CN107359067B - 一种具有较强灭弧能力的小型断路器 - Google Patents

Abstract

一种具有较强灭弧能力的小型断路器，包括壳体、静触头、动触头、脱扣机构、灭弧室和辅助灭弧机构，辅助灭弧机构包括屏蔽板、磁轭和扭簧，所述磁轭固定在静触头上；屏蔽板放置在动、静触头一侧并与动、静触头之间的间隙相对应，屏蔽板的两条侧边通过弧形滑轨与断路器壳体滑动连接；屏蔽板的侧壁通过贯穿扭簧中心孔的转轴与断路器的壳体转动连接，在屏蔽板的远离静触头的一端设有与磁轭相对应的衔铁；扭簧的两端分别压在侧壁和断路器壳体上。本发明的屏蔽板可在断路器分断短路电流时迅速插入动触头与静触头之间，使电弧熄灭，这样就缩短了电弧能量的放大时间，实现了断路器的短飞弧或无飞弧，从而大大提高了断路器分断短路电流的能力。

Description

一种具有较强灭弧能力的小型断路器

技术领域

本发明涉及一种用于低压配电设备中的高品质小型断路器，属于开关技术领域。

背景技术

小型断路器(MCB)是工业与民用低压配电设备中的重要电器元件，多应用于低压配电系统的末端，对配电线路的过载和短路故障进行保护。其中短路故障保护是其最重要的功能，由于短路故障时线路的短路电流非常大，断路器在分断短路电流时其动、静触头之间会产生能量很大的等离子体电弧，只有通过预设的灭弧部件才能快速地将电弧熄灭，断路器才能完成分断短路电流的任务。

目前，国内外MCB均采用灭弧室技术对分断短路电流时所产生的高温高压电弧进行冷却和熄灭，这种技术的灭弧原理是：分断短路电流时，待动、静触头之间产生电弧并拉长到一定长度、能量相应放大后，采用磁场电动力或其它方式驱动高能电弧进入灭弧室，使其在灭弧室内金属栅片的冷却作用下熄灭。这种方法的灭弧效果受到诸如灭弧室材料、触头开断速度、触头开距、触头材料等因素的影响，特别是对于单断点结构的断路器，其分断短路电流的能力比较差，一般不超过交流230V，6kA，且直流短路电流由于没有过零过程更不易分断。

随着电网的建设和发展及人们对电网可靠性要求的提高，客观上需要一种新的灭弧方案，以大幅提高MCB分断短路电流的能力。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种具有强短路电流灭弧能力的小型断路器，以提高短路电流的分断能力。

本发明所述问题是以下述技术方案解决的：

一种具有较强灭弧能力的小型断路器，包括壳体、静触头、动触头、脱扣机构、灭弧室和辅助灭弧机构，所述辅助灭弧机构包括屏蔽板、磁轭和扭簧，所述磁轭固定在静触头上；所述屏蔽板放置在动、静触头一侧并与动、静触头之间的间隙相对应，屏蔽板的两条侧边通过弧形滑轨与断路器壳体滑动连接；所述屏蔽板的侧壁通过贯穿扭簧中心孔的转轴与断路器的壳体转动连接，在屏蔽板的远离静触头的一端设有与磁轭相对应的衔铁；所述扭簧的两端分别压在屏蔽板的侧壁和断路器壳体上。

上述具有较强灭弧能力的小型断路器，与屏蔽板的两条侧边相对应的弧形滑轨为设计在断路器壳体两侧壁上的槽型导轨，所述槽型导轨的端部设有屏蔽板限位台。

上述具有较强灭弧能力的小型断路器，所述屏蔽板为弧形板，其侧壁设置两个，二者对称连接在弧形板远离静触头一端的两侧，在弧形板的两侧设有与弧形滑轨和屏蔽板的配合间隙相对应的挡弧墙。

上述具有较强灭弧能力的小型断路器，所述屏蔽板的侧壁端部的转轴的轴线与动、静触头接触面的中垂线垂直相交。

上述具有较强灭弧能力的小型断路器，所述断路器壳体内设有磁保护脱扣器，所述磁保护脱扣器的脱扣器推杆与脱扣机构的锁扣相对应。

本发明增设了辅助灭弧机构，辅助灭弧机构可在断路器分断短路电流的瞬间迅速动作、插入动触头与静触头之间，使动、静触头之间刚刚产生的电弧熄灭或者减少，这样就缩短了电弧能量的放大时间，减少了电弧能量的集聚，实现了断路器的短飞弧或无飞弧。本发明采取了两级灭弧，经过初始辅助灭弧后的电弧会被引入灭弧室继续后续的灭弧操作，从而大大提高了断路器的灭弧能力，也大大提高了断路器分断短路电流的能力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的合闸状态；

图3是触头斥开及屏蔽状态；

图4是本发明的故障分闸状态；

图5是屏蔽板的结构示意图；

图6是图5的左视图；

图7是图5的俯视图。

图中各标号清单为：1、静触头；2、动触头；3、壳体；4、屏蔽板；5、扭簧；6、弧形滑轨；7、磁轭；8、衔铁；9、脱扣机构；10、磁保护脱扣器、10-1、脱扣器推杆；11、手柄；12、扭力弹簧；13、挡弧墙；14、侧壁；15、灭弧室；A、动触头转轴；B、锁扣销轴；C、转轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

本发明在断路器的内部安装了一个由电磁力驱动的辅助灭弧机构，在短路故障出现的瞬间，断路器动、静触头尚未完全打开的电弧停滞阶段(能量尚未放大)，动、静触头被电动斥力斥开的同时，电磁力迫使安装在MCB外壳内侧的弧形滑轨中的屏蔽板迅速插入动、静触头之间。采用绝缘屏蔽方式熄灭电弧，从而大幅提高了MCB分断短路电流的能力。本发明大幅提高了分断短路电流的能力，即可分断交流短路电流，也可分断直流短路电流。

参看图1～图7，本发明包括设置在断路器壳体3内的静触头1、动触头2、屏蔽板4、扭簧5、弧形滑轨6、磁轭7、衔铁8、脱扣机构9、磁保护脱扣器10、脱扣器推杆10-1、手柄11、扭力弹簧12、灭弧室15、动触头转轴A、锁扣销轴B和转轴C。

屏蔽板4与衔铁8为一组合体，屏蔽板4和扭簧5通过转轴C安装在断路器壳体上，屏蔽板4可以左右摆动，平时屏蔽板4和衔铁8组合体由于扭簧5的作用处于图1中的位置，辅助灭弧机构为打开状态。当线路出现短路故障电流时，由于静触头1与动触头2电流方向相反，因此产生电动斥力将静触头1与动触头2克服扭力弹簧12作用力后快速斥开，同时由于磁轭7在大电流产生的磁场作用下对衔铁8产生电磁吸力，衔铁8克服扭簧5作用带动屏蔽板4产生逆时针快速转动，从而带动屏蔽板4在体壳3上的弧形滑轨6内快速向左运动，并在动、静触头斥开的同时迅速插入动、静触头之间，起到快速灭弧的作用，与此同时，MCB的磁保护脱扣器10动作，其脱扣器推杆10-1推动脱扣机构9(成熟设计)动作，完成MCB的短路分断过程，手柄11处于打开位置。由于短路电流被切断，强电磁场消失，屏蔽板4回复原位。

辅助灭弧机构与灭弧室15形成两级灭弧装置，辅助灭弧机构在动、静触头尚未完全打开时灭弧，而灭弧室15则是在动、静触头完全打开后有良好的熄灭残余电弧作用。

屏蔽板4的两侧设有挡弧墙13，使屏蔽板4的横截面呈马鞍形状，挡弧墙13的作用是降低或减弱屏蔽板4与槽型弧形滑轨6的配合间隙中形成的电弧。挡弧墙13采用高介电系数的绝缘材料制造，其高度为5-10毫米。线路中未出现短路电流时，为确保屏蔽板4上的衔铁8与磁轭7之间保持适当距离，应在弧形滑轨6的右端设置屏蔽板限位台，屏蔽板限位台与屏蔽板4的端部或侧边上的梯台相对应。

静触头1和动触头2之间采用转动铰链式斥力结构。静触头1的金属条至少包含一段与动触头相平行的平直段，静触头1平直段和动触头2中的电流方向相反，静触头1平直段的长度大于等于动触头和静触头中流过短路电流时产生使动、静触头相斥开的斥力所需要的长度。当故障发生时，方向相反的短路电流流过静触头平直段和动触头时，在静触头1和动触头2之间产生电动斥力，使得动触头2以动触头转轴A为轴顺时针方向转动斥开。本发明中静触头1平直段的几何长度相对普通静触头进行了加长，使得动触头2和静触头1平行距离增长，在方向相反的短路电流作用下，能产生较大的电动斥力。

屏蔽板4采用高强度、耐高温的工程塑料材料。可保证产品标准规定的有效分断短路电流的次数(最多3次)。

由于MCB采用以上技术方案，可取得如下的技术进步：

1能够大幅提高产品灭弧能力，大幅提高产品分断短路电流的能力；

2.可以达到交、直流通用的目的；

3.在分断故障短路电流时，可限制电弧能量的进一步扩大，从而可实现产品的短飞弧或无飞弧。

Claims (5)

1.一种具有较强灭弧能力的小型断路器，包括壳体(3)、静触头(1)、动触头(2)、脱扣机构(9)和灭弧室(15)，其特征是，增设辅助灭弧机构，所述辅助灭弧机构包括屏蔽板(4)、磁轭(7)和扭簧(5)，所述磁轭(7)固定在静触头(1)的引线上；所述屏蔽板(4)放置在动、静触头一侧并与动、静触头之间的间隙相对应，屏蔽板(4)的两条侧边通过弧形滑轨(6)与小型断路器的壳体(3)滑动连接；所述屏蔽板(4)的两侧设有侧壁(14)，屏蔽板(4)与两侧的侧壁组成封闭的灭弧屏蔽墙；侧壁(14)的下端设有轴孔，所述侧壁(14)通过贯穿扭簧(5)中心孔的转轴(C)与小型断路器的壳体(3)转动连接；在屏蔽板(4)远离静触头(1)的一端设有与磁轭(7)相对应的衔铁(8)；所述扭簧(5)的两端分别压在屏蔽板(4)的侧壁(14)和小型断路器的壳体(3)上，以提供复位力；

与屏蔽板(4)的两条侧边相对应的弧形滑轨(6)设置在小型断路器的壳体(3)上，所述弧形滑轨(6)的形状为封闭的槽型，槽型的端部即作为屏蔽板(4)运动的限定位置。

2.根据权利要求1所述的具有较强灭弧能力的小型断路器，其特征是，静触头(1)的金属条至少包含一段与动触头相平行的平直段，静触头(1)平直段和动触头(2)中的电流方向相反，静触头(1)平直段的长度大于等于动触头和静触头中流过短路电流时产生使动、静触头相斥开的斥力所需要的长度。

3.根据权利要求2所述的具有较强灭弧能力的小型断路器，其特征是，所述屏蔽板(4)为弧形板，在弧形板的两侧设有挡弧墙(13)，所述挡弧墙的高度为3-8mm。

4.根据权利要求3所述的具有较强灭弧能力的小型断路器，其特征是，所述侧壁(14)端部的轴孔中心线与动、静触头接触面的中垂线垂直相交。

5.根据权利要求4所述的具有较强灭弧能力的小型断路器，其特征是，所述小型断路器的壳体(3)内设有磁保护脱扣器(10)，所述磁保护脱扣器(10)的脱扣器推杆(10-1)与脱扣机构(9)的锁扣相对应。

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