CN219778735U - 用于开关装置的旁路灭弧装置及开关装置 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供了一种用于开关装置的旁路灭弧装置及开关装置。该旁路灭弧装置包括引弧部，布置在开关装置内，并且与开关装置在电源侧的第一触头的间隔距离被布置为使得在开关装置的关断期间能够在第一触头与引弧部之间形成电弧；输出部，被布置为与开关装置在负载侧的第二触头分隔开间隔距离，以由此允许在开关装置的关断期间在电源侧和负载侧之间形成经由旁路灭弧装置的电弧回路；以及阻抗部，被布置在引弧部和输出部之间，以通过至少增大引弧部和输出部之间的阻抗来消耗电弧的能量。由此，可以快速消灭开关装置在关断时产生的电弧。

Description

用于开关装置的旁路灭弧装置及开关装置

技术领域

本公开的示例实施例总体涉及灭弧的技术领域，特别地涉及一种用于开关装置的旁路灭弧装置及开关装置。

背景技术

开关装置在关断电源时，动触头与静触头分离，动触头与静触头之间容易产生电弧。尤其对于直流电源，由于其没有自然过零点，因此产生的电弧存在时间长，电弧的温度较高，易灼伤开关装置的触头，影响开关装置的有效使用。

发明内容

在本公开的第一方面，提供了一种用于开关装置的旁路灭弧装置。该旁路灭弧装置包括引弧部，布置在开关装置内，并且与开关装置在电源侧的第一触头的间隔距离被布置为使得在开关装置的关断期间能够在第一触头与引弧部之间形成电弧；输出部，被布置为与开关装置在负载侧的第二触头分隔开间隔距离，以由此允许在开关装置的关断期间在电源侧和负载侧之间形成经由旁路灭弧装置的电弧回路；以及阻抗部，被布置在引弧部和输出部之间，以通过至少增大引弧部和输出部之间的阻抗来消耗电弧的能量。

在一些实施例中，间隔距离小于在开关装置的关断期间第一触头或第二触头中静触点和动触点之间的距离。

在一些实施例中，阻抗部包括曲折结构，以通过延长引弧部和输出部之间的导体的有效长度而增大阻抗。

在一些实施例中，阻抗部的截面积小于旁路灭弧装置的其他部分的截面积，以通过减小引弧部和输出部之间的导体的截面积而增大阻抗。

在一些实施例中，阻抗部的材料的电阻率大于旁路灭弧装置的其他部分的电阻率。

在一些实施例中，负载部包括耦合在引弧部和输出部之间的电阻器。

在一些实施例中，阻抗部的阻抗在2Ω～10Ω的范围内。

在一些实施例中，阻抗部包括电阻-电容电路。

在一些实施例中，还包括：弯折部，布置在引弧部和/或输出部与阻抗部之间。

在本公开的第二方面，提供了一种开关装置。该装置包括：电源侧；负载侧；以及上述旁路灭弧装置，布置在电源侧和负载侧之间。

在一些实施例中，还包括：灭弧室，邻近引弧部或输出部布置。

通过以上布置，使开关装置关断时，产生于开关装置电源侧的电弧被吸引到引弧部与第一触头的静触点之间，电弧电流流经阻抗部和输出部，从而电弧能量被阻抗部内的电阻消耗，加速电弧的消灭。

应当理解，本内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键特征或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述而变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了本公开的实施例的旁路灭弧装置安装在开关装置内部的结构示意图；

图2示出了本公开实施例的旁路灭弧装置中阻抗部包括电阻器的结构示意图；以及

图3示出了本公开实施例的旁路灭弧装置中阻抗部包括曲折结构的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中示出了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

在本公开的实施例的描述中，术语“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”。术语“基于”应当理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”或“该实施例”应当理解为“至少一个实施例”。术语“一些实施例”应当理解为“至少一些实施例”。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。术语“第一”、“第二”等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

如前文所提及的，开关装置在闭合和关断过程中容易产生电弧，电弧容易对触头以及开关装置的内部造成不良影响。传统的灭弧手段包括：快速拉长电弧，或用气吹冷却电弧，使电弧电阻增大，从而增大电弧本身的压降，使外加电压不足以维持电弧。传统的方案中还有采用许多平行排列的栅片的方案。栅片将长电弧分为短弧，以使外加电压不足以维持多个短弧的阴极压降，从而加速电弧消灭。

然而以上灭弧手段体积占用较大，难以适用于一些结构紧凑的开关装置中，同时结构复杂，生产成本以及安装成本较高。此外，上述灭弧手段在消灭直流电弧方面作用有限。

根据本公开实施例提供的一种用于开关装置的旁路灭弧装置，其利用引弧部从开关装置电源侧的触头上吸引电弧，并通过增大引弧部和输出部之间的阻抗，从而使电弧能量被阻抗部内的电阻消耗，来由此加速电弧的消灭。根据本公开实施例的旁路灭弧装置，结构简单，不仅可以预装在新生产的开关装置中，同时也可以对传统的开关装置进行改造，以减少开关装置被电弧烧蚀的情况，延长开关装置的使用寿命。

根据本公开实施例提供的一种用于开关装置1的旁路灭弧装置，图1示出了本公开的实施例的旁路灭弧装置安装在开关装置内部的结构示意图。如图1所示，总体上，根据本公开实施例的旁路灭弧装置包括引弧部4、阻抗部5以及输出部6。阻抗部5的两端分别与引弧部4和输出部6耦合并电连接。引弧部4靠近开关装置1的电源侧设置，以使得开关装置1在关断时产生于电源侧触头的电弧被吸引到引弧部4上，随后电弧电流通过引弧部4、阻抗部5、输出部6所形成的电弧回路输出至开关装置1的负载侧。电弧的能量在流经阻抗部5时，电弧的能量被阻抗部5内部的电阻所消耗，从而加速了电弧消灭。

在一些实施例中，开关装置1可以为双断点形式，包括位于开关装置1电源侧的第一触头11。第一触头11包括动触点3a和静触点2a，静触点2a与电源连接。引弧部4靠近第一触头11的静触点2a和动触点3a布置。

引弧部4与第一触头11的静触点2a之间留有间隔距离，间隔距离小于开关装置1完成关断后，静触点2a与动触点3a之间的距离(即，动触点3a完成断开动作后与静触点2a的距离)。更具体地说，当开关装置1关断时，动触点3a在一段时间内由与静触点2a接触的初始位置运动至远离静触点2a的终止位置，并保持在终止位置上。此时引弧部4与静触点2a之间的距离小于动触点3a位于终止位置时，动触点3a与静触点2a的距离。

在动触点3a由初始位置运动之终止位置的过程中，动触点3a还会经过一临界位置。动触点3a在到达临界位置之前，间隔距离大于动触点3a与静触点2a之间的距离；动触点3a在临界位置时，间隔距离等于动触点3a与静触点2a的距离；随着动触点3a由临界位置向终止位置运动时，间隔距离小于动触点3a与静触点2a的距离；从而引弧部4与静触点2a的电气间隙小于静触点2a与动触点3a的电气间隙。此外，动触点3a与引弧部4之间的间隙被设置为不大于2mm。以此方式，开关装置1在关断过程中，电弧会从静触头与动触头之间跃迁至静触点2a与引弧部4之间。

旁路灭弧装置的输出部6邻近开关装置1的负载侧的第二触头12布置，输出部6与开关装置1第二触头12之间同样保持有间隔距离。

具体来说，在双断点开关装置1中，第二触头12包括动触点3b与静触点2b，其中第二触头12的动触点3b与第一触头11的动触点3a电连接，并且两个动触点3a、3b在开关装置1关断时同步运动。第二触头12的静触点2b与开关装置1的负载侧连接。输出部6与第二触头12的静触点2b之间保留的间隔距离，便于电弧击穿，从而允许在开关装置1的关断期间，在电源侧和负载侧之间形成经由旁路灭弧装置的电弧回路，以由此利用阻抗部的高阻抗来快速消灭电弧。输出部6与第二触头12间隔距离的布置和引弧部4与第一触头11的布置类似，在此不再赘述。

应当理解的是，上文中所提到的旁路灭弧装置应用在双断点开关装置内的示例只是示意性的，并不旨在限制本公开的保护范围。根据本公开实施例的旁路灭弧装置同样也可以设置于单断点的开关装置1内，从而提高开关装置的灭弧性能，提高通断能力。旁路灭弧装置设置在单断点的开关装置中的方式与上文中提到的设置在双断点开关装置的方式是类似的，在下文中将不再分别赘述。

如图1所示，在一些实施例中，开关装置1位于电源侧的静触点2a上还耦合有导流板21。导流板21与静触点2a电连接。导流板21远离静触点2a的一端向引弧部4背离第一触头11的动触点3a的一侧弯曲。导流板21的设置，进一步地减小了静触点2a与引弧部4的电气间隙。动触点3a在远离静触点2a时，电弧更容易从动触点3a与静触点2a之间跳跃至引弧部4与导流板21之间。

在一些实施中，开关装置1还包括灭弧室8，灭弧室8由多片栅板平行排列而成。灭弧室8设置在导流板21远离静触点2a的一端，并且灭弧室8位于引弧部4与导流板21之间。产生于静触点2a与动触点3a之间的电弧在被吸引到导流板21与引弧部4之间后，电弧还可以沿导流板21的弯曲方向进一步的被引导至灭弧室8，电弧进入灭弧室8后，电弧被栅板分隔成多段短弧，从而加速了电弧的消灭。

在另一些实施例中，开关装置1的负载侧，同样可以设置有灭弧室8。灭弧室8被布置在负载侧静触点2b的导流板21与输出部6之间，从而灭弧室8还可以对产生于负载侧静触点2b的导流板21与输出部6之间的电弧进行消灭。

如前文中所提到的，在开关装置关断过程中，在电源侧和负载侧之间经由根据本公开实施例的旁路灭弧装置的电弧回路能够快速消耗电弧。具体而言，电弧电流在具有高阻抗的阻抗部5能够被快速消耗。在一些实施例中，增大阻抗部5的阻抗可以通过在阻抗部5布置电阻器51实现。图2示出了本公开实施例的旁路灭弧装置中阻抗部包括有电阻器的结构示意图。如图2所示，在一些实施例中，阻抗部5包括电阻器51。一个或多个电阻器51被耦合在引弧部4与输出部6之间。以此方式，可以方便地调整阻抗部5的阻抗。当然，应当理解的是，电阻器51的数目以及设置方式并不限于图2中所示的数目和方式。一个或多个电阻器51可以通过任意适当的方式串联或者并联在引弧部4和输出部6之间。

在一些实施例中，替代地或附加地，增大阻抗部5的阻抗也可以通过改变阻抗部5的排布方式来实现。例如，改变阻抗部5的排布方式可以包括增大阻抗部5的有效长度。图3示出了本公开实施例的旁路灭弧装置中的阻抗部5包括能够增大阻抗部5的有效长度的曲折结构的示意图。如图3所示，在一些实施例中，阻抗部5包括曲折结构52。曲折结构52可以是采用一个或多个“S”字形结构连续排布的结构。以此方式，可以在不增加引弧部4和输出部6之间的距离的情况下增加引弧部4和输出部6的导体的有效长度，从而来增大引弧部4和输出部6之间的导体的阻抗。在一些实施例中，曲折结构可以采用冲压等方式来形成。在这样的实施例中，整个旁路灭弧装置可以是一体成型的。

当然，应当理解的是，上述关于通过曲折结构来增大阻抗部5的有效长度的实施例只是示意性的，并不旨在现在本公开的保护范围。只要能够增大阻抗部5的有效长度而增大其阻抗，任意适当的结构或者方式也是可能的。例如，在一些实施例中，增大阻抗部5的有效长度也可以使引弧部4和输出部6之间的导体采用涡状线或螺旋线排布的结构。在一些实施例中，引弧部4和输出部6之间的导体也可以采用无规则排布的结构。总之，通过这种排布方式，能够在不增大阻抗部5额外的空间占用的前提下，可以尽可能的延长引弧部4与输出部6之间的导体的有效长度，从而增大阻抗。此外，在一些实施例中，增大阻抗部5的阻抗还可以使阻抗部5的截面积小于旁路灭弧装置的其他部分的截面积的方式来实现。

在一些实施例中，替代地或者附加地，增大阻抗部5的阻抗还可以通过选择具有更大电阻率的材料实现。例如，在一些实施例中，可以在引弧部4和输出部6之间焊接电阻率较大的金属丝，来增大引弧部4和输出部6之间的阻抗。应当说明的是，对于上述增大阻抗部5的阻抗的方式而言，即，使用电阻器、增大有效长度、减小截面积以及采用高电阻率的材料等方式，可以采用这些方式中的一种来增大阻抗，也可以采用这些方式中的多种的组合来增大阻抗。例如，在一些实施例中，阻抗部5可以选择高电阻率材料的同时，采用曲折结构52的布置，以进一步增大阻抗部5的阻抗。

阻抗部5的阻抗应控制在一合理范围内，以避免阻抗过大导致的电流难以在旁路灭弧装置内流通，还应当避免电阻过小，导致阻抗部5对电弧能量能力降低。在一些实施例中，阻抗部5的电阻控制在2-10欧姆(Ω)之间。

在一些实施例中，阻抗部5还可以是同时包含了电阻器51和电容器的电路，电阻器51与电容器在阻抗部5内以适当的方式电连接。通过引入RC电路，利用电容器的充电吸收和电阻器的耗能，能够尽快消弱电弧能量，降低温度，减小触点熔化粘接的可能。

返回如图1所示，在一些实施例中，旁路灭弧装置还可以包括弯折部7，弯折部7布置在引弧部4和/或输出部6与阻抗部5之间，弯折部7将引弧部4或输出部6与阻抗部5耦合连接。弯折部7可以是具有塑性形变能力的金属材质，从而用户可以通过折弯弯折部7，从而调整引弧部4和/或输出部6与对应第一触头11或第二触头12的相对位置。以此方式，提高了旁路灭弧装置安装在不同规格的开关装置1内的便捷性。

在一些实施例中，旁路灭弧装置整体上可以是如图所示的M形形状。当然，应当理解的是，为了能够适应开关装置1内部的结构和空间布局，旁路灭弧装置的形状不限于此。在一些替代的实施例中，旁路灭弧装置也可以是U型，或者是其他任意适当的形状。旁路灭弧装置可以直接通过螺栓、卡扣以及弹性力紧配合等方式可拆卸地耦合在开关装置1内部。在一些替代的实施例中，旁路灭弧装置也可以通过粘接，焊接等形式固定的耦合在开关装置1内。

以上已经描述了本公开的各实现，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所公开的各实现。在不偏离所说明的各实现的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实现的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文公开的各个实现方式。

Claims (11)

1.一种用于开关装置的旁路灭弧装置，其特征在于，包括：

引弧部(4)，布置在所述开关装置(1)内，并且与所述开关装置(1)在电源侧的第一触头(11)的间隔距离被布置为使得在所述开关装置(1)的关断期间能够在所述第一触头与所述引弧部(4)之间形成电弧；

输出部(6)，被布置为与所述开关装置(1)在负载侧的第二触头(12)分隔开所述间隔距离，以由此允许在所述开关装置(1)的关断期间在所述电源侧和所述负载侧之间形成经由所述旁路灭弧装置的电弧回路；以及

阻抗部(5)，被布置在所述引弧部(4)和所述输出部(6)之间，以通过至少增大所述引弧部(4)和所述输出部(6)之间的阻抗来消耗所述电弧的能量。

2.根据权利要求1所述的旁路灭弧装置，其特征在于，所述间隔距离小于在所述开关装置(1)的关断期间所述第一触头(11)或所述第二触头(12)中静触点(2a，2b)和动触点(3a，3b)之间的距离。

3.根据权利要求1所述的旁路灭弧装置，其特征在于，所述阻抗部(5)包括曲折结构(52)，以通过延长所述引弧部(4)和所述输出部(6)之间的导体的有效长度而增大所述阻抗。

4.根据权利要求1所述的旁路灭弧装置，其特征在于，所述阻抗部(5)的截面积小于所述旁路灭弧装置的其他部分的截面积，以通过减小所述引弧部(4)和所述输出部(6)之间的导体的截面积而增大所述阻抗。

5.根据权利要求1所述的旁路灭弧装置，其特征在于，所述阻抗部(5)的材料的电阻率大于所述旁路灭弧装置的其他部分的电阻率。

6.根据权利要求1所述的旁路灭弧装置，其特征在于，所述阻抗部包括耦合在所述引弧部(4)和所述输出部(6)之间的电阻器(51)。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的旁路灭弧装置，其特征在于，所述阻抗部的所述阻抗在2Ω～10Ω的范围内。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的旁路灭弧装置，其特征在于，所述阻抗部(5)包括电阻-电容(RC)电路。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的旁路灭弧装置，其特征在于，还包括：

弯折部(7)，布置在所述引弧部(4)和/或所述输出部(6)与所述阻抗部(5)之间。

10.一种开关装置，其特征在于，包括：

电源侧；

负载侧；以及

根据权利要求1-9中任一项所述的旁路灭弧装置，布置在所述电源侧和所述负载侧之间。

11.根据权利要求10所述的开关装置，其特征在于，还包括：

灭弧室，邻近所述旁路灭弧装置的引弧部(4)或输出部(6)布置。