CN107210150B - 用于开关的灭弧板结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于开关的灭弧板结构，其具有用来分割和/或拉长电弧的灭弧板，并且具有至少一个引导板，其中这些灭弧板基本上并排地设置成堆垛并且该引导板从侧面限定该堆垛，其中引导板沿主要延伸方向突出于灭弧板之上，本发明还涉及一种适用于直流电运行的开关，其具有：至少一个第一触点和第二触点，其中至少第二触点能够朝第一触点移动；第一导轨结构，用来引导具有第一电流方向的电弧；第二导轨结构，用来引导具有第一电流方向的电弧，其中这两个导轨结构分别具有第一导轨和第二导轨，其中这两个第一导轨从第一触点开始沿相反的方向延伸，并且这两个第二导轨从第二触点开始沿相反的方向延伸，并且第一导轨以闭合回路的形式以导电方式相互连接；并且具有这种灭弧板结构。

Description

用于开关的灭弧板结构

技术领域

本发明涉及一种用于开关的灭弧板结构，其具有用来分割和/或拉长电弧的灭弧板，并且具有至少一个引导板，其中这些灭弧板基本上并排地设置成堆垛并且该引导板从侧面限定该堆垛，其中引导板沿主要延伸方向突出于灭弧板之上，本发明还涉及一种适用于直流电运行的开关，其具有：至少一个第一触点和第二触点，其中至少第二触点能够朝第一触点移动；第一导轨结构，用来引导具有第一电流方向的电弧；第二导轨结构，用来引导具有第一电流方向的电弧，其中这两个导轨结构分别具有第一导轨和第二导轨，其中这两个第一导轨从第一触点开始沿相反的方向延伸，并且这两个第二导轨从第二触点开始沿相反的方向延伸，并且第一导轨以闭合回路的形式以导电方式相互连接；并且具有这种灭弧板结构。

背景技术

为了断开用电网中的电流，大多使用具有一个或多个电流通路的开关，这些电流通路自身包括固定的和可活动的触点。这些可活动的触点在此能够共同在闭合位置和开启位置之间移动，在此闭合位置中相互关联的活动触点和固定触点是接触的，而在此开启位置中在相互关联的活动触点和固定触点之间构成分隔路段(Trennstrecke)。一旦活动触点在载荷(即电流)下移到开启位置，则沿着该分隔路段产生电弧。电弧的燃烧时间决定了开关时间，因为触点之间的电流被维持。此外通过电弧还释放出热量，其会在触点的附近引起触点和开关室部件的热损坏，并因此缩短开关的使用寿命。因此，应尽可能快地熄灭电弧，这例如能够通过灭弧装置来实现。通过这些灭弧装置，例如将电弧分割为单个的局部电弧。一旦局部电弧电压高于驱动电压，则电弧会熄灭。

对于直流电应用的开关来说，不会自主地中断电弧，这一点在交流电交零时会出现。因此在应用直流电时应用所谓的灭弧磁铁，其产生磁场，电弧在此磁场中通过洛伦兹力偏转，该洛伦兹力用来将电弧驱至灭弧装置。在灭弧装置中通过电弧的伸展和冷却并且通过分割成局部电弧，提高了电弧电压，并因此使电弧熄灭。

适用于直流电运行的相应开关例如由EP 2 747 109A1已知，其中设置有用来熄灭电弧的灭弧装置，第一导轨结构，用来引导具有第一电流方向的电弧；第二导轨结构，用来将具有第一电流方向的电弧引导到所述的灭弧室中，这两个导轨结构分别具有第一导轨和第二导轨，其中这两个第一导轨从固定触点开始沿相反的方向延伸，并且这两个第二导轨从活动触点开始沿相反的方向延伸。为了构建这样的开关，即该开关在出现高能量的开关电弧时(例如在强烈电感的电路中)具有较长的使用寿命，在此建议，第一导轨以闭合回路的形式以导电方式相互连接。对于高能量的开关电弧来说，尤其对于电感份额高的电路来说，出现的情况是，在灭弧室中出现的电弧在该处只丧失一部分能量，但不会完全灭掉。在这种情况下，在经过灭弧室之后会出现回燃，电弧则能够以这种方式从灭弧室的外端部交流到导轨的端部，并在再次沿触点的方向延伸。根据开关室的几何形状，电弧能够在特定的位置(例如在导轨的端点上)固定燃烧，这会相应地延长电弧燃烧时间并因此相应地提高开关室的热负荷，这会缩短开关的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是，提供一种灭弧板结构，借助它延长了开关的使用寿命，在此开关中开关电弧由尤其存储在电路中的电感部分的能量供电，因此必须在电弧熄灭前通过灭弧室中出现的电弧来降低被电感延时输出的能量，这会延长电弧的燃烧时间。

按本发明的用于开关的灭弧板结构具有用来分割和/或拉长电弧的灭弧板，并具有至少一个引导板，其中这些灭弧板基本上并排地设置成堆垛并且该引导板从侧面限定该堆垛。这些灭弧板和引导板基本上是板状零件，它们因此具有宽度和沿主要延伸方向的长度，它们分别基本上大于零件的厚度。在本发明的意义中，如果通过长度和宽度展开的平面相互平行地定向，则这些零件并排地设置成堆垛。通过“基本上并排”这一表述表明，灭弧板和引导板也能够被设置为不精确地相互平行，即相邻的灭弧板相互之间或者与引导板围成一个角度。通常在相邻的灭弧板之间构成空隙，因此没有灭弧板接触另一灭弧板。按本发明，引导板沿其主要延伸方向(即在长度上)突出于灭弧板。这些灭弧板能够相互大致一样长或相互不同，但不会与引导板一样长。此外按本发明还可规定，该引导板具有狭缝，其中该狭缝从引导板的远离灭弧板的端部延伸。

具有带狭缝的引导板的灭弧板结构的优点是，电弧得到了额外的引导，其中狭缝设置得用来顺利地将电弧引导到由灭弧板构成的堆垛中，并因此从开关室的区域中引导出来，在此区域中应避免离子化气体的聚集。引导板明确地不是电弧导轨，而是灭弧板结构的一部分。

在此使用引导板这一概念，但不是在引导功能上对它进行限制。引导板的功能在此并不局限于电弧的引导，而是能满足多重功能：

·将电弧快速地从接触区域中导出，目的是通过将此区域的电离作用降至最低，以实现快速的再次电固化。

·隔离开关室壁板；

·在灭弧板堆垛侧面的区域中阻止电弧短路；以及

·一旦电弧运动抵达灭弧板，则延迟该电弧运动，以便在“更宽的前方”使电弧进入由灭弧板构成的堆垛中，从而在可能的情况下覆盖灭弧板堆垛的所有区域。

根据优选的实施例规定，所述狭缝在引导板的局部长度上延伸，其中尤其将所述局部长度局限在引导板的突出于灭弧板的部位上。通过此实施例，电弧沿着引导板的引导在狭缝的端部处终止，因此使电弧保持在裂缝端部上。因为电弧已经位于灭弧板的区域中并且不再位于开关室的被电弧效应损坏的区域中，延迟电弧的进展是有利的，以便在电弧退回至触点并重新驱入灭弧板中之前，降低尽可能多的能量(由于灭弧室中的高的电弧电压)。因此有利地增加了电弧在灭弧板区域中的逗留时间，并且在缩短在灭弧板之外的逗留时间。

根据另一优选的实施例规定，所述狭缝在靠近所述灭弧板的端部上通到凹槽中，其中该凹槽具有比狭缝更大的宽度。换言之，狭缝在其端部上加宽。通过较大的凹槽可使电弧保持较长时间，并且通过狭缝端部上的热效应导致更小的负载。

尽管凹槽的形状能够任意选择，但优选的实施例是，凹槽从与狭缝相连的端部以V形形状收尾。这意味着，狭缝与凹槽构成箭头形状。因为狭缝通到V形或三角形凹槽的较宽部位中，所以在该处延长了电弧的逗留时间，以便电弧能够侵入尽可能多的、优选所有灭弧板中，电弧在该处分割为局部电弧，以便以这种方式使电弧电压尽可能高地倍增。

按另一优选的实施例规定，沿着狭缝和沿着凹槽的边棱至少局部地具有两侧棱角。由此有利地延长了电弧在边棱上的逗留时间。

根据另一优选的实施例规定，所述狭缝在引导板的远离所述灭弧板的端部上通到V形刻槽中。通过输入侧的刻槽，能够轻易地接纳电弧并且快速地传输至狭缝。

根据另一优选的实施例规定，在引导板的背向设置成堆垛的灭弧板的侧面上设置有中间板，其中该中间板比灭弧板长且比引导板短。此外优选的是，在开关的第一导轨和各自相邻的中间板之间设置间距并且在中间板和各自相邻的引导板之间设置间距，所述间距都小于灭弧板相互间的间距，以便延长电弧在此区域中的逗留时间，并且避免短路。为此，中间板优选在进入侧上还具有V形刻槽。

根据另一优选的实施例，设置有两个引导板，其中这些引导板从两侧限定所述堆垛。此实施例是为这样的开关设置(即与极性无关的开关)的，即在此开关中从一开始并不知道电弧受驱动的方向。那么优选的是，这两个引导板构造基本相同并且以镜像对称的方式设置，即相对而置地设置在灭弧板堆垛的两个端部上。此外，第二引导板有利地满足了隔离功能，其方式是，通过第二引导板避免了在开关的非活跃导轨上的短路。

根据另一优选的实施例规定，对于多个灭弧板来说相邻灭弧板之间的间距是变化的，即不是等距设置的。尤其规定，从堆垛的中点至引导板的间距缩小。

灭弧板结构的所有此处描述的特征和实施例能够应用在具有两个引导板的实施例上。例如能够设置两个中间板，它们分别在外侧上置于引导板的两侧。灭弧板结构还优选构成为去离子灭弧室，其具有许多相互电绝缘的、导电的灭弧板和引导板，必要时还具有中间板。

本发明的另一角度涉及一种适用于直流电运行的开关，其具有：至少一个触点对，其中该触点对具有第一触点和第二触点，其中至少第二触点能够朝第一触点移动，其中灭弧装置设置有至少一个灭弧室，用来熄灭第一触点和第二触点之间出现的电弧；第一导轨结构，用来引导具有第一电流方向的电弧；第二导轨结构，用来引导具有第二电流方向的电弧到所述的灭弧室中，其中这两个导轨结构分别具有第一导轨和第二导轨，其中这两个第一导轨从第一触点开始沿相反的方向延伸，并且这两个第二导轨从第二触点开始沿相反的方向延伸，其中第一导轨以闭合回路的形式以导电方式相互连接。“闭合回路”这一概念指，产生了一种闭合的电循环，其能够在几何形状方面以任意的方式构成，例如构成为环形。如果导轨具有短的断口，只要该断口能够容易地通过电弧桥接，则在本发明的意义中该导轨也能够看作是闭合的。通过闭合的回路，完全穿过灭弧板的电弧在背侧上不能重新构成静止燃烧的、可能损坏开关的壳体电弧。换而言之，电弧在永磁体的吹气场(Blasfeld)中保持持续的运动，该运动首先将电弧导回至触点，然后引导到灭弧装置的新循环中。为此，第一导轨通过夹板在灭弧装置之后相互连接。有利的是，灭弧装置具有正好一个灭弧室，并且导轨结构这样构成，即电弧与电流方向和电弧的行进方向无关引导到灭弧室中。按本发明，如同前面描述的一样，灭弧板结构设置在由第一导轨构成的闭合回路内，因此单个区域的热负荷在开关室的内部明显降低，并且电弧在灭弧板结构的区域中停留更长时间，从而整体上延长开关室的寿命预期。

根据开关的另一优选的实施例，灭弧板结构设置有两个引导板，两个导轨在触点打开时设置在两个引导板之间。

这两个导轨优选同样以闭合回路的形式以导电方式相互连接。

附图说明

下面借助优选实施例并且参照附图详细地阐述了本发明。其中：

图1在剖视图中示出了按本发明的开关的开关室，其具有按本发明的灭弧板结构的第一实施例；

图2在剖视图中示出了按本发明的灭弧板结构的第二实施例，其没有开关；

图3在另一沿着图2的线A-A的剖视图中示出了灭弧板结构。

具体实施方式

图1在横向剖面图中示出了按本发明的开关的开关室1，其具有按本发明的灭弧板结构21的第一实施例。为了引导未示出的在触点9、18分离时在第一触点9和第二触点18之间形成的电弧，设置有两个导轨结构，即第一导轨结构37和第二导轨结构38。第一导轨结构37的作用是，在灭弧装置(在此是按本发明的灭弧板结构21)引导具有第一电流方向的电弧。第二导轨结构38的作用是，在同一个灭弧板结构21中引导具有反向的第二电流方向的电弧。在文献EP 2 747 109A1中详细地描述了具有多个开关室1的相应开关，在此不再详述。

由于均匀形成的磁场(未示出)，以已知的方式在电弧上施加洛伦兹力，其将这些电弧从侧面从触点9、18上驱离。根据电流方向，朝左或朝右驱动电弧。如果按图1的电弧朝左驱动，则第一导轨结构37用来引导电弧。如果按图1的电弧朝右驱动，则第二导轨结构38用来引导电弧。这两个导轨结构37、38分别具有第一导轨39、40和第二导轨41、42，在它们之间还形成了电弧。第一导轨39、40与固定触点9相连。第二导轨41、42与桥接电路部件15和运动触点18相连，其中第二导轨41、42能够通过一体的部件构成，其围绕着背向第一触点9的侧面延伸，即构成环形式的闭合的回路。

从可活动的第二触点18引出的闭合的导轨结构41、42在此偏心地设置在固定触点9的闭合的导轨结构39、40的内部，并且在两个区域中固定触点侧的导轨结构39、40分别平行于活动触点侧的导轨结构41、42延伸。导轨的间距在这两个触点9、18的区域中是最小的，而在相对而置的平行区域(灭弧板结构21设置在此)中的间距明显更大。

第一导轨结构37的第一导轨40首先朝左延伸，随后转向90°朝上延伸，其中第一导轨40和第二导轨41之间的间距持续增大。因此，电弧在这两个导轨40、41之间进一步形成，并且在第一电流方向时从触点对9、18朝左驱动，随后朝上驱动。在进一步延伸时，电弧在桥接电路部件15的背向第一触点9的背侧上延伸，其中电弧被连续地驱入在单个灭弧板23之间的空隙中。在开关室1的上侧上设置有吹风通道35，以便将电弧气体从开关室1中吹出。第二导轨结构38以镜像对称的方式构成。

在大电感电路的情况下，很大一部分电能由电路中的电感决定，其在触点9、18打开之后通过电弧延迟地耗散。为了耗散能量，在这种情况下有利的是，电弧在永磁吹气场的作用下在较宽的前部进入灭弧板结构21中，并且在该处分割为大量的单电弧，以便最后交流到固定触点侧的导轨39、40的连接条45上。通过持续不断的吹气场效应，电弧桥最终在灭弧板结构21的侧板和固定触点侧的导轨39、40的相对而置的侧面棱边之间形成，因此电弧随后再次沿触点9、18的方向延伸。在“经过”触点9、18之后，电弧随后重新沿着导轨39、40、41、42沿灭弧板结构的方向延伸。在剩余能量足够大的情况下，还能够形成一个或多个另外的运行周期，直到电弧最后耗散电路的所有能量，因此电弧熄灭。虽然在经过灭弧板结构21之后，并且在交流到固定触点侧的导轨39、40上之后，电弧电压暂时再次下降，但这种下降通过电弧的持续性继续运动并且通过重新进入灭弧板结构21而得到快速补偿。该电弧电压再次持续上升，直到电弧最终熄灭。从电弧发出的长时间的持续性热效应虽然整体上会提高开关室1的负载，但以这种方式通过电弧的持续继续运动基本上避免了开关室1的局部区域中的“烙烧”，其明显会缩短开关的寿命预期。

按本发明的灭弧板结构21具有用来分割和/或拉长电弧的灭弧板23，并具有两个引导板53，其中这些灭弧板23基本上并排地设置成堆垛并且引导板53从侧面限定该堆垛。这些灭弧板23和引导板53基本上是板状零件，并且相邻的灭弧板23之间分别构成空隙，因此没有灭弧板23接触另一灭弧板。按本发明，引导板53沿其主要延伸方向(即在其长度上)高出于灭弧板23。灭弧板23在此彼此一样长，但也能够在一定程度上具有不同的长度。但没有灭弧板23与引导板53一样长。两个相邻灭弧板23之间的间距优选是变化的，即灭弧板23不是等距地设置。特别地，从灭弧板23的堆垛的中点至引导板53的间距缩小，因此，局部电弧穿过由灭弧板23构成的堆垛的穿过时间随着堆垛的伸展情况而变化。因此有利地实现了局部电弧时间大致相同地抵达图中由灭弧板23构成的堆垛的上方端部，即使事先电弧到单个的局部电弧的分割并且其在灭弧板堆垛23中的侵入是不同步地实现的。

图2示出了按本发明的灭弧板结构21的第二实施例。它与按图1的第一实施例的区别在于，设置有额外的两个中间板54，它们分别设置在灭弧板结构21的外侧上，即分别设置在引导板53的背向设置成堆垛的灭弧板23的侧面上。中间板54在此额外地保护开关室壁板，以避免电弧的影响。中间板54具有V形刻槽5，其用来将电弧保持在刻槽5上。第一导轨(39、40，见图1)或连接夹板45和各自相邻的中间板54之间的间距以及中间板54和各自相邻的引导板53之间距小于灭弧板23之间的间距，该连接夹板45延长第一导轨并且在由灭弧板23构成的堆垛之后连接。

下面参照图3详细描述了引导板53。

图3在另一沿着图2的线A-A的剖视图中示出了灭弧板结构。在此示出了两个相邻的(在此不可完全看到的)开关室的两个灭弧板结构21。按本发明规定，每个引导板53均具有狭缝2，其中该狭缝2从引导板53的远离灭弧板23的端部3延伸。具有带狭缝的引导板53的灭弧板结构21的优点是，电弧得到了额外的引导，其中狭缝2设置得用来顺利地将电弧引导到由灭弧板23构成的堆垛中。狭缝2在此阻止电弧保持在引导板53的端部上的V形刻槽5上。相反，对于具有类似V形刻槽的灭弧板23来说，希望保持电弧，以便将电弧尽可能长时间地保持在由灭弧板23构成的堆垛中。

该狭缝2在引导板53的局部长度上延伸，即在引导板53的高出于灭弧板23之上的那部分上延伸。因此使电弧保持在裂缝端部上，因此电弧在灭弧板23的区域中有利地保持得更长。该狭缝2在靠近所述灭弧板23的端部上通到凹槽4中，其中该凹槽4具有比狭缝2更大的宽度。在所示的实施例中，该凹槽4被构成为V形。沿着狭缝2和沿着V形凹槽的边棱至少局部地具有棱角(未示出)，因此使电弧更长时间地保持在边棱上。在引导板53的远离灭弧板23的端部上，该狭缝2在V形刻槽中终止，V形刻槽同样位于灭弧板23和中间板的端部上。中间板的刻槽5(其同样增加了电弧的保持时间)在此只示意性地可透过凹槽4识别，并且为了使视觉清晰未设置附图标记。

附图标识清单

1 开关室

2 狭缝

3 引导板的端部

4 V形凹槽

5 V形刻槽

9 第一触点

15 桥接电路部件

18 第二触点

21 灭弧板结构、灭弧装置

23 灭弧板

35 吹气通道

37 第一导轨结构

38 第二导轨结构

39 第一导轨

40 第一导轨

41 第二导轨

42 第二导轨

45 连接夹板

53 引导板

54 中间板

Claims (12)

1.一种用于开关的灭弧板结构(21)，其具有用来分割和/或拉长电弧的灭弧板(23)，并具有至少一个引导板(53)，其中这些灭弧板基本上并排地设置成堆垛并且该引导板从侧面限定该堆垛，其中所述引导板沿主要延伸方向突出于灭弧板，

其特征在于，

该引导板(53)具有狭缝(2)，其中该狭缝从引导板的远离灭弧板(23)的端部(3)延伸，所述狭缝(2)在靠近所述灭弧板(23)的端部处通到凹槽(4)中，其中该凹槽具有比狭缝更大的宽度，并且

设置有两个引导板(53)，其中这些引导板从两侧限定所述堆垛。

2.根据权利要求1所述的灭弧板结构，其特征在于，所述狭缝(2)在引导板(53)的局部长度上延伸，其中所述局部长度被限制在引导板的突出于灭弧板(23)的部位上。

3.根据权利要求1所述的灭弧板结构，其特征在于，所述凹槽(4)从与狭缝(2)相连的端部以V形形状收尾。

4.根据上述权利要求1所述的灭弧板结构，其特征在于，所述凹槽(4)的边棱至少在以V形形状收尾的区域中在两侧均具有棱角。

5.根据权利要求1所述的灭弧板结构，其特征在于，所述狭缝(2)在引导板(53)的远离所述灭弧板(23)的端部(3)上通到V形刻槽(5)中。

6.根据权利要求1所述的灭弧板结构，其特征在于，所述两个引导板(53)构造基本相同并且以镜像对称的方式设置。

7.根据权利要求1所述的灭弧板结构，其特征在于，对于多个灭弧板(23)来说各相邻灭弧板之间的间距是变化的。

8.根据权利要求1所述的灭弧板结构，其特征在于，对于多个灭弧板(23)来说各相邻灭弧板之间的间距从堆垛的中点至引导板(53)缩小。

9.根据权利要求1所述的灭弧板结构，其特征在于，在引导板(53)的背向设置成堆垛的灭弧板(23)的侧面上设置有中间板(54)，其中该中间板比灭弧板长且比引导板短。

10.一种适用于直流电运行的开关，其具有：至少一个第一触点(9)和第二触点(18)，其中至少第二触点能够朝第一触点移动；第一导轨结构(37)，用来引导具有第一电流方向的电弧；第二导轨结构(38)，用来引导具有第二电流方向的电弧，其中这两个导轨结构(37、38)均具有第一导轨(39、40)和第二导轨(41、42)，其中这两个第一导轨(39、40)从第一触点(9)开始沿相反的方向延伸，并且这两个第二导轨(41、42)从第二触点(18)开始沿相反的方向延伸，并且其中第一导轨(39、40)以闭合回路的形式以导电方式相互连接，

其特征在于

具有根据上述权利要求中任一项所述的灭弧板结构(21)，其用来熄灭在第一触点(9)和第二触点(18)之间出现的电弧，其中所述灭弧板结构设置在由第一导轨(39、40)构成的闭合回路内。

11.根据权利要求10所述的开关，其特征在于具有根据权利要求1至9中任一项所述的灭弧板结构(21)，其中所述两个第二导轨(41、42)在触点(9、18)打开时设置在所述两个引导板(53)之间。

12.根据权利要求10或11中任一项所述的开关，其特征在于具有根据权利要求9所述的灭弧板结构(21)，其中第一导轨(39、40)和各自相邻的中间板(54)之间的间距以及中间板(54)和各自相邻的引导板(53)之间距小于灭弧板(23)之间的间距。