CN219040388U - 一种断路器的动触头及断路器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种断路器的动触头，动触头上设置有动触头接触面和引弧面；引弧面设置在动触头接触面朝向断路器的引弧板的延伸方向上；引弧面用于在分闸时，引导电弧从动触头接触面向引弧面移动，以在提高电弧电压后熄灭电弧。根据本申请实施例，能够高效快速的分断电流，熄灭电弧。

Description

一种断路器的动触头及断路器

技术领域

本申请实施例涉及低压电器技术，尤其涉及一种断路器的动触头及断路器。

背景技术

随着社会的发展，光伏发电越来越常见，光伏发电以及光伏储能中需要大量用到直流产品，如直流断路器。而直流电流与交流电流相比没有电流过零点特性，因此直流断路器无法像交流断路器利用电流过零点这一特性来熄灭电弧，直流断路器仅通过灭弧室来熄灭电弧。

通用的直流断路器是在动静触头至灭弧室区域设置上下永磁片，利用磁吹将电弧引至灭弧室，来达到熄灭电弧的目的。但这种设计，客户在接线时必须区分正极、负极；若电源方向接反，电弧会向灭弧室相反的方向运动，进而烧坏操作机构，同时电弧也会一直存在于动静触头之间不能熄灭，甚至引燃线路造成火灾。

但是此种类型的直流断路器有极性，不能满足光伏及储能对直流断路器无极性的需求。而传统的无极性直流断路器只是简单的把永磁体改为普通铁片，当直流断路器接入直流电源后，在分断额定电流以及低于额定电流的小能量电流时异常困难，存在燃弧时间较长的情况，会导致直流断路器的寿命大幅度降低，在电弧一直无法熄灭时，直流断路器还可能会被引燃，造成火灾。

实用新型内容

鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种断路器的动触头及断路器，能够高效快速的分断电流。

根据本申请实施例的第一方面，提供了一种断路器的动触头，动触头上设置有动触头接触面和引弧面；引弧面设置在动触头接触面朝向断路器的引弧板的延伸方向上；引弧面用于在分闸时，引导电弧从动触头接触面向引弧面移动，以在提高电弧电压后熄灭电弧。

通过上述方案，在动触头接触面的延伸方向上设置引弧面，可以引导电弧从动触头接触面向引弧面移动，在电弧不断移动的过程中，由于电弧所在区域逐渐增大，因此可以提高电弧电压，对于小能量电弧，当电弧在引弧面移动到一定程度时熄灭电弧，达到高效快速的分断电流的目的。

在一些实施例中，引弧面为斜面，斜面向远离断路器的静触头的方向倾斜。

通过上述方案，将引弧面设置为向远离断路器的静触头的方向倾斜的斜面，可以引导电弧向远离静触头的方向移动，避免损伤静触头。

在一些实施例中，斜面的尾部为圆弧形状，圆弧的直径范围是大于或等于0.2毫米，且小于或等于0.8毫米。

通过上述方案，通过将斜面的尾部设置为圆弧形状，并将圆弧的直径设置为0.2毫米至0.8毫米，可以在保证成功引弧的同时，避免斜面的尾部在高温时被烧掉。

在一些实施例中，引弧面为圆弧面，圆弧面向远离断路器的静触头的方向倾斜。

通过上述方案，将引弧面设置为向远离断路器的静触头的方向倾斜的圆弧面，可以引导电弧向远离静触头的方向移动，避免损伤静触头。

在一些实施例中，圆弧面的尾部为圆弧形状，圆弧的直径范围是大于或等于0.2毫米，且小于或等于0.8毫米。

通过上述方案，通过将圆弧面的尾部设置为圆弧形状，并将圆弧的直径设置为0.2毫米至0.8毫米，可以在保证成功引弧的同时，避免圆弧面的尾部在高温时被烧掉。

在一些实施例中，在合闸状态，引弧面与静触头之间的夹角为大于或等于5度，且小于或等于30度。

通过上述方案，将引弧面与静触头在合闸状态下的夹角设置为5度至30度之间，可以避免在合闸时，引弧面与静触头发生干涉，导致动触头与静触头之间无法可靠接触，从而在保证引弧效果的同时提高断路器的可靠性，实现高效快速的分断电流。

在一些实施例中，在分闸状态，引弧面与静触头之间的夹角为大于或等于25度，且小于或等于60度。

通过上述方案，将引弧面与静触头在分闸状态下的夹角设置为25度至60度，可以在不浪费断路器内部空间的同时，保证引弧效果，以实现高效快速的分断电流。

根据本申请实施例的第二方面，还提供一种断路器，断路器包括如本申请实施例的第一方面中任一项的断路器的动触头。

通过上述方案，在断路器中设置上述动触头，可以实现断路器高效快速的分断电流的目的。

在一些实施例中，断路器为直流断路器。

上述说明仅是本申请实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有技术中断路器动触头的示意图；

图2是本申请实施例提供的断路器的动触头的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的断路器的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的断路器的动触头的工作原理示意图一；

图5是本申请实施例提供的断路器的动触头的工作原理示意图二；

图6是本申请实施例提供的断路器的动触头的工作原理示意图三；

图7是本申请实施例提供的断路器的动触头的工作原理示意图四；

图8是本申请实施例提供的断路器的动触头的工作原理示意图五；

图9是本申请实施例提供的断路器的动触头的工作原理示意图六；

图10是本申请实施例提供的断路器的动触头的工作原理示意图七。

附图标记说明：

1-动触头；11-动触头接触面；12-引弧面；13-尾部；14-引弧板；15-灭弧室。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

本申请的说明书和权利要求书及附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖而不排除其它的内容。单词“一”或“一个”并不排除存在多个。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语“实施例”并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的断路器的动触头的具体结构进行限定。例如，在本申请的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序，可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，机械结构的“相连”或“连接”可以是指物理上的连接，例如，物理上的连接可以是固定连接，例如通过固定件固定连接，例如通过螺丝、螺栓或其它固定件固定连接；物理上的连接也可以是可拆卸连接，例如相互卡接或卡合连接；物理上的连接也可以是一体地连接，例如，焊接、粘接或一体成型形成连接进行连接。电路结构的“相连”或“连接”除了可以是指物理上的连接，还可以是指电连接或信号连接，例如，可以是直接相连，即物理连接，也可以通过中间至少一个元件间接相连，只要达到电路相通即可，还可以是两个元件内部的连通；信号连接除了可以通过电路进行信号连接外，也可以是指通过媒体介质进行信号连接，例如，无线电波。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

直流断路器通常是在动静触头至灭弧室区域设置上下永磁片，利用磁吹将电弧引至灭弧室，来达到熄灭电弧的目的；但是此种类型直流断路器有极性，不能满足光伏及储能对直流无极性的需求。传统无极性直流断路器只是简单的把永磁体改为普通铁片，当直流断路器接入直流电源后，在没有故障的情况下，若负载需要切断电源，则需要人为的将直流断路器手柄由合闸状态改变为分闸状态，通常情况下，在断开前，直流断路器中的电流会小于或等于额定电流，而由于直流电源没有自然过零点，即使将手柄恢复至分闸位置，电弧仍会存在于动触点和静触点之间。如图1所示，现有技术中，动触头接触面11距离动触头的尾部很近，且动触头距离引弧板14相对较远，在分断额定电流，以及低于额定电流的小电流时异常困难，存在两种情况，一种情况是燃弧时间较长，会使得直流断路器的电气寿命大幅度降低，另一种情况是电弧一直无法熄灭，这会引燃直流断路器，甚至引燃线路造成火灾。传统方式只适用于低电压需求，不能满足市场对于更高电压的需求。

基于此，本申请实施例对断路器的动触头的结构进行了改进，来解决直流断路器分断额定电流以及小于额定电流的小电流的问题。下面将结合附图对本申请实施例提供的断路器的动触头的结构进行详细说明。

图2是本申请实施例提供的断路器的动触头正面的结构示意图。图3是本申请实施例提供的断路器的结构示意图。如图2及图3所示，本实施例提供的断路器的动触头1上设置有动触头接触面11和引弧面12；引弧面12设置在动触头接触面11朝向断路器的引弧板的延伸方向上；引弧面12用于在分闸时，引导电弧从动触头接触面11向引弧面12移动，以在提高电弧电压后熄灭电弧。

其中，动触头接触面11用于在合闸时与断路器的静触头接触，以形成电流通路，在分闸时与断路器的静触头分开，以断开电流通路。

在本实施例中，考虑到电弧电压较小时，更容易在同一导体上移动的特质，将引弧面12与动触头接触面11一体成型设计，也就是说，引弧面12和动触头接触面11是同一导体的不同导体表面，只是根据不同的功能进行命名，这样，可以使分断额定电流以及小于额定电流的小电流时产生的电弧更容易从动触头接触面11移动到引弧面12，以便于灭弧。

可选的，可以将引弧面12设计成不同的形状，例如，引弧面12可以设置为斜面或者圆弧面。可以理解的是，在实际应用中，可以根据需求将引弧面12设置为其他形状，本实施例对此不作具体限定。

示例性地，在引弧面12为斜面时，该斜面向远离断路器的静触头的方向倾斜，这样，可以引导电弧向远离静触头的方向移动，避免损伤静触头。

进一步地，可以将该斜面的尾部13设置为圆弧形状，且考虑到圆弧形状的直径太大会影响到引弧的效果，而直径太小又容易在高温时被烧掉，因此，本实施例中，将该圆弧的直径限制在大于或等于0.2毫米，且小于或等于0.8毫米的范围之内，这样，可以在保证成功引弧的同时，避免斜面的尾部13在高温时被烧掉。

示例性地，在引弧面12为圆弧面时，该圆弧面向远离断路器的静触头的方向倾斜，这样，可以引导电弧向远离静触头的方向移动，避免损伤静触头。

进一步地，圆弧面的尾部13可以设置为圆弧形状，且考虑到圆弧形状的直径太大会影响到引弧的效果，而直径太小又容易在高温时被烧掉，因此，本实施例中，将该圆弧的直径限制在大于或等于0.2毫米，且小于或等于0.8毫米的范围之内，以在保证成功引弧的同时，避免圆弧面的尾部13在高温时被烧掉。

随着断路器的使用，电弧会损伤动触头1和静触头的接触点，在合闸状态时，动触头1和静触头的接触点接触，动触头接触面11与静触头之间的距离相比于分闸状态更近一些，在本实施例中，为避免静触头与引弧面12在合闸状态下发生干扰，将引弧面12与静触头在合闸状态下的夹角设置为5度至30度之间，以达到避免在合闸时引弧面12与静触头发生干涉，导致的动触头1与静触头之间无法可靠接触的问题，从而能够在保证引弧效果的同时提高断路器的可靠性，实现高效快速的分断电流。

同样的，考虑到断路器的内部空间有限，将引弧面12与静触头在分闸状态下的夹角设置为25度至60度，可以在不浪费断路器内部空间的同时，保证引弧效果，以实现高效快速的分断电流。需要说明的是，在一些可行的实现方式中，如果断路器内部空间足够，引弧面12与静触头在分闸状态下的夹角也可以设置为大于60度，本实施例对此不做具体限定。

下面结合附图对本实施例的断路器的工作原理进行说明。具体的，在正常分断极低临界小电流时，例如4A大小的电流，在分断前断路器的电流很小，电弧能量也相对较小，此时电弧在同一导体上的移动会比移动到其他导体上更容易，也就是说，在磁吹的作用下电弧会从动触头接触面11向引弧面12移动，在不断移动的过程中，电弧所在区域不断增大，如图4所示，在近似相同能量条件下，可以提高电弧电压，当电弧在引弧面12移动到一定程度时可以被熄灭。

当电流进一步小幅度提升，电弧能量也相应提升，此时，电弧沿着动触头接触面11移动到引弧面12，例如移动到图4所示的位置时，还不能被熄灭，电弧继续沿着引弧面12移动，直至移动到引弧面12的尾部13，如图5所示的位置，此时电弧电压才大于电源电压，可以被熄灭，实现分断电路的目的。

但此时，电流还远远不能达到断路器的额定电流，在实际应用中，断路器分断此种情况的电路的概率也很大，此时，当电弧移动到如图5所示的位置时，虽然电弧电压有一定程度的提升，但是在分断电流也提升的情况下，电弧能量也增大了，此时由于引弧面12的尾部13的结构存在，电弧会向引弧面12的尾部13逐渐集中，并逐渐从引弧面12的尾部13向引弧板14移动，同理，电弧区域增大，距离也加长了，如图6所示，电弧电压进一步升高，大于电源电压后电弧被熄灭。

可以理解，当分断电流再大一些时，此时电弧能量已经提升到了一定程度，虽然不能与分断瞬时能量或者短路能量相提并论，但是已经不能靠简单的增大电弧区域、加长距离来熄灭电弧了，此时因分断电流增大，在各种铁磁材料的作用下，断路器中的磁场也有所增大，在磁吹以及气吹作用下，电弧沿着引弧板14的跑弧道区域，逐渐向灭弧室15方向直至移动进入灭弧室15，如图7及图8所示。电弧进入灭弧室15，会被灭弧室15分割成许多串联的短电弧，这样可以提升电弧电压，但此时的电狐电压仍然不足以熄灭电弧，随着电弧更加深入灭弧室15，如图9中所示，电弧电压高于电源电压，最终熄灭电弧，如图10所示。

由上述描述可知，本实施例的断路器，不论是分断小电流还是大电流，均可以实现熄灭电弧的目的。

本实施例提供的断路器的动触头，在动触头接触面的延伸方向上设置引弧面，可以引导电弧从动触头接触面向引弧面移动，在电弧不断移动的过程中，由于电弧所在区域逐渐增大，因此可以提高电弧电压，对于小能量电弧，当电弧在引弧面移动到一定程度时熄灭电弧，达到高效快速的分断电流的目的。

进一步地，本申请实施例还提供一种断路器，该断路器可以包括如上述实施例中所述的断路器的动触头。在一个例子中，该断路器可以为直流断路器。

通过上述方案，在断路器中设置上述动触头，可以实现断路器高效快速的分断电流的目的。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

以上，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种断路器的动触头，其特征在于，所述动触头上设置有动触头接触面和引弧面；所述引弧面设置在所述动触头接触面朝向断路器的引弧板的延伸方向上；

所述引弧面用于在分闸时，引导电弧从所述动触头接触面向所述引弧面移动，以在提高电弧电压后熄灭电弧。

2.根据权利要求1所述的断路器的动触头，其特征在于，所述引弧面为斜面，所述斜面向远离所述断路器的静触头的方向倾斜。

3.根据权利要求2所述的断路器的动触头，其特征在于，所述斜面的尾部为圆弧形状，所述圆弧的直径范围是大于或等于0.2毫米，且小于或等于0.8毫米。

4.根据权利要求1所述的断路器的动触头，其特征在于，所述引弧面为圆弧面，所述圆弧面向远离所述断路器的静触头的方向倾斜。

5.根据权利要求3所述的断路器的动触头，其特征在于，所述圆弧面的尾部为圆弧形状，所述圆弧的直径范围是大于或等于0.2毫米，且小于或等于0.8毫米。

6.根据权利要求2或4所述断路器的动触头，其特征在于，在合闸状态，所述引弧面与所述静触头之间的夹角为大于或等于5度，且小于或等于30度。

7.根据权利要求2或4所述的断路器的动触头，其特征在于，在分闸状态，所述引弧面与所述静触头之间的夹角为大于或等于25度，且小于或等于60度。

8.一种断路器，其特征在于，所述断路器包括如权利要求1至7中任一项所述的断路器的动触头。

9.根据权利要求8所述的断路器，其特征在于，所述断路器为直流断路器。

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