CN109616390B - 一种多极开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多极开关，包括：绝缘壳体(4)，在所述绝缘壳体(4)设有至少一个静触头(1)、至少一个灭弧室(2)、至少一个动触头(3)和操作机构，所述静触头(1)包括静触头基体(11)和凸起部(12)，所述凸起部(12)设于所述基体(11)的一端，所述灭弧室(2)设于所述凸起部(12)的上方，其特征在于，在所述静触头(1)上设有导体(15)，所述导体(15)伸向设置有所述灭弧室(2)的方向，当电路进行分断时，电弧由所述静触头(1)上的两个不同的电弧通道流向所述动触头(3)。本发明的技术方案能保证在开关电器体积不变的情况下，实现开关电器分断能力的提高。

Description

一种多极开关

技术领域

本发明涉及低压电器领域，尤其是涉及一种多极开关。

背景技术

在低压电器领域，多极开关是比较重要的开关电器，在多极开关的各项性能参数中，多极开关的分段能力对于多极开关来说极其重要，多极开关的分断能力是指该多极开关安全切断故障电流的能力，传统上，提高多极开关的分断能力主要采用增大触头开距、增大灭弧室体积等方法，这样一来势必要增大多极开关的体积，若要使得多极开关的体积不变，则需要增大触头开距，触头开距的增大一般采取触头加长方案，触头加长会使得灭弧室体积变小，二者互相矛盾。目前，为提高引弧开距，实现高电压分断，充分利用灭弧空间，静触头引弧片向下引弧的结构被越来越广泛应用，但向下引弧时引弧难度增加，电弧移动速度慢，使得高电压下，即使分断成功，也存在分断时间偏长，栅片烧损严重，性能不稳定的情况。

此外，短路电流产生后，动、静触头打开并产生电弧，并且跟随触头移动而拉长，由于电弧受到磁吹、灭弧室的吸引，柱状电弧变成圆弧状，弧柱的中间位置先进入灭弧室，会被栅片分割成短弧，并击穿灭弧室栅片，由于弧柱两侧的电弧相对延后进入灭弧室，先前弧柱中间的电弧已经将栅片击穿，使得有效栅片数量变少，最终导致弧压过低，灭弧困难。另外灭弧室栅片在触头打开过程中的电弧击穿也势必影响引弧效果，电弧被拉长的不够充分，同样不能充分利用灭弧室。

中国发明专利申请公开号CN201410206778.8公开了一种利于电弧快速移动和拉长的断路器，其主要措施为：采用具有引弧结构的动静触头，配合具有引弧栅片和产气隔弧罩的灭弧室来增加动触头打开后的电弧移动速度和拉长长度，以满足光伏系统的高电压要求。所述静触头电触点和引弧部固定在静触头连接面上，静触头连接面与所述基座平面呈锐角且位于第一象限，所述静触头引弧部紧邻静触头的电触点布置，所述引弧部与灭弧室的底部引弧栅片距离在0.1-3mm。该专利文献公开的技术方案，所述静触头引弧部经过电弧烧灼后会发生引弧部烧损情况，引弧部的烧损对后续的引弧效果会产生一定的影响，易出现电弧滞后现象。

发明内容

基于上述背景，本发明的目的是提供一种能够克服上述缺点的多极开关，本发明的技术方案能保证在开关电器体积不变的情况下，实现开关电器分断能力的提高。

本发明的技术方案如下：

一种多极开关，包括：绝缘壳体，在所述绝缘壳体设有至少一个静触头、至少一个灭弧室、至少一个动触头和操作机构，所述静触头包括静触头基体和凸起部，所述凸起部设于所述基体的一端，所述灭弧室设于所述凸起部的上方，在所述静触头上设有导体，所述导体伸向设置有所述灭弧室的方向，当电路因短路故障进行分断时，电弧由所述静触头上的两个不同起弧点而建立的电弧通道流向所述动触头。

较佳的，所述导体的两端分别与所述凸起部和所述基体相连接。

较佳的，所述凸起部为大致呈L形，与所述基体(11)组成电流反向弯折结构。

较佳的，所述凸起部为块状或条状结构，与所述基体大致组成L形。

较佳的，所述导体与所述凸起部和所述基体之间可以是一端无缝连接一端有缝连接，也可以是两端都是无缝连接。

较佳的，所述灭弧室内设有若干灭弧片，在所述静触头上设有静触点，所述两条电弧通道为：一条由所述静触点经部分灭弧片流向所述动触头；另一条由所述导体经所述灭弧室由下至上全部灭弧片流向所述动触头。

较佳的，所述灭弧片包括底部引弧栅片、顶部引弧栅片、与所述导体对应的第一栅片和与动触头运动轨迹对应的的第二栅片，所述灭弧片上设有缺口。

较佳的，所述无缝连接即指：所述导体与所述凸起部和所述基体之间通过焊接、铆接、搭接、螺纹连接等方式连接，也可为一体结构。

较佳的，有缝连接即指：所述导体与所述凸起部和所述基体之间具有电弧可击穿的间隙。

较佳的，所述动触头的一端设有引弧部和动触点，所述动触头被完全打开后，所述引弧部顶端与相对应的所述第二栅片(24)缺口端面的最近处的距离大于动、静触头开距的45％以上。

较佳的，所述导体的形状为条状或至少包含一个Z形结构。

本方案对静触头结构的引弧方式，灭弧室栅片排布以及与动触头引弧距离进行了优化，常规方案与本发明方案的差异化见下表1。

表1 方案差异化

由上表可知，动触头长度较常规方案缩短，触头开距减小了1/7，常规上触头开距减小对分断能力会产生不利影响，本发明通过创新的引弧方式来保证电弧快速进入灭弧室灭弧并合理设置动触头打开过程中与灭弧栅片的引弧距离来提高灭弧室灭弧栅片的利用率。本发明与常规方案的引弧和灭弧方法有很大区别，主要区别在于静触头、触头引弧以及动触头打开过程中触头引弧点与灭弧片的排布。

与现有技术相比，本发明的主要优点如下：

1.本发明可有效改善电弧滞后带来的触头过渡烧损和背后击穿现象，静触头通过两条载流路径设置，使得电弧在转移过程中选择电阻小的路径快速进入灭弧室灭弧；

2.本发明可通过静触头的两条载流路径导电率，来调节各极斥力效果，减少多断点串联结构中各断点斥开差异；

3.本发明可在不增大触头开距的情况下获得更大的引弧开距或适当减小触头开距增大灭弧室的空间，增大灭弧室利于电弧的冷却，但不减小引弧开距。提高多极开关的分断能力；

4.本发明对栅片与弧根移动路径之间距离的优化，可可靠有效的拉长电弧并且更充分的利用灭弧室。

附图说明

图1为本发明的实施例一多极开关的分断状态示意图；

图2为本发明的实施例一中静触头结构示意图；

图3为本发明的实施例一中灭弧室结构示意图；

图4为本发明的实施例一中灭弧片结构示意图；

图5为本发明的实施例一中动触头结构示意图；

图6为本发明的实施例二中多极开关的分断状态示意图；

图7为本发明的实施例三中静触头结构示意图；

图8为本发明的实施例三中多极开关的分断状态示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

需要说明的是，本发明的“上”、“下”、“左”、“右”等方位用语以图1中所示位置为准。

实施例一

如图1至图5所示，一种多极开关，包括静触头1、灭弧室2、动触头3和绝缘壳体4，所述静触头1、灭弧室2、动触头3均设于所述绝缘壳体4内。

所述静触头1可固定地安装在所述壳体4上，所述静触头1包括静触头基体11、凸起的反向弯折部12和静触点13，所述静触头基体11包括与导电铜排相连接的连接部110、竖直部111和水平部112，所述竖直部111的一端连接所述连接部110，另一端连接所述水平部112，所述反向弯折部12与所述静触头基体11相连，与所述基体11组成电流反向弯折结构。所述静触点13设于所述反向弯折部12上，在所述静触头1上还设有导体15，所述导体15的一端可与所述弯折部12相连接，另一端朝向靠近所述灭弧室2的方向延伸，并可和所述静触头1的基体11相连接，当然，所述导体15与所述反向弯折部12和所述基体11之间可以是一端无缝连接一端有缝连接，也可以是两端都是无缝连接；无缝连接即指：所述导体15与所述弯折部12和所述基体11之间通过设于所述导体15上的连接部14、连接部16采取焊接、铆接、搭接、螺纹连接等方式连接，也可为一体结构，所述连接部14连接所述导体15与所述弯折部12，所述连接部16连接所述导体15与所述基体11；有缝连接即指：所述导体15与所述弯折部12之间或所述导体15与所述基体11之间有间隙，但该间隙为电弧可击穿的间隙，即：可通过电弧将所述导体15与所述弯折部12或将所述导体15与所述基体11进行连接。

需要说明的是，所述弯折部12位于所述基体11的第一象限处，可以将该静触头1置于平面直角坐标系(笛卡尔坐标系)中。将所述静触头1的所述基体11置于横轴(x轴)，所述基体11的中垂线置于纵轴(y轴)，则横轴(x轴)和纵轴(y轴)所划分的四个区域，每一个区域叫做一个象限。象限以原点(x轴和y轴的交点)为中心，x轴和y轴为分界线。右上的区域称为第一象限，左上的区域称为第二象限，左下区域的称为第三象限，右下区域的称为第四象限。则所述弯折部12位于第一象限处。

所述灭弧室2设于所述绝缘壳体4内，在所述灭弧室2内设有若干灭弧片，所述灭弧片设于所述静触头1的水平部112的上方，且位于所述静触点13靠近所述竖直部111的一侧。所述灭弧片上具有缺口，所述缺口形成可容纳所述动触头3活动的腔体，如图5所示。所述灭弧片包括底部引弧栅片21、顶部引弧栅片22、与静触头1上的导体15对应的第一栅片23、与动触头3运动轨迹对应的的第二栅片24，栅片23和栅片24一般为多片。

所述动触头3的一端与操作机构相连，另一端设有引弧部31和动触点32，所述动触头3可在操作机构的作用下在灭弧片的缺口形成的腔体内进行转动，进而使所述动触点32与所述静触点13闭合或断开，从而实现电路的接通或断开，当所述动触头3被完全打开后，所述顶部引弧栅片22依然高于所述动触头3的引弧部31，所述引弧部31顶端与相对应的所述第二栅片24的缺口端面的最近处的距离大于动、静触头开距的45％以上。通过合理设置动触头从闭合到打开过程与灭弧室栅片的横向距离达到更佳的引弧效果。

当电路中因短路故障进行分断时，在所述动触点32和所述静触点13上会产生电弧，在所述静触头1上会产生两条不同的起弧点而建立的电弧通道将电弧从所述静触头1流向所述动触头3，第一个起弧点为所述静触点13上，对应的第一条电弧通道为：由静触头1的静触点13经所述第一栅片23流向动触头3；第二个起弧点为所述导体15与所述底部引弧栅片21之间，对应的第二条电弧通道为：由所述导体15依次经过所述基体11、所述底部引弧栅片21、第一栅片23、第二栅片24和顶部引弧栅片22流向动触头3，此时，该条通道的从起点到终点的距离即为引弧开距，所述引弧开距大致为触头开距的2倍，电弧被充分有效的拉长，电弧进入到灭弧室栅片，并被切割成一段段的短电弧，由于近极效应，电弧电压升高，电流峰值下降，电弧在灭弧室中冷却、熄灭。

此外，因在静触头2上设有导体15，当静触头2上通过有电流时，电流经静触头2会分两条载流路径至静触点13，第一条路径为电流通过导体15至静触点13，第二条路径为电流通过静触头反向弯折部12至静触点13，由于第一条路径的电阻大于第二条路径的电阻，正常运行时大部分电流通过第二条路径路径至静触点13，当短路电流产生，动、静触头打开并产生电弧，经第二条路径的短路电流在静触点13上产生的电弧受到灭弧室2吸引会快速移动到导体15上，导体15的另一端延伸至底部引弧栅片21下侧并距离相对较近，电弧更容易发生跳跃至底部引弧栅片21上。

下面将具体分析电弧转移过程：

第一步，电弧产生初始转移前弧根在动、静触点上；

第二步，电弧移动到导体15，当电弧从静触点13上完全移动到导体15上但未进入灭弧室时，虽然动、静触头已经打开，但动、静触头通过电弧电流仍然可形成回路，此时短路电流路径仍是有两条并联至电弧电流路径，其中第一条路径逐渐变短，第二条路径变长，第一条路径随着电弧的移动逐渐变短，弧阻也变得越来越小，分流越来越多，反之第二条路径的电流越来越少；

第三步，随着电弧的继续移动，第一条路径的弧阻会变得越来越小，随之第一条路径的分流比例变大，最终短路电流路径从第二条路径转移到第一条路径后，即电流路径转移。转移后第二条路径的分流很少，该路径上的触头系统烧损会减弱，也会减少背后击穿的可能。

在本实施例中，为了获得更大的引弧开距，所述底部引弧栅片21要低于所述静触点13，所述顶部引弧栅片22要高于所述动触点32，并且所述顶部引弧栅片22高于动触头3而且延伸至所述动触头3正上方，因此获得的引弧开距比触头的主开距要大2倍。

在本实施例中，所述动触头3、静触头1、灭弧室2的数量可以为多个，也可以为一个，在所述多极开关中，可以是每一极均包括一所述动触头3、静触头1、灭弧室2，每一极中对应动触头3、静触头1、灭弧室2结构及连接关系如上所述；也可以是多个极共用一动触头3、一静触头1、一灭弧室2，所述动触头3、静触头1、灭弧室2的结构及连接关系如上所述，在此不再赘述。

在本实施例中，所述凸起的反向弯折部12大致呈L形状，设置在所述静触头1上与所述连接部110相对的一端，与所述静触头基体11构成电流相反的结构，所述导体15可以为条状结构。

现对电弧的产生及运动过程详细描述如下：

当动、静触头在操作系统和电动斥力的作用下分离时，电弧加在动、静触头之间，电弧被拉长，由于灭弧室2的吸引及磁吹，电弧朝着灭弧室2的方向移动，电弧进入到电弧通道内，此时在静触点13上的电弧根部会快速的移动到导体15上，该导体15另一端与所述基体11通过铆接、焊接或螺纹连接等方式连接，且与底部引弧栅片21距离相对较近，电弧更容易发生跳跃至引弧栅片21上；同时在动触点32上的电弧根部也沿着突出的引弧部31移动至引弧部顶端并跳跃至顶部引弧栅片22。同时，为避免动静触头处的电弧弧根移动过程中与顶部或底部以外的栅片提前击穿，弧根移动轨迹需与顶部或底部以外的栅片有足够的安全距离。

实施例二：

如图6所示，一种多极开关，包括：静触头、动触头6a、灭弧室5a，所述静触头包括基体1a、设于所述基体1a上的凸起2a，在所述凸起2a上设有静触点4a，在所述凸起za上设有导体3a，所述静触头、动触头6a和所述灭弧室5a之间的结构和实施例一相同，本实施例与所述实施例一的区别之处在于，所述凸起2a为块状或条状，与所述基体1a大致呈L型。

与实施例1相同，导体3a与所述静触头可以是一端无缝连接一端有缝连接，也可以是两端都是无缝连接；无缝连接是指通过焊接、铆接、搭接、螺纹连接方式满足无缝连接；有缝连接指的导体3a与所述基体1a或所述凸起2有间隙，但此间隙可以由电弧进行连接。

实施例三

如图7、图8所示，一种多极开关，包括：绝缘壳体1b、静触头2b、灭弧室3b、动触头4b，所述静触头2b包括基体2b1、设于所述基体2b1上的凸起2b3，在所述静触头2b上还设有导体2b2，本实施例与所述实施例一的区别之处在于，导体2b2的结构呈“Z”型，该结构适用于小型化多极开关结构，触头间开距小或灭弧装置空间小的场合，该结构同样可带来与实施例一同样的效果。

本发明对静触头引弧部结构，灭弧室栅片与动触头引弧距离进行了优化，在保证开关电器小型化的前提下，可在不增大触头开距的情况下获得更大的引弧开距或适当减小触头开距增大灭弧室的空间，增大灭弧室利于电弧的冷却，但不减小引弧开距。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制，通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。

Claims (10)

1.一种多极开关，包括：绝缘壳体（4），在所述绝缘壳体（4）设有至少一个静触头（1）、至少一个灭弧室（2）、至少一个动触头（3）和操作机构，所述静触头（1）包括静触头基体（11）和凸起部（12），所述凸起部（12）设于所述基体（11）的一端，所述灭弧室（2）设于所述凸起部（12）的上方，其特征在于，在所述静触头（1）上设有导体（15），所述导体（15）的两端分别与所述凸起部（12）和所述基体（11）相连接，所述导体（15）伸向设置有所述灭弧室（2）的方向，当电路中因短路故障进行分断时，电弧由所述静触头（1）上的两个不同起弧点而建立的电弧通道流向所述动触头（3）。

2.根据权利要求1所述的一种多极开关，其特征在于，所述凸起部（12）为大致呈L形，与所述基体（11）组成电流反向弯折结构。

3.根据权利要求1所述的一种多极开关，其特征在于，所述凸起部（12）为块状或条状结构，与所述基体（11）大致组成L形。

4.根据权利要求1所述的一种多极开关，其特征在于，所述导体（15）与所述凸起部（12）和所述基体（11）之间可以是一端无缝连接一端有缝连接，也可以是两端都是无缝连接。

5.根据权利要求1所述的一种多极开关，其特征在于，所述灭弧室（2）内设有若干灭弧片，在所述静触头（1）上设有静触点（13），两条所述电弧通道为：一条由所述静触点（13）经部分灭弧片流向所述动触头（3）；另一条由所述导体（15）经所述灭弧室（2）由下至上全部灭弧片流向所述动触头（3）。

6.根据权利要求5所述的一种多极开关，其特征在于，所述灭弧片包括底部引弧栅片（21）、顶部引弧栅片（22）、与所述导体（15）对应的第一栅片（23）和与动触头（3）运动轨迹对应的的第二栅片（24），所述灭弧片上设有缺口。

7.根据权利要求4所述的一种多极开关，其特征在于，所述无缝连接即指：所述导体（15）与所述凸起部（12）和所述基体（11）之间通过焊接、铆接、搭接、螺纹连接方式连接，也可为一体结构。

8.根据权利要求4所述的一种多极开关，其特征在于，有缝连接即指：所述导体（15）与所述凸起部（12）和所述基体（11）之间具有电弧可击穿的间隙。

9.根据权利要求6所述的一种多极开关，其特征在于，所述动触头（3）的一端设有引弧部（31）和动触点（32），所述动触头（3）被完全打开后，所述引弧部（31）顶端与相对应的所述第二栅片（24）缺口端面的最近处的距离大于动触头、静触头开距的45%以上。

10.根据权利要求1所述的一种多极开关，其特征在于，所述导体（15）为条状或至少包含一个Z形结构。

Images