CN106783444B - 一种电力断路器的热交换式灭弧机构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力断路器技术领域，尤其涉及一种电力断路器的热交换式灭弧机构，它包括被动气缸、主动气缸、推杆、导片、电力摆杆、电力固定端、储能电容、换热板、底板、制冷单元，其中电力摆杆与电力固定端脱开产生电弧，电弧运动到换热板处，三层换热板将电弧分隔成三段；电力摆杆推动第一制冷单元在主动气缸中运动对制冷端的空气进行压缩推动，电容对制冷单元通电使被压缩的气体受到制冷单元制冷作用，之后流入到换热板的叶型换热槽中，冷却的换热板能更多的吸收被分成三段的电弧的能量，使之更容易熄灭，达到灭弧的作用，具有较好的使用效果。
Description
所属技术领域
本发明属于电力断路器技术领域，尤其涉及一种电力断路器的热交换式灭弧机构。
背景技术
电力断路器是一种在电力中起到对电路的短路、过载、漏电起到保护作用的开关，能够在电路短路、过载和漏电发生时起到切断电路的作用，电路在接通或者闭合过程中在动触头和静触头之间会产生高温高热的电弧，若电弧无法迅速的导出并且熄灭，将会烧蚀两触头之间的接触点，并且对电力断路器的壳体造成较大的破坏，更重要的是电弧会使电路断开延时，造成不可挽回的损失；专利号为201510362765.4、201610144458.3对短路器的结构进行了保护，其中均包括灭弧机构，灭弧机构对于电力短路器而言是非常重要的。为进一步增加对突发大电流的电弧的熄灭作用，设计更为可靠的灭弧机构是很有必要的。
本发明设计一种电力断路器的热交换式灭弧机构解决如上问题。
发明内容
为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种电力断路器的热交换式灭弧机构，它是采用以下技术方案来实现的。
一种电力断路器的热交换式灭弧机构，其特征在于：它包括第二制冷单元导线、被动气缸、主动气缸、气缸缩壁、电容导线、第一制冷单元导线、推杆、电弧第一导片、电力摆杆、摆杆转轴、推杆滑套、电弧第二导片、电力固定端、出气横管、出气竖管、储能电容、排气横管、排气竖管、冷气进出管、换热板、底板、进气槽、换热槽、出气槽、顶板、制冷丝、制冷端、制热端、推杆铰链、被动缸后板、被动弹簧、第二制冷单元、第一制冷单元，其中电力摆杆安装在摆杆转轴上，推杆滑套嵌套于电力摆杆上，推杆一端通过推杆铰链安装在推杆滑套上，推杆另一端安装在第一制冷单元的制热端上，第一制冷单元滑动于主动气缸内，四条制冷丝安装在第一制冷单元的制冷端，出气横管通过气缸缩壁安装在主动气缸顶端，主动气缸安装在储能电容顶部一侧；储能电容顶部另一侧安装有被动气缸，被动缸后板安装在被动气缸一端，第二制冷单元安装在被动气缸内部，第二制冷单元制热端与被动缸后板之间安装有被动弹簧，四条制冷丝安装在第二制冷单元的制冷端，排气横管通过气缸缩壁安装在被动气缸顶端；储能电容安装在顶板上，三个换热板上下依次安装，最底层换热板下侧还安装有底板，安装在出气横管上的出气竖管通过三个冷气进出管分别与三个换热板的进气槽相通，安装在排气横管上的排气竖管通过三个冷气进出管分别与三个换热板的出气槽相通；换热板由换热底板、换热盖板组成，换热盖板安装在换热底板上，换热底板上具有叶型换热槽，且叶型换热槽的叶尖与进气槽连接，叶根与出气槽连接；电弧第二导片一端与底板连接，另一端与电力固定端连接，电弧第一导片一端与顶板连接；第一制冷单元导线安装在第一制冷单元的制热端，第二制冷单元导线安装在第二制冷单元的制热端；第一制冷单元与第二制冷单元串联，并且作为整体通过导线和电力摆杆与储能电容并联。
上述灭弧机构安装在电力断路器的壳体中，主动气缸、换热板和被动气缸组成制冷空气通道，电力断路器两侧的壳体与三个换热板、顶板、电弧第一导片、底板和电弧第二导片组成电弧通道；顶板、摆杆转轴、电力固定端、电弧第二导片、电弧第一导片、底板和三个换热板均安装在电力断路器两侧的壳体上；电力摆杆连接火线端，电力固定端连接零线端，电力摆杆与电力固定端接触与否控制电力断路器的开合。
一种具有上述热交换的灭弧机构的电力断路器，其特征在于：电力断路器壳体中除了灭弧机构外还安装有短路保护元件，过载保护元件，且均通过控制电力摆杆与电力固定端的开合控制电力断路器电力的开合。
相对于传统的电力断路器技术，本发明中，电力摆杆与电力固定端脱开，电力断路器起到切断电路的作用，在电力摆杆与电力固定端分开过程中，机构中将会发生三种变化，1、产生电弧，2、推杆运动，3、制冷单元制冷；对于第一个变化，产生的电弧沿着电弧第一导片和电弧第二导片在自身的高温驱动下运动到换热板一端，三层换热板将电弧分隔成三段，对每段电弧比分开前的电弧更容易熄灭；第二个变化，电力摆杆运动时电力摆杆通过推杆滑套、推杆铰链驱动推杆运动，推杆推动第一制冷单元在主动气缸中运动；第一制冷单元在这里的作用相当于活塞的作用，对制冷端的空气进行压缩推动，这里的推杆做沿着主动气缸轴线的水平移动，在摆杆的摆动和推杆只能水平移动的两种运动约束下，推杆与推杆铰链发生相互转动，推杆滑套与电力摆杆发生相互滑动；第三个变化，电力摆杆脱开电力固定端后，电容将会对第一制冷单元和第二制冷单元通电，两个制冷单元两端发生热量变化，其中被压缩的气体受到第一制冷单元制冷端的制冷作用，并且通过制冷丝增强制冷效果，之后通过出气横管、出气竖管流入到换热板的叶型换热槽中，并从换热板的出气槽经过出气竖管、出气横管进入到被动气缸中，流动过程中对换热板进行冷却，经过冷却的换热板能更多的吸收被分成三段的电弧的能量，使之更容易熄灭，达到灭弧的作用，当气体进入到被动气缸中后，气体通过推动第二制冷单元运动，对被动弹簧进行压缩，压缩同时，气体也会受到第二制冷单元制冷端的制冷作用；当电力摆杆重新接通电力固定端后，电容将会充电，同时第一制冷单元被推杆拉回，第二制冷单元在被动弹簧恢复力作用下恢复到原来位置，气体将会通过换热板流回主动气缸中；当再一次断开后，电容放电，重复以上过程；当合上后，回流的气体受到第二制冷单元的制冷作用所保持的冷量多少受到合上断开的频率影响，当电力摆杆和电力固定端断开后很长时间才再一次合上和断开，那么对电弧制冷的气体的制冷作用主要在于第一制冷单元的制冷作用，第二制冷单元所产生红的制冷效果在较长时间的等待中失去制冷效果；但是在频繁断开合上时，被动气缸的制冷作用就会辅助主动气缸中的第一制冷单元的制冷起到更好的制冷效果。所以本发明对于不频繁断开的断路器和频繁开合的断路器均能起到很好的灭弧效果；叶型的设计，产生的电弧首先与叶根接触，叶根的换热槽较多，换热效果好，能充分的增加灭弧的效果，当电弧沿着换热板移动时，基本越靠近叶尖，电弧能量越少，所以叶尖的所需的换热槽较少，叶型的设计能够充分利用有限的冷却空气，具有较好的使用效果。
另外，具有本电弧机构的断路器也可以具有像传统断路器一样的其他结构如短路或者过载保护电路的结构。
附图说明
图1是整体部件分布示意图。
图2是换热底板结构示意图。
图3是换热板结构示意图。
图4是气缸内部结构示意图。
图5是电容结构示意图。
图6是制冷单元结构示意图。
图7是电路连接示意图。
图中标号名称：1、第二制冷单元导线，2、被动气缸，3、主动气缸，4、气缸缩壁，5、电容导线，6、第一制冷单元导线，7、推杆，8、电弧第一导片，9、电力摆杆，10、摆杆转轴，11、推杆滑套，12、电弧第二导片，13、电力固定端，14、出气横管，15、出气竖管，16、储能电容，17、排气横管，18、排气竖管，19、冷气进出管，20、换热板，21、底板，22、进气槽，23、换热槽，24、出气槽，25、换热底板，26、换热盖板，27、顶板，28、制冷丝，29、制冷端，30、制热端，32、推杆铰链，33、被动缸后板，34、被动弹簧，35、第二制冷单元，36、第一制冷单元。
具体实施方式
如图1所示，它包括第二制冷单元导线1、被动气缸2、主动气缸3、气缸缩壁4、电容导线5、第一制冷单元导线6、推杆7、电弧第一导片8、电力摆杆9、摆杆转轴10、推杆滑套11、电弧第二导片12、电力固定端13、出气横管14、出气竖管15、储能电容16、排气横管17、排气竖管18、冷气进出管19、换热板20、底板21、进气槽22、换热槽23、出气槽24、顶板27、制冷丝28、制冷端29、制热端30、推杆铰链32、被动缸后板33、被动弹簧34、第二制冷单元35、第一制冷单元36，其中电力摆杆9安装在摆杆转轴10上，推杆滑套11嵌套于电力摆杆9上，推杆7一端通过推杆铰链32安装在推杆滑套11上，如图4、6所示，推杆7另一端安装在第一制冷单元36的制热端30上，第一制冷单元36滑动于主动气缸3内，四条制冷丝28安装在第一制冷单元36的制冷端29，出气横管14通过气缸缩壁4安装在主动气缸3顶端，主动气缸3安装在储能电容16顶部一侧；储能电容16顶部另一侧安装有被动气缸2，被动缸后板33安装在被动气缸2一端，第二制冷单元35安装在被动气缸2内部，第二制冷单元35制热端30与被动缸后板33之间安装有被动弹簧34，四条制冷丝28安装在第二制冷单元35的制冷端29，排气横管17通过气缸缩壁4安装在被动气缸2顶端；如图1所示，储能电容16安装在顶板27上，三个换热板20上下依次安装，最底层换热板20下侧还安装有底板21，安装在出气横管14上的出气竖管15通过三个冷气进出管19分别与三个换热板20的进气槽22相通，安装在排气横管17上的排气竖管18通过三个冷气进出管19分别与三个换热板20的出气槽24相通；如图2、3所示，换热板20由换热底板25、换热盖板26组成，换热盖板26安装在换热底板25上，换热底板25上具有叶型换热槽23，且叶型换热槽23的叶尖与进气槽22连接，叶根与出气槽24连接；电弧第二导片12一端与底板21连接，另一端与电力固定端13连接，电弧第一导片8一端与顶板27连接；如图1、5、7所示，第一制冷单元导线6安装在第一制冷单元36的制热端30，第二制冷单元导线1安装在第二制冷单元35的制热端30；第一制冷单元36与第二制冷单元35串联，并且作为整体通过导线和电力摆杆9与储能电容16并联。
上述灭弧机构安装在电力断路器的壳体中，主动气缸3、换热板20和被动气缸2组成制冷空气通道，电力断路器两侧的壳体与三个换热板20、顶板27、电弧第一导片8、底板21和电弧第二导片12组成电弧通道；顶板27、摆杆转轴10、电力固定端13、电弧第二导片12、电弧第一导片8、底板21和三个换热板20均安装在电力断路器两侧的壳体上；电力摆杆9连接火线端，电力固定端13连接零线端，电力摆杆9与电力固定端13接触与否控制电力断路器的开合。
电力断路器壳体中除了灭弧机构外还安装有短路保护元件，过载保护元件，且均通过控制电力摆杆9与电力固定端13的开合控制电力断路器电力的开合。
综上所述，本发明中，电力摆杆9与电力固定端13脱开，电力断路器起到切断电路的作用，在电力摆杆9与电力固定端13分开过程中，机构中将会发生三种变化，1、产生电弧，2、推杆7运动，3、制冷单元制冷；对于第一个变化，产生的电弧沿着电弧第一导片8和电弧第二导片12在自身的高温驱动下运动到换热板20一端，三层换热板20将电弧分隔成三段，对每段电弧比分开前的电弧更容易熄灭；第二个变化，电力摆杆9运动时电力摆杆9通过推杆滑套11、推杆铰链32驱动推杆7运动，推杆7推动第一制冷单元36在主动气缸3中运动；第一制冷单元36在这里的作用相当于活塞的作用，对制冷端29的空气进行压缩推动，这里的推杆7做沿着主动气缸3轴线的水平移动，在摆杆的摆动和推杆7只能水平移动的两种运动约束下，推杆7与推杆铰链32发生相互转动，推杆滑套11与电力摆杆9发生相互滑动；第三个变化，电力摆杆9脱开电力固定端13后，电容将会对第一制冷单元36和第二制冷单元35通电，两个制冷单元两端发生热量变化，其中被压缩的气体受到第一制冷单元36制冷端29的制冷作用，并且通过制冷丝28增强制冷效果，之后通过出气横管14、出气竖管15流入到换热板20的叶型换热槽23中，并从换热板20的出气槽24经过出气竖管15、出气横管14进入到被动气缸2中，流动过程中对换热板20进行冷却，经过冷却的换热板20能更多的吸收被分成三段的电弧的能量，使之更容易熄灭，达到灭弧的作用，当气体进入到被动气缸2中后，气体通过推动第二制冷单元35运动，对被动弹簧34进行压缩，压缩同时，气体也会受到第二制冷单元35制冷端29的制冷作用；当电力摆杆9重新接通电力固定端13后，电容将会充电，同时第一制冷单元36被推杆7拉回，第二制冷单元35在被动弹簧34恢复力作用下恢复到原来位置，气体将会通过换热板20流回主动气缸3中；当再一次断开后，电容放电，重复以上过程；当合上后，回流的气体受到第二制冷单元35的制冷作用所保持的冷量多少受到合上断开的频率影响，当电力摆杆9和电力固定端13断开后很长时间才再一次合上和断开，那么对电弧制冷的气体的制冷作用主要在于第一制冷单元36的制冷作用，第二制冷单元35所产生红的制冷效果在较长时间的等待中失去制冷效果；但是在频繁断开合上时，被动气缸2的制冷作用就会辅助主动气缸3中的第一制冷单元36的制冷起到更好的制冷效果。所以本发明对于不频繁断开的断路器和频繁开合的断路器均能起到很好的灭弧效果；叶型的设计，产生的电弧首先与叶根接触，叶根的换热槽23较多，换热效果好，能充分的增加灭弧的效果，当电弧沿着换热板20移动时，基本越靠近叶尖，电弧能量越少，所以叶尖的所需的换热槽23较少，叶型的设计能够充分利用有限的冷却空气，具有较好的使用效果。
另外，具有本电弧机构的断路器也可以具有像传统断路器一样的其他结构如短路或者过载保护电路的结构。
Claims (2)
1.一种电力断路器的热交换式灭弧机构，其特征在于：它包括第二制冷单元导线、被动气缸、主动气缸、气缸缩壁、电容导线、第一制冷单元导线、推杆、电弧第一导片、电力摆杆、摆杆转轴、推杆滑套、电弧第二导片、电力固定端、出气横管、出气竖管、储能电容、排气横管、排气竖管、冷气进出管、换热板、底板、进气槽、换热槽、出气槽、顶板、制冷丝、制冷端、制热端、推杆铰链、被动缸后板、被动弹簧、第二制冷单元、第一制冷单元，其中电力摆杆安装在摆杆转轴上，推杆滑套嵌套于电力摆杆上，推杆一端通过推杆铰链安装在推杆滑套上，推杆另一端安装在第一制冷单元的制热端上，第一制冷单元滑动设置于主动气缸内，四条制冷丝安装在第一制冷单元的制冷端，出气横管通过气缸缩壁安装在主动气缸顶端，主动气缸安装在储能电容顶部一侧；储能电容顶部另一侧安装有被动气缸，被动缸后板安装在被动气缸一端，第二制冷单元安装在被动气缸内部，第二制冷单元制热端与被动缸后板之间安装有被动弹簧，四条制冷丝安装在第二制冷单元的制冷端，排气横管通过气缸缩壁安装在被动气缸顶端；储能电容安装在顶板上，三个换热板上下依次安装，最底层换热板下侧还安装有底板，安装在出气横管上的出气竖管通过三个冷气进出管分别与三个换热板的进气槽相通，安装在排气横管上的排气竖管通过三个冷气进出管分别与三个换热板的出气槽相通；换热板由换热底板、换热盖板组成，换热盖板安装在换热底板上，换热底板上具有叶型换热槽，且叶型换热槽的叶尖与进气槽连接，叶根与出气槽连接；电弧第二导片一端与底板连接，另一端与电力固定端连接，电弧第一导片一端与顶板连接；第一制冷单元导线安装在第一制冷单元的制热端，第二制冷单元导线安装在第二制冷单元的制热端；第一制冷单元与第二制冷单元串联，并且作为整体通过导线和电力摆杆与储能电容并联；
上述灭弧机构安装在电力断路器的壳体中，主动气缸、换热板和被动气缸组成制冷空气通道，电力断路器两侧的壳体与三个换热板、顶板、电弧第一导片、底板和电弧第二导片组成电弧通道；顶板、摆杆转轴、电力固定端、电弧第二导片、电弧第一导片、底板和三个换热板均安装在电力断路器两侧的壳体上；电力摆杆连接火线端，电力固定端连接零线端，电力摆杆与电力固定端接触与否控制电力断路器的开合。
2.一种具有上述热交换的灭弧机构的电力断路器，其特征在于：电力断路器壳体中除了灭弧机构外还安装有短路保护元件和过载保护元件，且均通过控制电力摆杆与电力固定端的开合控制电力断路器电力的开合。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Jian Inventor after: Li Hongjian Inventor after: Luo Tianyu Inventor after: Li Lusha Inventor after: Chen Jie Inventor after: He Jinhui Inventor after: Wang Shuai Inventor after: He Zhan Inventor after: Xu Jianwei Inventor after: Shao Qixiang Inventor after: Xu Ling Inventor after: Ma Chao Inventor before: Jin Pingdi |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20171101 Address after: 317000, Lucheng Road, Taizhou, Zhejiang, 250 Applicant after: STATE GRID ZHEJIANG LINHAI POWER SUPPLY CO., LTD. Applicant after: Zhejiang Yao Ming Power Equipment Co., Ltd. Applicant after: Taizhou Power Supply Company of State Grid Zhejiang Electric Power Company Applicant after: State Grid Corporation of China Address before: The city of Zhejiang province 312000 Gao Bu Town of Shaoxing City West Village No. 77 Fort Fort Applicant before: Jin Pingdi |
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |