容纳导电液体（6）的容腔（10），容腔（10）横跨横杠体（1）与支承体（2）共同构成的重力翘翘板的支点垂线；导电液体（6）装载在横杠体（1）的容腔（10）内，导电液体（6）的体积小于横杠体（1）的容腔（10）的有效容积；电轨（4）的长度小于横杠体（1）的容腔（10）的横向长度的一半；两对电轨（4）均安装在横杠体（1）的容腔（10）内，两对电轨（4）分别安装于横杠体（1）与支承体（2）构成的重力翘翘板的两端；每对电轨（4）的安装都具有如下特点：电轨（4）与电轨（4）之间具有间隙，两个电轨（4）与横杠体（1）的容腔（10）的末端界面之间均具有间隙，电轨（4）与横杠体（1）支点垂线之间具有间隔，两个电轨（4）之间间隙的两端开口走向与横杠体（1）、支承体（2）共同构成的重力跷跷板的力臂方向一致，两个电轨（4）与横杠体（1）的容腔（10）的侧面界面之间均具有间隙，电轨（4）与横杠体（1）的容腔（10）的底面之间没有间隙；至少一对电轨（4）经由连接器（3）对外构成电学通道；磁体（5、51）的磁场线走向与重力线的走向相近，磁体（5、51）的磁场线的穿越电轨（4）所在的横杠体（1）的容腔（10）的安装成对的电轨（4）的端；连接器（3）为滑环；还包括电路模块和总台；电路模块与一对电轨呈电学连接；电路模块与总台之间通过无线通讯进行通信。
2.如权利要求1所述的用于电力系统的机械式直流断路器，其特征在于：所述的横杠体（1）的容腔（10）为密封的腔体。
3.如权利要求1所述的用于电力系统的机械式直流断路器，其特征在于：所述的电轨（4）为板状。
4.如权利要求1所述的用于电力系统的机械式直流断路器，其特征在于：所述的导电液体（6）为液态金属。
5.如权利要求1所述的用于电力系统的机械式直流断路器，其特征在于：所述的电轨（4）为板状由钨制成，所述的导电液体（6）为水银。
6.如权利要求1所述的用于电力系统的机械式直流断路器，其特征在于：导电液体（6）的体积小于横杠体（1）的容腔（10）的有效容积一半。
7.如权利要求1所述的用于电力系统的机械式直流断路器，其特征在于：所述的连接器（3）为水银滑环。
8.如权利要求1所述的用于电力系统的机械式直流断路器，其特征在于：所述的横杠体（1）为长方体状，横杠体（1）的容腔（10）的为长方状。
9.如权利要求1所述的用于电力系统的机械式直流断路器，其特征在于：所述支承体（2）为梯形结构或锥形结构。
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| CN201510332079.2A CN106328421A (zh) | 2015-06-16 | 2015-06-16 | 用于电力系统的机械式直流断路器 |
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|---|---|
| CN106328421A true CN106328421A (zh) | 2017-01-11 |
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|---|---|---|---|
| CN201510332079.2A Pending CN106328421A (zh) | 2015-06-16 | 2015-06-16 | 用于电力系统的机械式直流断路器 |
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106328421A (zh) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2015
- 2015-06-16 CN CN201510332079.2A patent/CN106328421A/zh active Pending
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