CN114823188A - 一种电器装置的灭弧系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电器装置的灭弧系统，属于电器装置技术领域。电器装置触头系统周边设有的灭弧系统包括静触头引弧件、动触头引弧件、绝缘件、多个灭弧室和中间引弧件；静触头和动触头之间设有多个灭弧室；静触头上设有静触头引弧件，相邻的灭弧室之间设有中间引弧件；灭弧室的周边设有绝缘件；靠近动触头一侧的灭弧室设有动触头引弧件。本发明在有限的空间内，通过灭弧室的堆叠布置以及灭弧栅片的布置，引弧装置和排气通道的设计，大大增加了灭弧室内的灭弧栅片数量，提高了持续燃弧所需的电压，提高了分断能力；特别是高电压等级下的分断能力；本发明排气通道的设计，提高了高温气体排放的速度，规范了气流运动的方向。

Description

一种电器装置的灭弧系统

技术领域

本发明涉及一种电器装置的灭弧系统，属于电器装置技术领域。

背景技术

电器装置是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。

一般电器装置经常采用灭弧室来熄灭电弧，灭弧室中采用金属栅片以一定的堆叠方式排列来切割电弧，迫使长电弧分割成多段短电弧，实现电弧分压和冷却，电弧压降是维持电弧持续燃弧的电压，标准大气压的空气中最低燃弧电压是几十伏，当电弧进入足够多的灭弧栅片，分割成多段短电弧形成较高的电弧电压大于电源电压时，电弧不足以维持而熄灭，此时金属灭弧栅片帮助电弧冷却形成较高的介质恢复电压高于电源恢复电压后可避免再次击穿重燃，从而彻底切断电源。在当前的低压交直流系统中，电源电压已经提高到1000VAC、甚至1500VDC，现有的产品中，灭弧室所在空间容积固定，因此能够布置的栅片和栅片之间的间隙也是确定的，电弧压降难以提高，在高电压等级下，由于栅片数量的有限，形成不了较高的电弧电压，从而满足不了高电压应用场景的需要。

发明内容

本发明的目的是为解决现有电器装置在基本保持原有灭弧室体积的情况下难以增加灭弧栅片的数量，不能满足高电压情况下对分断能力的要求，以及在常用电压下不能进一步提高高的分断能力的技术问题。

为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种电器装置的灭弧系统，电器装置中设有触头系统和灭弧系统；触头系统包括静触头和动触头，触头系统的周边设有灭弧系统；灭弧系统包括静触头引弧件、动触头引弧件、绝缘件、多个灭弧室和中间引弧件；静触头和动触头之间的外周空间中设有多个灭弧室；静触头上设有静触头引弧件，与静触头引弧件相邻设有一灭弧室，多个灭弧室中相邻的灭弧室之间设有中间引弧件；灭弧室的周边设有绝缘件；与靠近动触头一侧的灭弧室相邻设有动触头引弧件。

优选地，所述多个灭弧室沿动触头与静触头相对运动的方向堆叠。

优选地，所述灭弧室中设有多层平行的栅片；灭弧室中栅片沿垂直于动触头与静触头相对运动的方向堆叠。

优选地，相邻的所述灭弧室之间设有排气通道，排气通道靠近触头系统一端的截面积小于远离触头系统一端的截面积。

优选地，所述栅片之间设有的通道与排气通道连通，栅片之间的通道与排气通道之间的夹角大于90度。

优选地，所述中间引弧件设于动触头与静触头相对运动形成的弧线的外侧。

优选地，所述中间引弧件的两端分别设于相邻的两个灭弧室的底部和顶部。

优选地，所述排气通道设有出气口，出气口上设有挡气阀门。

优选地，所述静触头引弧件的一端与静触头连接，静触头引弧件的另一端设于与静触头相邻的灭弧室的顶部。

优选地，靠近动触头一侧的所述灭弧室的底部设有动触头引弧件。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明在有限的空间内，通过灭弧室的堆叠布置以及灭弧栅片的布置，引弧的装置和排气通道的设计，大大增加了灭弧室内的灭弧栅片数量，提高了持续燃弧所需的电压，提高了分断能力。

本发明的触头系统提高了交直流系统的中的分断能力，特别是高电压等级下的分断能力；引弧装置改善了直流系统额定电流下，电弧难以进入灭弧室的情况，以及容易熄灭没有过零状态的直流电弧；本发明排气通道的设计，提高了高温气体排放的速度，规范了气流运动的方向。

附图说明

图1为本发明一种电器装置的灭弧系统的结构示意图一；

图2为本发明一种电器装置的灭弧系统的结构示意图二；

图3为本发明一种电器装置的灭弧系统中多个灭弧室的结构示意图；

图4为本发明一种电器装置的灭弧系统中静触头引弧件的结构示意图；

图5为本发明一种电器装置的灭弧系统中中间引弧件的结构示意图；

图6为本发明一种电器装置的灭弧系统中动触头引弧件的结构示意图；

图7为本发明一种电器装置的灭弧系统中灭弧栅片的结构示意图；

图8为本发明一种电器装置的灭弧系统中各个部件安装的结构示意图一；

图9为本发明一种电器装置的灭弧系统中各个部件安装的结构示意图二；

图10为本发明一种电器装置的灭弧系统中各个部件安装的结构示意图三；

图11a为本发明一种电器装置的灭弧系统中电弧运动方式的示意图一；

图11b为本发明一种电器装置的灭弧系统中电弧运动方式的示意图二；

图11c为本发明一种电器装置的灭弧系统中电弧运动方式的示意图三；

图11d为本发明一种电器装置的灭弧系统中电弧运动方式的示意图四；

图12为本发明一种电器装置的灭弧系统中排气通道的出气口的示意图；

图13为现有技术中电器装置的灭弧系统的结构示意图；

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下：

如图1-13所示，本发明提供一种电器装置的灭弧系统，电器装置中设有触头系统和灭弧系统3；触头系统包括静触头52和动触头51，触头系统的周边设有灭弧系统3；灭弧系统3包括静触头引弧件6、动触头引弧件15、绝缘件、多个灭弧室和中间引弧件14；静触头52和动触头51之间的外周空间中设有多个灭弧室；静触头52上设有静触头引弧件6，与静触头引弧件6相邻设有一灭弧室，多个灭弧室中相邻的灭弧室之间设有中间引弧件14；灭弧室的周边设有绝缘件；与靠近动触头51一侧的灭弧室相邻设有动触头引弧件15。多个灭弧室沿动触头51与静触头52相对运动的方向堆叠。灭弧室中设有多层平行的栅片16；灭弧室中栅片16沿垂直于动触头51与静触头52相对运动的方向堆叠。相邻的灭弧室之间设有排气通道19，排气通道19靠近触头系统一端的截面积小于远离触头系统一端的截面积。栅片16之间设有的通道与排气通道19连通，栅片16之间的通道与排气通道19之间的夹角大于90度。中间引弧件14设于动触头51与静触头52相对运动形成的弧线的外侧。中间引弧件14的两端分别设于相邻的两个灭弧室的底部和顶部；排气通道19设有出气口，出气口上设有挡气阀门20。静触头引弧件6的一端与静触头52连接，静触头引弧件6的另一端设于与静触头52相邻的灭弧室的顶部。靠近动触头51一侧的灭弧室的底部设有动触头引弧件15。

为了便于理解本发明的思路，建立直角平面坐标系(如图1、图2)，明确本发明的空间位置。灭弧室的堆叠方式大致沿X轴方向，灭弧室中栅片16的堆叠方式大致沿Y轴方向，本发明中每片栅片倾斜放置，以便气流有倾斜向上的通道，便于排气，但堆叠方向也大致沿Y轴。另外，灭弧室的底部为栅片16堆叠方向靠近触头的一端，灭弧室的顶部为栅片16堆叠方向远离触头的一端。

实施例

如图1所示，一种直流电器装置的灭弧系统包括动触头组件1、静触头组件2、灭弧系统3、隔弧板4。动触头组件1包括动触头51、支持件、母线排；静触头组件2包括静触头52、母线排，静触头引弧件6；

如图2所示，灭弧系统3包括第一灭弧室7、第二灭弧室8、第三灭弧室9，第一绝缘件10、第二绝缘件11、第三绝缘件12、第四绝缘件13，中间引弧件14，动触头引弧件15；

如图4所示，静触头引弧件6包括引弧板一61、引弧导轨一62、弧角一63，整个静触头引弧件6大致呈U形结构，弧角一63相对引弧导轨一62有一个折弯部，引弧导轨一62靠近引弧板一61处有一个向动触头引弧板15的折弯凸出部；

如图5所示，中间引弧件14包括引弧板二142、引弧导轨二141、弧角二143，引弧板二142有一折弯结构以形成上部的灭弧栅片和下部的电弧转移栅片，两片栅片连接以便电弧转移，弧角二143相对于引弧导轨二141有一个折弯部；

如图6所示，动触头引弧件15包括引弧板三151、引弧连接片152，弧角三153相对引弧板三151有一个折弯，以便接近灭弧室栅片16，引弧板三151相对靠近动触头51，用来接应电弧弧根。引弧连接片152与动触头51的电路短接，实现等电位。

如图7所示，灭弧栅片16具有偏向一侧向纵深延伸的引弧槽162，引弧槽162设置有引弧槽边163；灭弧栅片的两侧边具有安装凸台161。

如图8所示，灭弧系统内部安装方式：

灭弧系统3中灭弧栅片16沿着电弧前进的方向堆叠，三个灭弧室按动触头运动方向堆叠。在灭弧栅片16堆叠方向上，静触头引弧件6的引弧导轨一62面对第一灭弧室7的引弧槽162的一侧，把静触头引弧件6的弧角一63送到第一灭弧室7顶部；动触头引弧件15的引弧板三151桥接动触头51上的弧根，折弯的弧角三153进入第三灭弧室9的底部，把电弧弧根转移至第三灭弧室9。

中间引弧件14桥接两个灭弧室，如第一中间引弧件17的的引弧板二142深入第一灭弧室7的底部，弧角二143深入第二灭弧室8的顶部，实现桥接第一和第二灭弧室；另一个第二中间引弧件18的引弧板二142深入第二灭弧室8的底部，弧角二143深入第三灭弧室9的顶部，实现桥接第二和第三灭弧室。其中中间引弧件的引弧导轨二141从引弧板二142延伸以逐渐减小与灭弧栅片的间隙桥接至弧角二143(如图9所示)，引弧导轨二141和下部的灭弧栅片16引弧槽边163之间的间隙大于引弧导轨二141和上部的灭弧栅片16引弧槽边163之间的间隙，以便引弧导轨二141把弧根导引到最上面的灭弧栅片16。

引弧导轨二141大致面对引弧槽162的中部位置，引弧槽162的宽度W1大于引弧导轨二141的宽度W2，具体来讲：

D3＝(W1-W2)/2，D3大于引弧导轨二141和上部的灭弧栅片16引弧槽边163之间的间隙，防止电弧未被导引至最上部灭弧栅片16，而与下面灭弧栅片16之间击穿短路。

如图10所示，相邻灭弧室之间具有绝缘件，以便两个灭弧室在指定的部位绝缘，使电弧沿着中间引弧件14的导引路径桥接，防止两个灭弧室之间提前击穿。具体来讲，中间引弧件14的引弧板二142深入第一灭弧室7，同时参与电弧的切割和电弧的转移，第二绝缘件11把引弧导轨二142和弧角二143与第一灭弧室7隔离，这样电弧只能通过第一中间引弧件17使第一和第二灭弧室桥接。第三绝缘件12如第二绝缘件11的方式隔离了第二灭弧室8和第三灭弧室9。

在灭弧室中，由于电弧在形成和运动过程中，会产生大量的高温气体和带电粒子，为了防止损害电器装置内部的零部件，需要在灭弧系统3中设置排气通道19，来泄放气体。在现有技术中，灭弧栅片大致以触头系统分断的方向堆叠，因此灭弧栅片之间的间隙自然而然形成了排气的通道(如图13所示的现有技术)。在本发明的灭弧室中，灭弧栅片16之间的间隙面对绝缘件，因此不利于气体的排放，因此在绝缘件与灭弧栅片之间具有间隙，以形成排气通道19，其中下部灭弧栅片16与绝缘件之间的距离小于上部灭弧栅片16与绝缘件之间的距离，形成截面类似漏斗形的排气通道，这样下部窄小的通道中气流速度V1大于上部宽大的通道中气流速度V2，下部气流对于上部气流的推动作用加速了气流流动，如图10中第二灭弧室8所示。

结合图11a至11d来说明本发明的电弧运动方式。电弧a1首先在动触头51和静触头52之间产生，由于静触头引弧件6与静触头52电气连接，因此运动中的电弧首先从静触头52转移到静触头引弧件6上，随着动触头51的运动，电弧首先靠近第一中间引弧件17的引弧板二142，电弧跳转到引弧板二142上，使得第一灭弧室7中形成两个电极，即静触头引弧件6的弧角一63和第一中间引弧件17的引弧板二142，使得第一灭弧室7中的灭弧栅片16被击穿形成短弧柱，由于动触头51的继续运动，使得其与第一中间引弧件17的引弧板二142之间的形成另一段电弧a2，即原来的电弧a1形成了第一灭弧室7内的部分a11和灭弧室外的部分a2；随着动触头51的运动并逐渐靠近第二中间引弧件18，电弧跳转到第二中间引弧件18的引弧板二142上，在第二灭弧室8中形成两个电极，即第一中间引弧件17的弧角二143和第二中间引弧件18的引弧板二142，使得第二灭弧室8中的灭弧栅片16被击穿形成短弧柱，由于动触头51的继续运动，使得其与第二中间引弧件18的引弧板二142之间的形成另一段电弧a3，即原来的电弧a2形成了第二灭弧室8内的部分a21和灭弧室外的部分a3；随着动触头51运动到动触头引弧件15附近，动触头51上电弧弧根转移到动触头引弧件15上，在第三灭弧室9中形成两个电极，即第二中间引弧件18的弧角二143和动触头引弧件15的弧角三153上，由于动触头引弧件15的引弧连接片152与连接端子电气连接，因此电弧电流经过引弧连接片152到连接端子，而不经过动触头，使得电弧a3完成进入第三灭弧室9形成电弧a31，从而实现了电弧在三个灭弧室中串联。

另外，如图12所示，在每个排气通道19的出气口设置有挡气阀门20，挡气阀门20具有一定的弹性，在气体压力较小时，阀门20处于关闭状态，当气体聚集到一定程度，阀门20被推开，促使气体快速排开泄放。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种电器装置的灭弧系统，电器装置中设有触头系统和灭弧系统；触头系统包括静触头和动触头，触头系统的周边设有灭弧系统；其特征在于：灭弧系统包括静触头引弧件、动触头引弧件、绝缘件、多个灭弧室和中间引弧件；静触头和动触头之间的外周空间中设有多个灭弧室；静触头上设有静触头引弧件，与静触头引弧件相邻设有一灭弧室，多个灭弧室中相邻的灭弧室之间设有中间引弧件；灭弧室的周边设有绝缘件；与靠近动触头一侧的灭弧室相邻设有动触头引弧件。

2.如权利要求1所述的一种电器装置的灭弧系统，其特征在于：所述多个灭弧室沿动触头与静触头相对运动的方向堆叠。

3.如权利要求2所述的一种电器装置的灭弧系统，其特征在于：所述灭弧室中设有多层平行的栅片；灭弧室中栅片沿垂直于动触头与静触头相对运动的方向堆叠。

4.如权利要求3所述的一种电器装置的灭弧系统，其特征在于：相邻的所述灭弧室之间设有排气通道，排气通道靠近触头系统一端的截面积小于远离触头系统一端的截面积。

5.如权利要求4所述的一种电器装置的灭弧系统，其特征在于：所述栅片之间设有的通道与排气通道连通，栅片之间的通道与排气通道之间的夹角大于90度。

6.如权利要求5所述的一种电器装置的灭弧系统，其特征在于：所述中间引弧件设于动触头与静触头相对运动形成的弧线的外侧。

7.如权利要求6所述的一种电器装置的灭弧系统，其特征在于：所述中间引弧件的两端分别设于相邻的两个灭弧室的底部和顶部。

8.如权利要求7所述的一种电器装置的灭弧系统，其特征在于：所述排气通道设有出气口，出气口上设有挡气阀门。

9.如权利要求8所述的一种电器装置的灭弧系统，其特征在于：所述静触头引弧件的一端与静触头连接，静触头引弧件的另一端设于与静触头相邻的灭弧室的顶部。

10.如权利要求9所述的一种电器装置的灭弧系统，其特征在于：靠近动触头一侧的所述灭弧室的底部设有动触头引弧件。

Images