CN108269721B - 底部排气断路器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有第一板的断路器，固定触点位于第一板上，流过固定触点和第一板的电流导致在固定触点周围形成磁场，使得在固定触点的附近形成的电弧被推向灭弧板，并从断路器外壳的底部排出。在一个构造中，排放口形成为分开的排放路径，以可控制的方式引导气体和碎屑的排放。

Description

底部排气断路器

技术领域

本发明涉及断路器领域。更具体的说，本发明涉及一种断路器，该断路器对在断路器(circuit interrupter)中可能发生的由电弧作用引起的排气进行分流并引导排气。

背景技术

断路器是可以用于断开电路、中断电流的电气部件。断路器的一个基本例子是开关，开关通常由处于两种状态之一的两个电触点组成；要么是闭合的，这意味着触点处于接触中，且电流能够在它们之间通过，要么是打开的，这意味着触点是分开的，且没有电流可以在它们之间流过。开关可以由人直接操纵来为系统提供控制信号，比如电脑键盘按钮，或者用于控制电路中的电力流，比如照明开关。

电路断路器的另一个例子是断路器。一个断路器可以用于例如配电板中，来限制通过电线传送的电流。断路器设计来保护电路免受过载或短路造成的损坏。如果电线中发生电涌等故障情况，则断路器将跳闸。这将导致处于“接通”位置的断路器翻转到“断开”位置，并切断从断路器引出的电力。当断路器跳闸时，可以防止在过载电路上起火；也可以防止正在用电的设备的损坏。

标准的断路器具有连接到电源(比如来自电力公司的输电线)的一端，以及连接到断路器要保护的电路的另一端。通常，这两端被分别称为“线路”端子和“负载”端子。线路有时指的是断路器的输入。负载有时指的是输出，从断路器流出并连接到从断路器馈送的电气部件。

断路器可以用来保护单个或多个设备。例如，单独受保护的设备，诸如单台空调，可以直接连接到断路器。断路器也可以用于通过，例如，终止于插座的输电线连接到多个元件上，来保护多个装置。

断路器可以用于替代保险丝。然而，与保险丝操作一次就必须更换不同，断路器可以复位(手动或自动)以恢复正常工作。保险丝与断路器具有相同的电路保护功能。但是，断路器在某些环境下可能比保险丝使用更安全，并且更容易修复。

例如，在保险丝熔断的情况下，例如中断了一个建筑物的部分的供电，可能不清楚是哪个保险丝控制了被中断的电路。在这种情况下，需要进行检查配电板中的所有保险丝，以确定哪个保险丝出现烧损或耗费。然后需要从保险丝盒中取出该保险丝，并且需要安装新的保险丝。

在这个方面，断路器比保险丝使用简单得多。在断路器跳闸的情况下，例如中断了建筑物的部分的供电，通过观察配电板注意哪个断路器已经跳闸到“断开”位置，可以容易地看出哪个断路器控制了断开的电路。然后这个断路器可以被简单地翻转到“开”位置，恢复供电。

通常，典型的断路器具有位于壳体内部的两个触点。第一触点是固定的，可以连接到线路或负载。第二触点相对于第一触点是活动的，使得当断路器处于“断开”或跳闸状态时，在第一触点和第二触点之间存在间隙。

由于当断路器跳闸时通电触点分离，断路器使得当活动触点从闭合状态移动到打开状态时，触点之间的间隙变宽，分离触点的操作由此导致断路器出现问题。

当触点开始从闭合状态分离，或者从打开状态向完全闭合的状态接近时，在触点闭合或断开时触点之间瞬时存在非常小的间隙。如果触点之间的电压足够高，则会在该间隙上产生电弧。这是因为触点间的击穿电压与典型应用中的压力和电压条件下的距离正相关。

在切换或分闸断路器期间产生的电弧会导致不利的副作用，这会对断路器的操作产生负面影响，并且可能造成安全隐患。

这些效果会对断路器的操作产生后果。一种可能的结果是电弧可能使断路器中的其它物体和/或周围物体短路，造成损坏并且具有潜在的火灾或触电安全危险。

产生电弧的另一个后果是电弧能量损害触点，导致一些材料以微小的颗粒物的形式逃逸到空气中。已经从触点熔离的碎屑可能会移动或被扔入断路器装置中，破坏装置或缩短其使用寿命。

电弧的另一个影响源于极高的电弧温度(几万摄氏度)，这会使周围气体分子裂化，产生臭氧、一氧化碳和其他化合物。电弧还会电离周围的气体，可能产生可变的传导路径。

各种各样的技术已经用于试图容纳和引导由电弧作用引起的碎屑和气体。例如，已知将气体排出到断路器的一侧。然而，当在一个配电板、负载中心等处安装多个断路器时，将气体排出到断路器的一侧具有将气体导向邻近的断路器的趋势。碎屑和气体会对相邻设备产生不利影响。试图防止这种不利影响的一种方法是在断路器侧面上使用防护物，以引导气体和碎屑离开邻近的断路器。但是，这些结构的成功有限，部分原因是重导向的极端角度，可能会降低排气过程的有效性。

一种常见的断路器结构在断路器底面上提供有电连接点(例如，在连接到电源的“线路”端和连接到装置或电路以接收电力的“负载”端之间的连接)。“线路”端可以是“插入式”端子(即，通常成形为两个齿(tine)，两个齿之间收纳刀片)或螺杆式端子(即，通过螺纹接口连接到电气母线的端子)。

因此期望提供一种可配套断路器使用的替代系统，来克服这些缺陷。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种断路器，能够远离邻近的断路器排出由电弧作用所产生的碎屑和气体。

本发明的另一个目的是提供一种能够更有效且更高效地排出由电弧作用引起的碎屑和气体的断路器。

本发明的另一个目的是提供一种断路器，其结构和构造使得碎屑和气体的排放不被引向断路器的任何电连接点，以避免腐蚀从而损坏那些电连接。

这些和其它目的是通过提供一种断路器来实现的，该断路器包括以(例如，从与包括手柄的一侧相对的断路器的外壳的底部侧)向下排放气体和碎屑的方式定向的机制。特别地，固定端(触点)的一部分定位在壳体中，使得流过固定端的电流产生磁场，该磁场有助于将电弧吹向底部排放口。

应该注意的是，用于断路器的“线路”连接件通常位于断路器的壳体的底部的一端，使得其可以电连接到与电源连接的汇流条(例如在配电板或负载中心或其他配电设备中)。然而，不希望将气体和碎屑“吹”向断路器的“线路”连接点或“吹”到断路器的“线路”连接点上，因为这会导致电连接件的腐蚀，从而增加连接件的电阻。同样地，断路器包括连接到“中性母线”的额外的“中性”连接件逐渐为人们所知，该“中性母线”向下延伸到负载中心或配电板的中心，断路器位于该中心内。由于上述的所有原因，将气体和碎屑“吹”向或“吹”到断路器连接点上(在该连接点上断路器连接到中性母线)也是不利的。

因此，构想了一种结构，当气体从断路器的底部排出时，将气体和碎屑的流动“分开”成两个不同的路径。例如，断路器下部的“线路”连接件可以电连接到“线路”母线，断路器底部的“中性”连接件也可以电连接到“中性”母线。断路器的底部的排放出口可以将气体的路径分成两个分离的路径，其中每个路径朝向电连接点的每一侧延伸至各个母线，从而不直接在连接点处引导气体。因此，尽管现有技术的系统已知从壳体的侧面排气，但是该构造将从壳体的底部排气，并且将排放路径被分为两个分离的排放路径，使得气体和碎屑被引导，以避免冲在线路或中性母线上。

由于电弧作用的不利影响，快速冷却和熄灭电弧以防止损坏断路器是非常重要的。因此，在一些实施方式中，还使用灭弧器来帮助熄灭会在触点之间的间隙中形成的电弧。

在一个实施例中，灭弧器可以包含引弧器和至少一个电弧板。另外，引弧器可以包括在引弧器下方延伸的调整片(tab)。类似地，所述至少一个电弧板可以包含沿着活动触点的路径放置的一组或一系列电弧板。在一种配置中，活动触点的路径可以包括径向路径。流过固定触点的部分的电流将产生磁力，该磁力可以将电弧推向多个电弧板的方向。多个电弧板将定位成使得气体和碎屑可以从壳体的底部向下排出，并且可以进一步包括两个分离的排放路径。

对于本应用，下述术语和定义成立：

这里使用的术语“网络”包括因特网在内的各种网络和互连网络，并不限于任何特定的网络或内网。

术语“第一”和“第二”用于将一个元素、集合、数据、对象或事物与另一元素、集合、对象或事物区分开，并且不用于指定相对位置或时间安排。

如本文所使用的术语“耦接”，“耦接到”，“与…耦接”，“连接”，“连接到”和“与…连接”表示两个或者更多装置、文件、程序、应用程序、媒体、组件、网络、系统、子系统、和/或装置之间的关系，组成一个或更多(a)连接，直接或通过一个或多个其他设备、装置、文件、程序、应用程序、媒体、组件、网络、系统、子系统或手段，(b)通讯方式，直接或通过一个或多个其他设备、装置、文件、程序、应用、媒体、组件、网络、系统、子系统或装置，和/或(c)功能关系，其中任何一个或多个设备、装置、文件、程序、应用程序、媒体、组件、网络、系统、子系统或手段全部或部分地取决于其任何一个或多个其他的操作。

在一个实施例中，提供一种断路器，包括：连接到电源的线路端子，连接到负载的负载端子，以及定位在第一板上的固定触点。所述断路器还包括：第二板，所述第二板的第一端连接到所述第一板，并且基本上垂直于所述第一板延伸；活动触点臂，活动触点臂上设置有活动触点，活动触点配置为通过活动触点臂的移动而移动，以与固定触点进行物理接触或脱离物理接触。断路器还包括：与固定触点和线路端子串联连接的电流测量装置以及耦接到联动装置的手柄，联动装置耦接到活动触点臂，其中手柄的移动导致联动装置驱使活动触点臂以相对于固定触点打开和关闭活动触点。断路器被设置成使得流过第一触点的电流导致相对于第一触点沿顺时针方向的第一磁场的形成，使得在第一触点附近形成的电弧被驱使沿着远离第二板的方向行进出电弧路径。

在另一个实施例中，提供一种具有壳体的断路器，所述壳体内容纳有断路器的各部件，所述电流断续器包括线路端子、负载端子以及安装在第一板上的固定触点。断路器还包括：活动触点臂，活动触点臂上设置有活动触点，活动触点配置成通过所述活动触点臂的移动而移动，进行与所述固定触点的接触和脱离与所述固定触点的接触；以及第二板，第二板基本上垂直于第一块板的一面延伸。断路器被设置成使得流过第一触点的电流导致相对于第一触点沿顺时针方向的第一磁场的形成，使得在第一触点附近形成的电弧被引向电弧在远离第二板的方向上延伸的电弧路径。断路器还包括在壳体中用于排出电弧的开口。

通过考虑下面的附图和所附的详细描述，本发明的其它目的及其特定特征和优点将变得更加明显。

附图说明

图1是根据本发明的断路器的一面的示意图。

图2是根据图1的断路器的一部分的局部图。

图3是根据图2的A-A断面的视图。

图4是根据图3的断路器的局部视图。

图5是根据图1的断路器的另一面的示意图。

图6是根据图1和5的断路器的另一面的示意图。

具体实施方式

参照附图，其中在整个视图中相同的附图标记表示对应的结构。

图1显示了根据本发明的一示例性断路器100的部件，该断路器100具有处于底部通风结构的固定触点和活动触点。

断路器100设置有容纳装置的工作元件的壳体102。断路器还设置有包括固定触点104和活动触点106的一组触点。活动触点106位于活动触点臂108上，活动触点臂设计成围绕轴110枢转。

活动触点臂108经由连杆机构组件112联接到手柄114。如本领域中已知的，活动触点臂108配置为通过手柄114的手动致动而相对于固定触点104在打开和闭合状态之间移动。

图1也示出了“线路”端子120，其被设计成连接到诸如配电板或负载中心中的汇流条之类的电源。线路端子120设置有将线路端子120电连接到电流测量装置124的连接件122。电流测量装置124又通过连接件126连接到活动触点臂108。

固定触点104安装在第一板130上，第一板130又在其一端固定有第二板132，并且在第二端附接有连接件134，连接件134将固定触点联接到“负载”端子136。

在操作中，电力经由通过电流测量装置124的线路端子120输入到断路器100中。如果电流超过阈值水平，则电流测量装置124将通过打开电路(使触点相对于彼此断开)来使断路器100“跳闸”，从而使得通过触点的电流停止。在电流不超过由电流测量装置124设定的阈值水平的情况下，电力被耦合到负载端子136，负载端子136又向所连接的电路和/或设备提供电力。

现在参考图2-4，更详细地描述了触点。图2和图3显示了第一板130相对于第二板132的构造。在活动触点臂108使活动触点106远离固定触点104旋转的情况下，如果电流流过触点，则可能穿过触点之间的间隙形成电弧150。如前文所述，形成的电弧可能对断路器100造成损害，特别是对触点和周边装置造成损害。因此，非常希望尽可能快速和有效地将电弧从触点移开。

图3显示了安装在第一板130上的固定触点104。可以看出，图3是沿着图2的剖面线A-A的视图。为了便于说明，假设触点处于闭合状态并且电流流过固定触点104。所示的固定触点104具有圆形顺时针方向的两个箭头，设置为用于表示磁场160。当电流(170)流过固定触点104并穿过第一板130并进入第二板132时，可以理解的是，磁场160将以所示的模式形成。类似地，当电流流过第二板132时，将形成沿逆时针方向(相对于固定触点104)旋转的磁场162，如图3所示。

如图3所示，(多个)磁场的产生将起到促使电弧150沿着灭弧路径152行进的作用。图1中还显示了触点附近的电弧板(138,138’,138”,138”’)。

活动触点臂108设计成使活动触点106在围绕枢轴110的径向路径中移动。电弧板(138,138’,138”,138”’)沿着径向移动路径定位，使得如果在触点之间的间隙中形成电弧(例如，当触点打开时)，则电弧将被引向一个或多个电弧板(138,138’,138”,138”’)。电弧板(138,138’,138”,138”’)的定位用于将电弧电磁式地引入电弧板(138,138’,138”,138”’)中，这些部件至少部分地被壳体102包围。

同样在图1中，示出了位于断路器100的底部的排放口142。排放口142设置成允许由于产生电弧150而形成的气体和碎屑从断路器100的壳体102的内部逸出。通风口142定位在壳体102的底部，使得气体和碎屑都不会朝向邻近的断路器排放，邻近的断路器位于与断路器100相同的外壳中。如上所述，以可能会损坏或弱化邻近的设备或/和电触点的方式排出气体或碎屑是不利的。

参考图2-4中的相应结构，电弧150被驱使为远离固定触点104以沿着电弧路径152行进，部分是由于磁场160以及电弧板(138,138’,138”,138”’)的定位。当电弧150沿着灭弧路径152被驱动到电弧板(138,138’,138”,138”’)中时，这将起到快速且有效地熄灭电弧150的作用。伴随的气体和碎屑将从排放口142排出。

如图5所示，在一些配置中，可以预期的是，可以在断路器100的底部表面上提供中性连接件。例如，虽然通常将中性线连接到配电板或负载中心的中性汇流条上，但是当典型的断路器被拆除时，只有线路断开了向外连接到设备的连接，而中性线仍然连接到中性母线上。相对较新类型的配置允许断路器100包括到中性母线的连接件，使得供电电路的“火”线和“中性”线都被连接到断路器。所以，当“线路”端子120显示在壳体的底端用于连接到电源(未示出)时，“中性”端子(148)可以位于壳体的下侧面(底部)在排放口142附近。然而，这就引起了将气体和碎屑排向断路器100的中性端与配电板的中性条接触的位置的问题。为了解决这个问题，在图4中显示了新的配置，其中气体和碎屑被分成两个分开的排放路径144、146，使得气体和碎屑以图4中箭头所示的方式排出。

现在参考图6，所示的断路器100包括结合图1描述的许多特征。所示线路端子120包括板130，板130上设置了固定触点104。如与图1有关的论述，设置了活动触点臂108，该臂具有位于其上的活动触点106，该活动触点106被移动以进行和脱离与固定触点104的接触从而打开和闭合电路。连接件122从活动触点臂108延伸到电流测量装置124，电流测量装置124又通过连接件126电连接到负载端子136。

图6中示出的是连接件134，连接件134将负载端子136连接到引弧器180。本领域技术人员可以理解，在不脱离本发明的方面的情况下，下方的引弧器180可以根据需要以多种不同的配置进行连接。

电弧板(138,138’,138”,138”’)位于固定触点104和活动触点106的附近，并被设置成将在触点之间产生的电弧引向电弧板(138,138’,138”,138”’)，在电弧板处任何气体和碎屑可以被排放出排放口142。这些部件至少部分地由壳体120包围。

排放口142定位在壳体102的底部上，与位于壳体102上的手柄114相对。以这种方式，由于电弧作用而产生的气体和碎屑将从壳体的底部排出，而不会朝向例如可能放置在配电板或其他电气外壳中的任何邻近的断路器排放。这种结构的一个主要优点是，电弧被直接引向排放口142，使得气体和碎屑沿直线和直接路径从壳体102中排出，并基本上与电弧板(138,138’,138”,138”’)的位置排成一行。这为排放过程提供了最小量的阻力，以更高效且更有效地去除任何可能损坏断路器100的内部装置的腐蚀性气体(如图6中所示的排放口142中的箭头，其显示了气体从触点开始，通过排放口142并从壳体102流出)断路器。

尽管已经参照部件、特征等的特定布置对本发明进行了具体描述，但是这些并不用于限定所有可能的布置或特征，本领域技术人员实际上可以进行许多其它的修改和变化。

Claims (23)

1.一种断路器，包括壳体，所述壳体内容纳有所述断路器的各部件，所述断路器包括：

能够连接到电源的线路端子；

能够连接到负载的负载端子；

设置于第一板上的固定触点；

第二板，所述第二板的第一端连接到所述第一板，并基本垂直于所述第一板延伸；

活动触点臂，所述活动接触壁上设置有活动触点，所述活动触点配置为通过所述活动触点臂的移动而移动到与所述固定触点进行物理接触或脱离与所述固定触点的物理接触；

与所述线路端子和所述负载端子串联连接的电流测量装置；

与联动装置耦接的手柄，所述联动装置耦接到所述活动触点臂，其中，所述手柄的移动导致所述联动装置驱动所述活动触点臂以相对于所述固定触点打开和关闭活动触点；

其中，流过所述固定触点的电流引起相对于所述固定触点沿顺时针方向的第一磁场的形成，在所述固定触点附近形成的电弧于是被驱使沿着远离所述第二板的方向行进出电弧路径，

所述断路器还包括：

位于所述壳体中的开口，所述开口在所述壳体的一侧与所述壳体夹持所述手柄的另一侧相对，

中性端，所述中性端定位在所述开口位于的所述壳体的一侧上，其中，所述开口为由电弧产生的气体提供排放路径，所述排放路径形成为两个分离的排放路径，使得气体不会直接排放到所述中性端上。

2.如权利要求1所述的断路器，其中，所述第一板还包括第一侧，所述第一侧包括凸出，所述第二板与所述凸出连接。

3.如权利要求2所述的断路器，其中，所述凸出呈弯折状。

4.如权利要求2所述的断路器，其中，所述固定触点和所述活动触点处于闭合状态时，电流通过所述第一板流经所述固定触点，进入所述第二板。

5.如权利要求4所述的断路器，其中，流过所述第二板的电流形成相对于所述第一磁场逆时针旋转的第二磁场。

6.如权利要求2所述的断路器，其中，在所述电弧路径中设置有电弧板，使得电弧从所述固定触点和活动触点被推向所述电弧板。

7.如权利要求6所述的断路器，其中，所述电弧板为多个电弧板。

8.如权利要求7所述的断路器，其中，所述活动触点臂沿着径向路径移动所述活动触点，所述多个电弧板沿所述径向路径定位。

9.如权利要求1所述的断路器，其中，所述气体沿着所述排放路径行进并沿基本为直线的路径离开所述壳体。

10.一种断路器，包括壳体，所述壳体中容纳有所述断路器的各部件，所述断路器包括：

线路端子；

负载端子；

安装在第一板上的固定触点；

活动触点臂，所述活动触点臂上具有活动触点，所述活动触点配置为通过所述活动触点臂的移动而移动，以与所述固定触点进行接触或脱离与所述固定触点的接触；

第二板，从第一板的一侧基本垂直延伸；

其中，流经所述固定触点的电流引起相对于所述固定触点沿顺时针方向的第一磁场的形成，在所述固定触点附近形成的电弧于是被拉向沿着远离所述第二板的方向延伸的电弧路径；

所述断路器还包括：

位于所述壳体上的开口，所述开口在所述壳体的一侧与所述壳体夹持的手柄的另一侧相对，

中性端，所述中性端定位在所述开口位于的所述壳体的一侧上，

其中，所述开口为电弧引起的气体提供排放路径，所述排放路径形成为两个分离的排放路径，使得气体不会直接排放到所述中性端上。

11.如权利要求10所述的断路器，其中，所述第一板包括第一侧，所述第一侧包括凸出，所述第二板与所述凸出连接。

12.如权利要求11所述的断路器，其中，所述凸出呈弯折状。

13.如权利要求11所述的断路器，其中，流过所述第二板的电流形成相对于所述固定触点逆时针旋转的第二磁场。

14.如权利要求10所述的断路器，还包括与上述线路端子和所述负载端子串联连接的电流测量装置。

15.如权利要求10所述的断路器，所述手柄与联动装置耦接，所述联动装置连接到所述活动触点臂，其中，所述手柄的移动导致所述联动装置驱动所述活动触点臂，以相对于所述固定触点打开和关闭所述活动触点。

16.如权利要求10所述的断路器，其中，所述电弧路径上设置有电弧板，使得电弧从所述固定触点和所述活动触点被推向所述电弧板。

17.如权利要求16所述的断路器，其中，所述电弧板为多个电弧板。

18.如权利要求17所述的断路器，其中，所述活动触点臂沿着径向路径移动所述活动触点，沿所述径向路径定位有所述多个电弧板。

19.如权利要求10所述的断路器，所述气体沿着所述排放路径行进并沿基本为直线的路径离开所述壳体。

20.一种断路器，包括壳体，所述壳体中容纳有所述断路器的各部件，所述断路器包括：

能够操作以连接到电源的线路端子；

能够操作以连接到附加负载的负载端子；

安装在第一板上的固定触点；

活动触点臂，所述活动触点臂上具有活动触点，所述活动触点配置为通过所述活动触点臂的移动而移动，以进行与所述固定触点的接触或脱离与所述固定触点的接触；

在所述线路端子和所述负载端子之间串联连接的电流测量装置；

与联动装置耦接的手柄，所述联动装置耦接到所述活动触点臂，其中，所述手柄的移动使所述联动装置驱动所述活动触点臂，以相对于所述固定触点打开和关闭所述活动触点；

灭弧器，用来消除在所述固定触点和所述活动触点附近产生的电弧，所述灭弧器包含引弧器和位于所述固定触点和所述活动触点附近的多个电弧板；以及

位于所述壳体上的用于排放由电弧引起的气体的开口，所述开口在所述壳体上的一侧与所述手柄所在的另一侧相对；

其中，所述多个电弧板位于所述开口的附近，

所述断路器还包括中性端，所述中性端定位在所述开口位于的所述壳体的一侧上，

其中，所述开口为电弧引起的气体提供排放路径，所述排放路径形成为两个分离的排放路径，使得气体不会直接排放到所述中性端上。

21.如权利要求20所述的断路器，其中，所述活动触点臂围绕枢轴旋转并且沿径向路径移动所述活动触点，所述多个电弧板沿所述径向路径定位。

22.如权利要求21所述的断路器，其中，电弧被引向多个电弧板中的至少一个电弧板的一端，并且所述气体沿着所述电弧路径被引向所述多个电弧板中的至少一个电弧板，在所述多个电弧板之间通过的气体沿着基本笔直的路径穿过所述开口排出。

23.如权利要求22所述的断路器，其中，所述引弧器包含相对于所述引弧器以锐角角度延伸的调整片，所述调整片基本垂直于所述多个电弧板中的至少一个电弧板延伸。