CN219832465U - 一种dc1500v无极性磁吹灭弧式直流隔离开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种DC1500V无极性磁吹灭弧式直流隔离开关，包括灭弧片，灭弧片设有多个且“U”型设置，多个灭弧片堆叠设置且整体形成扇环型，相邻的灭弧片之间等距设有间隙；隔弧板，隔弧板设为扇环型且设有两个；永磁体，永磁体设为扇环型，永磁体的内弧面设为N极，外弧面设为S极；其中，多个灭弧片均设在两个隔弧板之间，永磁体设在灭弧片的“U”型槽内，永磁体的N极朝向灭弧片的开口方向设置，隔弧板、永磁体以及多个灭弧片堆叠后形成扇环型的圆心均在同一直线上且与动触头机构转动的轴心重合。本实用新型的有益效果为：有效的提高了灭弧的效果以及速度，并且能有效的减小动触头机构转动时的开距，从而减小无极性直流隔离开关整体的体积，降低了成本。

Description

一种DC1500V无极性磁吹灭弧式直流隔离开关

技术领域

本实用新型涉及隔离开关技术领域，特别涉及一种DC1500V无极性磁吹灭弧式直流隔离开关。

背景技术

隔离开关是开关电器中常用的一种电器，是在电路中起隔离作用。当直流隔离开关分断时，会在动静触头之间产生电弧，电弧带来的大量的热量和产生空气电离子，如果电弧在动静触头之间停留时间过长久很可能烧损直流隔离开关触头甚至引起弧光短路炸毁开关，这就需要尽快熄弧处理。目前直流隔离开关常见做法是在静触头与动触头的接触区下方设有灭弧栅片，产生的电弧离开触头区域进入灭弧栅片进行灭弧。近年来，随着一次能源的变革以及高功率密度供能的需求，直流电网在新能源接入、城市配网建设、数据中心、船舶等领域获得了蓬勃发展，电压等级从低压发展到了高压，短路开断电流高达上百千安，对直流开断技术和开关装备提出了新的需求，对于大容量直流开断来说，直流电流没有自然过零点，直流回路存在着电感(线路、负荷)，系统电感及未释放的能量将会在断口之间产生过电压，极易引起直流开关断口的击穿，从而使电弧重燃，不能及时的熄灭电弧会给开关造成破坏甚至烧毁开关。

中国专利2021220895147公开了一种灭弧室，其包括相对设置的两块隔弧板以及设置在两块隔弧板之间的多块灭弧栅片，所有灭弧栅片由灭弧室的入口向出口方向成辐射状间隔排布；所述灭弧室还包括整体呈弧形结构的进弧沟道，进弧沟道包括由灭弧室的入口向出口方向依次相连的沟道入口段、沟道中间段和沟道末尾段，沟道入口段为喇叭形结构，其小口端与沟道中间段相连，沟道中间段的宽度恒定，沟道末尾段包括并排设置的两个V形沟道。导电装置包括导电装置壳体以及设置在导电装置壳体内且配合使用的触头系统和灭弧室，触头系统包括枢转设置在导电装置壳体上的动触头机构和与动触头机构配合对的静触头，操作机构与动触头机构驱动相连以驱动其转动，使动触头机构与静触头闭合或断开。进一步的，所述动触头机构包括枢转设置的触头支持以及插置在触头支持上且两端凸出在触头支持的径向两端外侧的动触头组件，两个静触头设置在动触头机构两侧分别与动触头机构的两端配合；所述灭弧室包括分别设置在触头系统两侧的两个灭弧室。所述灭弧室还包括永磁体，永磁体设置在灭弧室的出口外侧，两个永磁体分别设置在两个灭弧室的靠近静触头的一端处，或者，两个永磁体设置在两个灭弧室的中部且偏向灭弧室远离其对应的静触头的一端。

上述专利中动触头机构与静触头闭合或断开时产生的电弧会受到永磁体产生磁场的作用所导致的洛伦兹力，从而使电弧偏向灭弧室内，根据洛伦兹力方程F＝q(E+v×B)，F是洛伦兹力，q是带电粒子的电荷量，E是电场强度，v是带电粒子的速度，B是磁感应强度，因此磁感应强度越大电弧所受到的洛伦兹力也就越强，从而能使电弧快速的向灭弧室内的灭弧栅片底部偏移，通过灭弧栅片对电弧进行分割，使其更加快速的被熄灭；但由于永磁体被设置在灭弧室的出口外侧，其与动触头机构之间有一定的距离，因此永磁体作用在电弧上的磁感应强度会因为距离以及灭弧栅片的影响所降低，当电路中突然发生过载时，上述专利中的灭弧室难以有效的快速进行灭弧，其灭弧效果就会变差，容易导致隔离开关烧毁。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种DC1500V无极性磁吹灭弧式直流隔离开关，以解决上述问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种DC1500V无极性磁吹灭弧式直流隔离开关，包括壳体、设在壳体内的动触头机构以及相配合的两个静触头、灭弧室，所述灭弧室包括：

灭弧片，所述灭弧片设有多个且“U”型设置，多个所述灭弧片堆叠设置且整体形成扇环型，相邻的所述灭弧片之间等距设有间隙；

隔弧板，所述隔弧板设为扇环型且设有两个；

永磁体，所述永磁体设为扇环型，所述永磁体的内弧面设为N极，外弧面设为S极；

其中，多个所述灭弧片均设在两个所述隔弧板之间，所述永磁体设在灭弧片的“U”型槽内，所述永磁体的N极朝向灭弧片的开口方向设置，所述隔弧板、永磁体以及多个所述灭弧片堆叠后形成扇环型的圆心均在同一直线上且与动触头机构转动的轴心重合。

通过采用上述技术方案，永磁体安装在灭弧片的“U”型槽内，使其更加靠近动触头机构转动时与静触头闭合或断开时产生的电弧，使作用在电弧上的磁感应强度更高，从而提高对电弧的洛伦兹力，使电弧快速向灭弧片的左侧或者右侧进行偏移，从而对电弧进行分割，根据附图12中可知在电压1612.3V、电流1.670KA的情况下，在进行接通与分断时灭弧室内的燃弧时间仅有3.71ms，说明在高电压、高电流的情况下灭弧室能在3.71ms内完成灭弧，有效的提高了灭弧的效果以及速度，并且能有效的减小动触头机构转动时的开距，从而减小无极性直流隔离开关整体的体积，降低了成本；当无极性直流隔离开关正向接电时，左侧的静触头接负极，右侧的静触头接正极，此时电弧的电流方向沿着动触头机构的运动方向大致向上，根据左手定则，此时电弧受到一个垂直于磁感线且向右的力，使得电弧向灭弧片的右侧发生偏移，被灭弧片右侧的侧边部进行分割，隔弧板能有效的将电弧限制在侧边部之间，使电弧沿着侧边部向右后方移动，从而实现灭弧；当无极性直流隔离开关反向接电时，左侧的静触头接正极，右侧的静触头接负极，此时电弧的电流方向沿着动触头机构的运动方向大致向下，根据左手定则，此时电弧受到一个垂直于磁感线且向左的力，使得电弧向灭弧片的左侧发生偏移，被灭弧片左侧的侧边部进行分割，隔弧板能有效的将电弧限制在侧边部之间，使电弧沿着侧边部向左后方移动，控制电弧的熄灭路径，从而提高灭弧的效果；因此无论直流隔离开关的接线方向是正接还是反接，灭弧室均能有效的对电弧进行灭弧，使接线更加的方便，且灭弧效果较好。

本实用新型进一步设置为：所述灭弧室还包括：

绝缘架，所述绝缘架设为扇环型，所述绝缘架的外弧面与多个所述灭弧片组成的内壁相对应，所述绝缘架上开设有供永磁体安装的凹槽；

其中，所述绝缘架通过壳体夹紧固定安装在灭弧片的“U”型槽内，所述绝缘架的内弧面与灭弧片的开口两侧形成供动触头机构转动经过的灭弧空间。

通过采用上述技术方案，永磁体通过绝缘架固定安装在灭弧片内，使永磁体在灭弧片内更加的稳定。

本实用新型进一步设置为：所述灭弧片包括：

底部；

侧边部，所述侧边部设有两个且对称的设在底部的同一侧上，所述侧边部包括引入部和引出部，所述引入部的内侧设有第一斜面，所述引入部宽度较大的一端与引出部连接，所述引出部的外侧远离引入部的一端设有第二斜面；

其中，所述引出部远离引入部的一端与底部连接，所述绝缘架的两侧卡接在两个所述侧边部的引出部之间，所述绝缘架的外弧面与底部的内侧抵触连接。

通过采用上述技术方案，能使灭弧片的开口处喇叭状设置，使得电弧能更好的进入到灭弧片内，并且控制电弧熄灭的路径，提高灭弧的效果。

本实用新型进一步设置为：上下相邻的所述引入部宽度较小的一端之间的间距设为1.5mm-2.5mm。

通过采用上述技术方案，既能有效的控制灭弧片堆叠后整体的体积大小，减小了隔离开关的体积，降低生产成本，还能保证灭弧的效果。

本实用新型进一步设置为：最上侧的所述灭弧片与最下侧的所述灭弧片之间的夹角设为25°-45°。

通过采用上述技术方案，既能较好的控制电弧在灭弧片之间熄灭的路径，还能减小灭弧片堆叠后整体的体积大小，减小了隔离开关的体积，降低生产成本。

本实用新型进一步设置为：所述隔弧板铆压固定在引入部的外侧上。

通过采用上述技术方案，使隔弧板能有效的将进入到引入部之间的电弧熄灭路径进行控制，从而提高灭弧的效果。

本实用新型进一步设置为：所述引入部的长度与引出部的长度比值为2-2.5：1。

通过采用上述技术方案，能使有效的对电弧熄灭路径进行控制，保证了灭弧的效果。

本实用新型进一步设置为：所述引入部的第一斜面的夹角设为70°-80°。

通过采用上述技术方案，既能使电弧高效的进入到灭弧片内，还能使灭弧片有效的对电弧进行分割，提高了灭弧的效果。

本实用新型进一步设置为：所述隔弧板的上下端面分别突出于最上侧的灭弧片以及最下侧的灭弧片，所述永磁体的上下端面分别凸出于最上侧的灭弧片以及最下侧的灭弧片。

通过采用上述技术方案，既能有效的将电弧完全限制在灭弧片内，还能使永磁体对电弧的作用效果更好，提高灭弧的效果。

本实用新型进一步设置为：还包括：

集气腔，所述集气腔设在壳体内；

排气孔，所述排气孔开设在壳体上；

其中，所述集气腔通过排气孔与外部连通，所述静触头上设有伸入至灭弧室内的引弧角。

通过采用上述技术方案，当电弧产生时，灭弧室产生的气体会在集气腔内滞留并对电弧形成气压，助熄电弧，并在电弧熄灭后，气体通过排气孔排出，通过排气孔能有效的将隔离开关内产生的气压排出，避免隔离开关发生爆炸，同时静触头上的引弧角能有效的将电弧引入至灭弧室中，从而对电弧进行引导提高灭弧的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型具体实施方式结构立体图；

图2为本实用新型具体实施方式内部结构示意图；

图3为本实用新型具体实施方式结构剖视图；

图4为本实用新型具体实施方式灭弧室的结构示意图；

图5为本实用新型具体实施方式灭弧室的爆炸图；

图6为本实用新型具体实施方式灭弧片的结构示意图；

图7为本实用新型具体实施方式灭弧室的结构侧视图；

图8为本实用新型具体实施方式中正向接电时电弧在灭弧室内的受力状态示意图；

图9为本实用新型具体实施方式中正向接电时电弧在永磁体的磁力作用下的受力状态二维示意图；

图10为本实用新型具体实施方式中反向接电时电弧在灭弧室内的受力状态示意图；

图11为本实用新型具体实施方式中反向接电时电弧在永磁体的磁力作用下的受力状态二维示意图；

图12为本实用新型试验记录波形图；

图13为本实用新型接通与分断能力的试验示波图。

具体实施方式

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-图13所示，本实用新型公开了一种DC1500V无极性磁吹灭弧式直流隔离开关，包括壳体1、设在壳体1内的动触头机构2以及相配合的两个静触头3、灭弧室4，所述灭弧室4包括：

灭弧片40，所述灭弧片40设有多个且“U”型设置，多个所述灭弧片40堆叠设置且整体形成扇环型，相邻的所述灭弧片40之间等距设有间隙；

隔弧板41，所述隔弧板41设为扇环型且设有两个；

永磁体42，所述永磁体42设为扇环型，所述永磁体42的内弧面设为N极，外弧面设为S极；

其中，多个所述灭弧片40均设在两个所述隔弧板41之间，所述永磁体42设在灭弧片40的“U”型槽内，所述永磁体42的N极朝向灭弧片40的开口方向设置，所述隔弧板41、永磁体42以及多个所述灭弧片40堆叠后形成扇环型的圆心均在同一直线上且与动触头机构2转动的轴心重合。

通过采用上述技术方案，永磁体42安装在灭弧片40的“U”型槽内，使其更加靠近动触头机构2转动时与静触头3闭合或断开时产生的电弧，使作用在电弧上的磁感应强度更高，从而提高对电弧的洛伦兹力，使电弧快速向灭弧片40的左侧或者右侧进行偏移，从而对电弧进行分割，根据附图12中可知在电压1612.3V、电流1.670KA的情况下，在进行接通与分断时灭弧室4内的燃弧时间仅有3.71ms，说明在高电压、高电流的情况下灭弧室4能在3.71ms内完成灭弧，有效的提高了灭弧的效果以及速度，并且能有效的减小动触头机构2转动时的开距，从而减小无极性直流隔离开关整体的体积，降低了成本；当无极性直流隔离开关正向接电时，左侧的静触头3接负极，右侧的静触头3接正极，此时电弧的电流方向沿着动触头机构2的运动方向大致向上，根据左手定则，此时电弧受到一个垂直于磁感线且向右的力，使得电弧向灭弧片40的右侧发生偏移，被灭弧片40右侧的侧边部401进行分割，隔弧板41能有效的将电弧限制在侧边部401之间，使电弧沿着侧边部401向右后方移动，从而实现灭弧；当无极性直流隔离开关反向接电时，左侧的静触头3接正极，右侧的静触头3接负极，此时电弧的电流方向沿着动触头机构2的运动方向大致向下，根据左手定则，此时电弧受到一个垂直于磁感线且向左的力，使得电弧向灭弧片40的左侧发生偏移，被灭弧片40左侧的侧边部401进行分割，隔弧板41能有效的将电弧限制在侧边部401之间，使电弧沿着侧边部401向左后方移动，控制电弧的熄灭路径，从而提高灭弧的效果；因此无论直流隔离开关的接线方向是正接还是反接，灭弧室4均能有效的对电弧进行灭弧，使接线更加的方便，且灭弧效果较好。

在本实用新型实施例中，所述灭弧室4还包括：

绝缘架43，所述绝缘架43设为扇环型，所述绝缘架43的外弧面与多个所述灭弧片40组成的内壁相对应，所述绝缘架43上开设有供永磁体42安装的凹槽430；

其中，所述绝缘架43通过壳体1夹紧固定安装在灭弧片40的“U”型槽内，所述绝缘架43的内弧面与灭弧片40的开口两侧形成供动触头机构2转动经过的灭弧空间44。

通过采用上述技术方案，永磁体42通过绝缘架43固定安装在灭弧片40内，使永磁体42在灭弧片40内更加的稳定。

在本实用新型实施例中，所述灭弧片40包括：

底部400；

侧边部401，所述侧边部401设有两个且对称的设在底部400的同一侧上，所述侧边部401包括引入部4010和引出部4011，所述引入部4010的内侧设有第一斜面4012，所述引入部4010宽度较大的一端与引出部4011连接，所述引出部4011的外侧远离引入部4010的一端设有第二斜面4013；

其中，所述引出部4011远离引入部4010的一端与底部400连接，所述绝缘架43的两侧卡接在两个所述侧边部401的引出部4011之间，所述绝缘架43的外弧面与底部400的内侧抵触连接。

通过采用上述技术方案，能使灭弧片40的开口处喇叭状设置，使得电弧能更好的进入到灭弧片40内，并且控制电弧熄灭的路径，提高灭弧的效果。

在本实用新型实施例中，上下相邻的所述引入部4010宽度较小的一端之间的间距d设为1.5mm-2.5mm。

通过采用上述技术方案，既能有效的控制灭弧片40堆叠后整体的体积大小，减小了隔离开关的体积，降低生产成本，还能保证灭弧的效果。

在本实用新型实施例中，最上侧的所述灭弧片40与最下侧的所述灭弧片40之间的夹角α设为25°-45°。

通过采用上述技术方案，既能较好的控制电弧在灭弧片40之间熄灭的路径，还能减小灭弧片40堆叠后整体的体积大小，减小了隔离开关的体积，降低生产成本。

在本实用新型实施例中，所述隔弧板41铆压固定在引入部4010的外侧上。

通过采用上述技术方案，使隔弧板41能有效的将进入到引入部4010之间的电弧熄灭路径进行控制，从而提高灭弧的效果。

在本实用新型实施例中，所述引入部4010的长度L1与引出部4011的长度L2比值为2-2.5：1。

通过采用上述技术方案，能使有效的对电弧熄灭路径进行控制，保证了灭弧的效果。

在本实用新型实施例中，所述引入部4010的第一斜面4012的夹角β设为70°-80°。

通过采用上述技术方案，既能使电弧高效的进入到灭弧片40内，还能使灭弧片40有效的对电弧进行分割，提高了灭弧的效果。

在本实用新型实施例中，所述隔弧板41的上下端面分别突出于最上侧的灭弧片40以及最下侧的灭弧片40，所述永磁体42的上下端面分别凸出于最上侧的灭弧片40以及最下侧的灭弧片40。

通过采用上述技术方案，既能有效的将电弧完全限制在灭弧片40内，还能使永磁体42对电弧的作用效果更好，提高灭弧的效果。

在本实用新型实施例中，还包括：

集气腔14，所述集气腔14设在壳体1内；

排气孔5，所述排气孔5开设在壳体1上；

其中，所述集气腔14通过排气孔5与外部连通，所述静触头3上设有伸入至灭弧室4内的引弧角30。

通过采用上述技术方案，当电弧产生时，灭弧室产生的气体会在集气腔14内滞留并对电弧形成气压，助熄电弧，并在电弧熄灭后，气体通过排气孔5排出，通过排气孔5能有效的将隔离开关内产生的气压排出，避免隔离开关发生爆炸，同时静触头3上的引弧角30能有效的将电弧引入至灭弧室中，从而对电弧进行引导提高灭弧的效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种DC1500V无极性磁吹灭弧式直流隔离开关，包括壳体(1)、设在壳体(1)内的动触头机构(2)以及相配合的两个静触头(3)、灭弧室(4)，其特征在于，所述灭弧室(4)包括：

灭弧片(40)，所述灭弧片(40)设有多个且“U”型设置，多个所述灭弧片(40)堆叠设置且整体形成扇环型，相邻的所述灭弧片(40)之间等距设有间隙；

隔弧板(41)，所述隔弧板(41)设为扇环型且设有两个；

永磁体(42)，所述永磁体(42)设为扇环型，所述永磁体(42)的内弧面设为N极，外弧面设为S极；

其中，多个所述灭弧片(40)均设在两个所述隔弧板(41)之间，所述永磁体(42)设在灭弧片(40)的“U”型槽内，所述永磁体(42)的N极朝向灭弧片(40)的开口方向设置，所述隔弧板(41)、永磁体(42)以及多个所述灭弧片(40)堆叠后形成扇环型的圆心均在同一直线上且与动触头机构(2)转动的轴心重合。

2.根据权利要求1所述的一种DC1500V无极性磁吹灭弧式直流隔离开关，其特征在于，所述灭弧室(4)还包括：

绝缘架(43)，所述绝缘架(43)设为扇环型，所述绝缘架(43)的外弧面与多个所述灭弧片(40)组成的内壁相对应，所述绝缘架(43)上开设有供永磁体(42)安装的凹槽(430)；

其中，所述绝缘架(43)通过壳体(1)夹紧固定安装在灭弧片(40)的“U”型槽内，所述绝缘架(43)的内弧面与灭弧片(40)的开口两侧形成供动触头机构(2)转动经过的灭弧空间(44)。

3.根据权利要求2所述的一种DC1500V无极性磁吹灭弧式直流隔离开关，其特征在于，所述灭弧片(40)包括：

底部(400)；

侧边部(401)，所述侧边部(401)设有两个且对称的设在底部(400)的同一侧上，所述侧边部(401)包括引入部(4010)和引出部(4011)，所述引入部(4010)的内侧设有第一斜面(4012)，所述引入部(4010)宽度较大的一端与引出部(4011)连接，所述引出部(4011)的外侧远离引入部(4010)的一端设有第二斜面(4013)；

其中，所述引出部(4011)远离引入部(4010)的一端与底部(400)连接，所述绝缘架(43)的两侧卡接在两个所述侧边部(401)的引出部(4011)之间，所述绝缘架(43)的外弧面与底部(400)的内侧抵触连接。

4.根据权利要求3所述的一种DC1500V无极性磁吹灭弧式直流隔离开关，其特征在于，上下相邻的所述引入部(4010)宽度较小的一端之间的间距(d)设为1.5mm-2.5mm。

5.根据权利要求3所述的一种DC1500V无极性磁吹灭弧式直流隔离开关，其特征在于，最上侧的所述灭弧片(40)与最下侧的所述灭弧片(40)之间的夹角(α)设为25°-45°。

6.根据权利要求3所述的一种DC1500V无极性磁吹灭弧式直流隔离开关，其特征在于，所述隔弧板(41)铆压固定在引入部(4010)的外侧上。

7.根据权利要求3所述的一种DC1500V无极性磁吹灭弧式直流隔离开关，其特征在于，所述引入部(4010)的长度(L1)与引出部(4011)的长度(L2)比值为2-2.5：1。

8.根据权利要求3所述的一种DC1500V无极性磁吹灭弧式直流隔离开关，其特征在于，所述引入部(4010)的第一斜面(4012)的夹角(β)设为70°-80°。

9.根据权利要求1所述的一种DC1500V无极性磁吹灭弧式直流隔离开关，其特征在于，所述隔弧板(41)的上下端面分别突出于最上侧的灭弧片(40)以及最下侧的灭弧片(40)，所述永磁体(42)的上下端面分别凸出于最上侧的灭弧片(40)以及最下侧的灭弧片(40)。

10.根据权利要求1所述的一种DC1500V无极性磁吹灭弧式直流隔离开关，其特征在于，还包括：

集气腔(14)，所述集气腔(14)设在壳体(1)内；

排气孔(5)，所述排气孔(5)开设在壳体(1)上；

其中，所述集气腔(14)通过排气孔(5)与外部连通，所述静触头(3)上设有伸入至灭弧室(4)内的引弧角(30)。