CN219303589U - 一种多栅片灭弧系统及断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多栅片灭弧系统及断路器，通过将多片栅片的灭弧室分为上下两个栅片组，在两个栅片组之间布置开口背向动静触头区域的U形引弧栅片，当电弧接触U形引弧栅片后，U形引弧栅片内部的电流会驱使上下两个弧根均向灭弧室栅片的切割部分方向运动，从而分别加速上下两段电弧进入两个金属栅片组，显著提升电弧电压，可应用于交流微型断路器的限流需求和直流微型断路器的高电压、大电流分断需求，对塑壳断路器、框架断路器以及接触器等低压开关电器也有性能提升作用。

Description

一种多栅片灭弧系统及断路器

技术领域

本实用新型属于低压电器技术领域，具体涉一种多栅片灭弧系统及断路器。

背景技术

微型断路器是终端用电的重要控制和保护元件，包括直流和交流两种，交流微型断路器一般都有限流分断的要求，限流系数是其性能评价的一个重要指标；而对于直流微型断路器而言，因直流电流没有自然过零点，因此直流微型断路器一般通过足够数量的金属栅片切割电弧，产生足够的电弧电压，将直流电流强迫过零，将电弧分断。

因此，对于交流微型断路器和直流微型断路器而言，提升电弧电压都是非常重要的。然而，对于微型断路器而言，要提升电弧电压，一个最直接有效的方法就是将金属栅片的数量增多，但这又会加大电弧进入栅片并被切割为短弧的难度。

电弧是热等离子体的一种，包括温度极高、导电的特性，因此可以利用电磁场和气流场来控制电弧在灭弧室内的运动与形态。现有技术通常包括优化导电回路结构、增加导磁体、增加产气材料以及优化气流通道等方式，但这些手段主要对电弧作用的区域为电弧进入栅片前的跑弧区，而电弧进入栅片后的区域一般涉及比较少。现有技术针对电弧进入栅片区域的控制，一般通过涉及栅片开口结构、出气结构等。当栅片数量显著增多后，现有技术对电弧进入栅片的作用将受到限制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多栅片灭弧系统及断路器，以克服现有技术中增多灭弧室金属栅片数量带来的电弧进入栅片并被切割的难度增大问题。

一种多栅片灭弧系统，包括动触头、静触头、动跑弧道和金属栅片组；

所述动触头与静触头相对设置，动触头相对静触头可做相对运动，用于负载电流的导通与分断；

所述金属栅片组包括U形引弧栅片、第一栅片组、第二栅片组，所述U形引弧栅片位于所述第一栅片组、第二栅片组之间且叠加布置，所述第一栅片组的另一端与所述动跑弧道相邻，所述第二栅片组的另一端与所述静触头的跑弧道相邻，所述第一栅片组、第二栅片组均包括多片相互间隔且平行的金属栅片。

优选的，所述U形引弧栅片包括引弧部、第一驱弧部和第二驱弧部，所述引弧部朝向所述动触头和静触头所在方向，所述第一驱弧部与第二栅片组远离所述动跑弧道的一端相邻且平行，所述第二驱弧部与第二栅片组远离静弧根停滞区的一端相邻且平行。

优选的，第一栅片组用于切割电弧的栅片长度大于等于第二栅片组用于切割电弧的栅片长度。

优选的，静触头包括静接触点、静引弧角、静跑弧道和静弧根停滞区；静接触点、静引弧角、静驱弧部和静弧根停滞区沿动触头和静触头的接触区域向金属栅片组的方向依次设置。

优选的，静弧根停滞区的宽度大于静引弧角和静跑弧道的宽度。

优选的，动跑弧道包括动引弧角、动驱弧部和动弧根停滞驱，动引弧角、动驱弧部和动弧根停滞驱沿动触头向金属栅片组的方向依次设置。

优选的，动引弧角靠近所述动触头，所述动弧根停滞驱的宽度大于所述动引弧角、动驱弧部的宽度。

优选的，U形引弧栅片的引弧部与动触头之间的距离小于第一栅片组与动触头之间的距离。

优选的，U形引弧栅片的引弧部与动触头之间的距离小于第二栅片组与动触头之间的距离。

一种断路器，包括上述多栅片灭弧系统。

与现有技术相比，本实用新型包括以下有益的技术效果：

本实用新型一种多栅片灭弧系统，通过将多片栅片的灭弧室分为上下两个栅片组，在两个栅片组之间布置开口背向动静触头区域的U形引弧栅片，当电弧接触U形引弧栅片后，U形引弧栅片内部的电流会驱使上下两个弧根均向灭弧室栅片的切割部分方向运动，从而分别加速上下两段电弧进入两个金属栅片组，显著提升电弧电压，可应用于交流微型断路器的限流需求和直流微型断路器的高电压、大电流分断需求，对塑壳断路器、框架断路器以及接触器等低压开关电器也有性能提升作用。

利用开口方向背向动静触头区域的U形引弧栅片来驱使电弧弧柱区域的电弧向栅片切割部分运动，当电弧接触U形引弧栅片、并有电流通过U形引弧栅片时，U形栅片内部电流产生的磁场对上下两个电弧的弧根均会产生向U形开口方向的洛伦兹力作用，同时，动驱弧部电流产生的磁场对动弧根产生的洛伦兹力、静驱弧部电流产生的磁场对静弧根产生的洛伦兹力均与U形栅片电流对两个弧根产生的洛伦兹力方向相同。换言之，电弧在动驱弧部、静驱弧部、U形栅片两个面上产生的4个弧根，分别驱使两段电弧向灭弧室的上下两个栅片组切割部分运动，从而尽可能多地使栅片切割电弧，提供更高的电弧电压。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的第一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型的第一实施例的多栅片组布局结构示意图；

图3为本实用新型的第一实施例的U形引弧栅片结构示意图；

图4为本实用新型的静触头结构示意图；

图5为本实用新型的第二实施例的结构示意图；

图6为现有技术中一种电流流向时平板栅片切割电弧弧根受力示意图；

图7为现有技术中另一种电流流向时平板栅片切割电弧弧根受力示意图；

图8为本实用新型的一种电流流向时U形引弧栅片电弧弧根受力示意图；

图9为本实用新型的另一种电流流向时U形引弧栅片电弧弧根受力示意图。

其中：1.动触头；2.静触头；21.静接触点；22.静引弧角；23.静跑弧道；24.静弧根停滞区；3.动跑弧道；31.动引弧角；32.动驱弧部；33.动弧根停滞驱；4.金属栅片组；41.U形引弧栅片；411.U形引弧栅片引弧部；412.U形引弧栅片第一驱弧部；413.U形引弧栅片第二驱弧部；42.第一栅片组；43.第二栅片组。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“包括”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

请参阅图1，本实用新型公开了一种多栅片灭弧系统，包括动触头1、静触头2、动跑弧道3和金属栅片组4；

动触头1与静触头2相对间隔设置，动触头1相对静触头2可做相对运动，用于负载电流的导通与分断；

在本实用新型的一种实施例中，请参阅图2，金属栅片组4包括U形引弧栅片41、第一栅片组42和第二栅片组43，U形引弧栅片41位于第一栅片组42、第二栅片组43之间且叠加间隔布置，即U形引弧栅片41位于第一栅片组42一端，间隔设置；U形引弧栅片41位于第二栅片组43一端，两者间隔设置；第一栅片组42的另一端与动跑弧道3相邻且间隔设置，第二栅片组43的另一端与静触头2的跑弧道3相邻且间隔设置，第一栅片组42和第二栅片组43均包括多片相互间隔且平行的金属栅片。

请参阅图3，U形引弧栅片41包括引弧部411、第一驱弧部412和第二驱弧部413，引弧部411朝向动触头1和静触头2所在方向，第一驱弧部412与第二栅片组43远离动跑弧道3的一端相邻且平行，第二驱弧部413与第二栅片组43远离静弧根停滞区24的一端相邻且平行。

第一栅片组42用于切割电弧的栅片长度大于等于第二栅片组43用于切割电弧的栅片长度，即第一栅片组42的栅片更早接触和切割电弧。

请参阅图4，静触头2包括静接触点21、静引弧角22、静跑弧道23和静弧根停滞区24；静接触点21、静引弧角22、静驱弧部23和静弧根停滞区24沿动触头1和静触头2的接触区域向金属栅片组4的方向依次设置，静弧根停滞区24的宽度大于静引弧角22和静跑弧道23的宽度。

动跑弧道3包括动引弧角31、动驱弧部32和动弧根停滞驱33，动引弧角31、动驱弧部32和动弧根停滞驱33沿动触头1向金属栅片组4的方向依次设置，动引弧角31靠近动触头1，动弧根停滞驱33的宽度大于动引弧角31和动驱弧部32的宽度。

在本实用新型的另一种实施例中，请参阅图5，U形引弧栅片41的引弧部411与动触头1之间的距离小于第一栅片组42与动触头1之间的距离；U形引弧栅片41的引弧部411与动触头1之间的距离小于第二栅片组43与动触头1之间的距离。

请参阅图6和图7，图6和图7为现有技术中通常采用的平板形栅片切割电弧切割时，平板栅片上的弧根以及动驱弧部、静驱弧部上的弧根在电流磁场作用下受到的洛伦兹力，其中，图6所示为电弧电流方向从动驱弧部流向静驱弧部，图7所示为电弧电流方向从动驱弧部流向静驱弧部，根据左手定则，静驱弧部流通的电流所产生的磁场会驱动静驱弧部上的弧根向图示角度的左侧运动，动驱弧部流通的电流所产生的磁场会驱动动驱弧部上的弧根向图示角度的左侧运动，而平板栅片上下两个弧根会在平板栅片内部电流产生的磁场作用下向相反的方向运动，从而导致上下两段电弧运动方向不同，无法达到几个弧根均向左运动的目的，影响电弧进入栅片。该现象在图6和图7均会存在，与电流的流向无关。

相比之下，本实用新型公开的方案工作原理如下：请参阅图8和图9，图8和图9为本实用新型的U形引弧栅片切割电弧切割时，U形引弧栅片上的弧根以及动驱弧部、静驱弧部上的弧根在电流磁场作用下受到的洛伦兹力，其中，图8所示为电弧电流方向从动驱弧部流向静驱弧部，图9所示为电弧电流方向从动驱弧部流向静驱弧部。动驱弧部和静驱弧部上的弧根受力与图6、图7类似，该处电弧弧根都会受到向左的洛伦兹力作用。而与平板形栅片不同的是，U形引弧栅片上的电流都会与电弧弧根的右侧，根据左手定则，U形引弧栅片内的电流产生的磁场无论对第一驱弧部上的弧根还是对第二驱弧部上的弧根，均会产生向左的洛伦兹力，因此，在本实用新型提供的方案中，U形引弧栅片上下的两个弧根以及动驱弧部、静驱弧部上的弧根在各自电流产生的磁场作用下，都会受到向左方向的洛伦兹力作用，促使两端电弧向上下两个金属栅片组的切割部分运动。

本实用新型还提供一种微型断路器，该断路器包括上述的任意一种灭弧系统。

综上所述，本实用新型提供的一种多栅片灭弧系统，通过两个金属栅片组中间加入U形引弧栅片的结构，将多栅片灭弧室分层引弧，充分利用弧根部分电流电磁驱弧的作用，可有效解决现有技术中灭弧室金属栅片数量增多带来的电弧进入栅片并被切割的难度增大的问题。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多栅片灭弧系统，其特征在于，包括动触头(1)、静触头(2)、动跑弧道(3)和金属栅片组(4)；

所述动触头(1)与静触头(2)相对设置，动触头(1)相对静触头(2)可做相对运动，用于负载电流的导通与分断；

所述金属栅片组(4)包括U形引弧栅片(41)、第一栅片组(42)、第二栅片组(43)，所述U形引弧栅片(41)位于所述第一栅片组(42)、第二栅片组(43)之间且叠加布置，所述第一栅片组(42)的另一端与所述动跑弧道(3)相邻，所述第二栅片组(43)的另一端与所述静触头(2)的跑弧道(3)相邻，所述第一栅片组(42)、第二栅片组(43)均包括多片相互间隔且平行的金属栅片。

2.根据权利要求1所述的一种多栅片灭弧系统，其特征在于，所述U形引弧栅片(41)包括引弧部(411)、第一驱弧部(412)和第二驱弧部(413)，所述引弧部(411)朝向所述动触头(1)和静触头(2)所在方向，所述第一驱弧部(412)与第二栅片组(43)远离所述动跑弧道(3)的一端相邻且平行，所述第二驱弧部(413)与第二栅片组(43)远离静弧根停滞区(24)的一端相邻且平行。

3.根据权利要求2所述的一种多栅片灭弧系统，其特征在于，第一栅片组(42)用于切割电弧的栅片长度大于等于第二栅片组(43)用于切割电弧的栅片长度。

4.根据权利要求1所述的一种多栅片灭弧系统，其特征在于，静触头(2)包括静接触点(21)、静引弧角(22)、静跑弧道(23)和静弧根停滞区(24)；静接触点(21)、静引弧角(22)、静跑弧道(23)和静弧根停滞区(24)沿动触头(1)和静触头(2)的接触区域向金属栅片组(4)的方向依次设置。

5.根据权利要求4所述的一种多栅片灭弧系统，其特征在于，静弧根停滞区(24)的宽度大于静引弧角(22)和静跑弧道(23)的宽度。

6.根据权利要求1所述的一种多栅片灭弧系统，其特征在于，动跑弧道(3)包括动引弧角(31)、动驱弧部(32)和动弧根停滞驱(33)，动引弧角(31)、动驱弧部(32)和动弧根停滞驱(33)沿动触头(1)向金属栅片组(4)的方向依次设置。

7.根据权利要求6所述的一种多栅片灭弧系统，其特征在于，动引弧角(31)靠近所述动触头(1)，所述动弧根停滞驱(33)的宽度大于所述动引弧角(31)、动驱弧部(32)的宽度。

8.根据权利要求1所述的一种多栅片灭弧系统，其特征在于，U形引弧栅片(41)的引弧部(411)与动触头(1)之间的距离小于第一栅片组(42)与动触头(1)之间的距离。

9.根据权利要求1所述的一种多栅片灭弧系统，其特征在于，U形引弧栅片(41)的引弧部(411)与动触头(1)之间的距离小于第二栅片组(43)与动触头(1)之间的距离。

10.一种断路器，其特征在于，包括如权利要求1～9任意一项所述的一种多栅片灭弧系统。

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