CN1076515C - 断路器 - Google Patents

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Abstract

一种断路器，其中利用简单的装置便能减小触头熔损。它是这样实现的：在闭合位置上触头圈(8)包围着构成电绝缘的引导部件(4)；绝缘外壳(12)具有一个隔台(13)，它伸入在第一覆盖物(7)及第二覆盖物(10)之间的区域中；及这两个耐熔损的覆盖物(7，10)同心地围绕着动触头圈(8)的区域设置。

Description

断路器
本发明涉及一种断路器。
已经公知了充有一种气体形式的绝缘及灭弧介质、最好为六氟化硫的断路器，它具有设置了一个功率电流通路及一个额定电流通路的灭弧室。通常设有一个具有带绝缘吹口的灭弧区。功率电流通路具有至少一个定触头及一个动触头。灭弧室可构成单吹弧的或设有双吹弧装置的。此外灭弧室可构成自吹弧室，其中电弧的能量产生用于熄灭电弧本身所需的吹弧压力，它被一直存储在一个吹弧容积中，直到可实现能够成功的吹弧为止。当通过一种公知的措施使电弧处于旋转状态时，在吹弧容积中将达到特别快速的压力形成。在该公知的断路器上会出现相对大的触头烧损。
在公开文献德国DE3041083A1中公知了一种具有双吹弧的灭弧室结构，它具有两个彼此隔开并构成管状的定触头。在闭合状态，这两个触头之间的间隔通过一个动触头形成导电搭接。在断路时，触头圈从定触头中的一个滑下并由此拉出电弧。当触头圈继续移动时，该电弧从触头圈变换到第二个定触头上，以致使得电弧现在在两个定触头之间燃烧。在那里电弧被载有压力的绝缘气体吹灭，这里的压力例如是通过一个活塞-气缸结构或通过电弧能量本身产生出来的。在这种灭弧室结构中电弧的根部点将迁移到定触头内部，并然后使电弧延长，以致转换为电弧的能量增大，这将引起相当大的触头烧损。
本发明解决的任务的是：创立一种断路器，在其中利用简单的装置来减小触头的烧损。
断路器，具有至少一个充有一种绝缘介质的并构成圆柱形的灭弧室，该灭弧室具有设置在一个绝缘外壳中延纵轴延伸的功率电流通路，具有设在该功率电流通路中的一个定触头构件及设有一个动触头圈的触头构件，其中不但定触头构件而且触头构件均设有一个固定的耐熔损的覆盖物，具有使在开断过程中出现的绝缘介质的升高压力存储的吹弧容积，其特征在于：
—在闭合位置上触头圈，包围着构成电绝缘的引导部件；
—绝缘外壳具有一个隔台，它伸入在第一耐熔损覆盖物及第二耐熔损覆盖物之间的区域中；及
—这两个耐熔损覆盖物同心地围绕动触头圈的区域设置。
通过本发明达到的优点基本上在于：电弧在一个环形缝隙中燃烧，以使得以较大可靠性避免电弧的伸长，其后果是使电弧能量限制在可控制的值上。灭弧室的容积及尺寸因此也有利地保持在小量度上，因此可以产生一种有利节省空间及成本适宜的断路器。
以下将借助附图对本发明、其进一步构型及由此达到的优点作详细说明，附图仅描绘了一种实施途径，其为：
图1：根据本发明的常有处于闭合状态灭弧室的断路器第一实施形式的第一个很简化的部分剖面图；
图2：根据本发明的断路器的第一实施形式其所述灭弧室处于断路的第一中间位置时的第二个很简化的部分剖面图；
图3：根据本发明的断路器的第一实施形式其所述灭弧室处于断路的第二中间位置时的第三个很简化的部分剖面图；
图4：根据本发明的断路器的第二实施形式的很简化的一个部分剖面图。
在附图中，起相同作用的部件使用相同的标号。对于直接理解本发明不是必须的部件没有被表示出来。
在图1中表示出根据本发明的断路器第一实施形式的第一个很简化的部分剖面图。这个断路器具有一个充有一种绝缘介质，例如六氟化硫(SF6气体)的灭弧室1。该灭弧室1具有一个纵轴2，围绕着该纵轴同心对称布地布置着灭弧室触头。一个由一种导电金属做的定触头3与一个同心布置的并由绝缘材料构成的圆柱形引导部件4刚性地连接。对于制造引导部件4，聚四氟乙烯(PTFE)被证实是特别合适的。聚四氟乙烯(PTFE)可借助于填充材料来适应断路器相应的运行要求。当必须开断相对高的交流电流时，该引导部件4将由特别耐烧损的PTFE制成。该引导部件4也可由另外的同样可被填充的绝缘材料来制造。该引导部件4沿着触头部件5延伸，并在闭合状态的灭弧室1的情况下被触头部件5部分地包围。定触头部件3设有一个与引导部件4同心布置的且构成环状的可熔损触头6，该可熔损触头6朝着触头部件5的一侧上设有抗烧损导电材料、最好是石墨做的一个环形的覆盖物7。触头部件5设有一个内触头圈8，它被一可熔损外触头9同心地包围着。内触头管8由未示出的一个驱动装置在轴向上操作。可熔损外触头9固定地设置。内触头圈8与可熔损触头9彼此形成导电连接，可熔损定触头9朝着定触头部件3的一侧上设有导电的抗烧损材料、最好是石墨做的一个环形覆盖物。内触头圈8由彼此平行延伸的各个触头指组成。每个触头指在其顶端具有一个由导电材料作成的耐烧损的帽11。对于这些帽11最好采用钨铜来作。在灭弧室1的闭合状态时，这些帽11用它们的接触面放置在定触头部件3的构成圆柱形的接触面3a上，并与该接触面3a形成导电接触。该接触面3a在朝着引导部件4的一侧上借助于耐烧损导电材料作的可熔损环3b被增强。
用于通过闭合的灭弧室1流过交流电流的电流通路在流过较小的额定电流时从定触头部件3流到帽11，再经过触头圈8及继续流经触头部件5来示出的部分。当该灭弧室1设计用于较大的额定电流时，通过在该所述电流通路的外侧与其同心地设置了一个与其隔开且平行于它的额定电流通路。
上述的电流通路由一个用一种绝缘材料作成的外壳12围封住。对于制造该外壳12，聚四氟乙烯(PTFE)被证实是特别适合的。聚四氟乙烯(PTFE)可借助于填充材料来适应断路器相应的运行要求。该外壳12也可由另外的电绝缘塑料来制造并然后在其内部设置由聚四氟乙烯(PTFE)作的一个相应的衬里。当需要开断相对高的交流电流时，该外壳12将由特别耐烧损的PTFE制成。该外壳12也可以由另外的同样可被填充的绝缘材料来制造。外壳12具有指向纵轴2方向的隔台13，它也延伸在纵轴2的方向上。有利的是该隔台13由一种特别耐烧损的绝缘材料制造，例如其中隔台13在外壳制造时通过掺入合乎目的之杂质作成耐熔损的。该隔台13譬如也可由特别耐烧损的绝缘材料作成隔环，然后它被浇铸在外壳12中。隔台13伸入在两个可熔损触头6及9之间的空间中。在闭合的灭弧室1的情况下隔台13的内表面14靠近于触头圈8的外表面8a，但未与其接触。该隔台13也未完全填满两个可熔损触头6及9之间的空间，在隔台13的一个侧面13a及覆盖物7之间留有一个形成环状的空间15，它过渡到一个环形的通道16中。该通道16汇合到与纵轴α同心布置的但未示出的一个吹弧容积中。在隔台13的另一侧面13b与覆盖物10之间留有一个同样形成环状的空间17，它过渡到一个环状的通道18中。通道18从这里向下延伸并汇合到一个未示出的排气容积中。触头圈8包围着引导部件4。
图2表示图1中所示的灭弧室1处于在开断过程开始后短时间上的第一中间位置。箭头20给出开断时的触头圈8的运动方向。设有覆盖物10的可熔损触头9不在该方向上运动。触头圈8的触头指帽11的接触面11a已从接触面3a滑到可熔损环3b并随即滑到与它连接在同一表面上的绝缘材料作的引导部件4的外表面上，其中在可熔损环3b朝着引导部件4的边缘与帽11之间形成较小的电弧。但是该电弧仅在可熔损环3b的该边缘上燃烧很短的时间。当开断运动继续进行时，电弧根部点就从可熔损环3b的边缘转移到可熔损触头6的耐烧损覆盖物7上。在该覆盖物7及帽11的前边缘之间现在仅燃烧着一个电弧21。该电弧21使其周围的气体加热、即在空间15中加热，并使其进入较高的压力量级。该受压力加载的气体然后如箭头22所示地通过通道16流到未示出的吹弧容积中，在这里它被存储。在开断运动的这个区域上，电弧21未触及到帽11的接触面11a，因为该接触面11a位于引导部件4的外表面上，由此保持了它。因而帽11的接触面11a的载流性能被完全地保留。
图3表示图1中所示的灭弧室1处于开断位置上。触头圈8在箭头20的方向上运动到这样的程度，即触头圈8的触头指覆盖物7现在位于设有覆盖物10的可熔损定触头9的内部。以使得电弧21的下根部点从帽11转移到可熔损触头9的覆盖物10上。这时电弧21在隔台13的外表面14与引导部件4外表面之间形成的环形间隙23中及在覆盖物7及覆盖物10之间燃烧，以使得在开断运动行程的该区域中使帽11的接触面11a得到防止电弧21直接损伤作用的保护。在该位置上触头圈8受到可熔损定触头9的介电屏蔽。现在环形空间17同样被电弧21加热，在那里形成的受压力加载的气体如箭头24所示地流经通道18进入未示出的下方排气容积中。
当电弧旋转时，可获得特别有利的烧损性能。为了实现这种旋转，需要一个作用在电弧21上的轴向磁场。这个磁场可用公知方式通过磁线圈合乎要求的布置或通过相应的永久磁铁来产生。譬如在图4中在引导部体4的内部与环形间隙23同心地设置了一个永久磁铁27，它产生出作用在电弧21上的磁场，以使得在环形间隙23中电弧21绕纵轴2旋转。
为了说明作用原理，现在来详细地观察附图。在图2中空间15对下方被隔台13及帽11封闭。电弧21使位于空间15中的气体加热。这时被加热到处于较高压力量级的气体如箭头22所示地，通过通道16流到吹弧容积16中并存储在那里，直到需要使电弧21熄灭时为止。在该触头圈8的位置上，空间15不具有任何另外有用的排流横截面，以致实际上所有被压力加载的气体均流到吹弧容积中，由此就保证了：在产生触头分离后可立即地发生有效的压力生成。
当如图3中所示地电弧21燃烧在环形间隙23中覆盖物7与10之间时，将产生电弧21的熄灭。通常电弧21的燃烧不是固定的，由于产生的电动力使电弧的根部点不断地更换其位置，以使得覆盖物7及10的烧损分布在它们的外围上。现在电弧21通过电场在环形间隙23中形成快速的旋转，就进一步地降低了覆盖物7及10的烧损。
电弧21依赖于待分离交流电流的瞬时值而具有不同的强度，以致在空间15中产生的压力也是很不相同的。当在该区域中的电弧电流到达一个电流过零点时，则在空间15中小于吹弧容积中压力的气体压力占优势。在吹弧容积与空间15之间的这种压力差引起了压缩气体从吹弧容积出发经过通道16流入空间15，并从那里继续经过环形间隙23，空间17及通道18进入排气容积。在图3中该气体流通过一个虚线所示箭头来指示。该气体流使电弧21冷却并在一个电流过零点时使其进入熄灭。
对于较高的运行电压可使覆盖物7和10之间的距离增大，其中环形间隙23在轴向上同时相应地延长。

Claims (9)

1.断路器，具有至少一个充有一种绝缘介质的并构成圆柱形的灭弧室(1)，该灭弧室具有设置在一个绝缘外壳(12)中延纵轴(2)延伸的功率电流通路，具有设在该功率电流通路中的一个定触头构件(3)及设有一个动触头圈的触头构件(5)，其中不但定触头构件(3)而且触头构件(5)均设有一个固定的耐熔损的覆盖物(7，10)，具有使在开断过程中出现的绝缘介质的升高压力存储的吹弧容积，其特征在于：
—在闭合位置上触头圈(8)包围着构成电绝缘的引导部件(4)；
—在闭合位置上触头圈(8)接触引导部件上的定触头构件，断路器从闭合位置切换到断开位置时动触头圈离开定触头构件而接触引导部分；
—绝缘外壳(12)具有一个隔台(13)，它伸入在第一耐熔损覆盖物(7)及第二耐熔损覆盖物(10)之间的区域中；及
一这两个耐熔损覆盖物(7，10)同心地围绕动触头圈(8)的区域设置。
2.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：
—引导部件(4)及外壳(12)是由聚四氟乙烯(PTFE)制成的。
3.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于包括：
—使电弧(21)处于绕纵轴(2)旋转的状态的装置。
4.根据权利要求3所述的断路器，其特征在于：使电弧(21)处于绕纵轴(2)旋转的状态的装置被设置在隔台(13)的区域中。
5.根据权利要求1至4中任一项的断路器，其特征在于：
—对于高的工作电压，隔台(13)被作成在轴向上加长；及
—两个耐熔损覆盖物(7，10)的距离相应于隔台(13)的加长而加大。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的断路器，其特征在于：
—隔台(13)的两侧面各具有一个构成环形的空间(15，17)，其中在触头分离后通过电弧能量加载的第一空间(15)通过一个通道(16)与吹弧容积相连通，而通过电弧能量加载的第二空间(17)通过至少一个连接部分与排气容积相连通。
7.根据权利要求6所述的断路器，其特征在于：
—通道(16)被构成环形的通道；及
—至少一个至排气容积的连接部分被构成环形通道(18)。
8.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：
—当动触头圈(8)已离开该区域时，引导部件(4)外表面与隔台(13)外表面(14)之间的区域被构成一个环形间隙(23)。
9.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：
两个耐熔损覆盖物(7，10)中至少有一个是由石墨制作的。
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