CN219958818U - 用于开关设备的灭弧装置及开关设备 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供了一种用于开关设备的灭弧装置及开关设备。灭弧装置包括：固定板，布置在开关设备的与静触头电连接的导弧板与动触头之间；以及引弧组件，耦合在固定板上并且被布置为从邻近导弧板的第一端延伸到邻近动触头的第二端，以适于将静触头和动触头之间的电弧以小于阈值的时间差分别从第一端和第二端吸引到引弧组件中，其中引弧组件包括相互间隔开的多片栅片，以将从第一端和第二端吸引到引弧组件中的电弧分隔成多段电弧，并且其中多片栅片中邻近动触头的第二栅片组沿动触头的运动方向彼此错开预定距离，以使得第二栅片组中的多片栅片呈阶梯状布置。通过该灭弧装置，可以使电弧同步地进入引弧组件的两端，提高灭弧效果。

Description

用于开关设备的灭弧装置及开关设备

技术领域

本公开的示例实施例总体涉及开关设备的技术领域，并且更特别地涉及用于开关设备的灭弧装置及开关设备。

背景技术

开关设备在关断电源时，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，易灼伤开关设备的触头，影响开关设备的有效使用。

实用新型内容

在本公开的第一方面，提供了一种用于开关设备的灭弧装置。该灭弧装置包括：固定板，布置在开关设备的与静触头电连接的导弧板与动触头之间；以及引弧组件，耦合在固定板上并且被布置为从邻近导弧板的第一端延伸到邻近动触头的第二端，以适于将静触头和动触头之间的电弧以小于阈值的时间差分别从第一端和第二端吸引到引弧组件中，其中引弧组件包括相互间隔开的多片栅片，以将从第一端和第二端吸引到引弧组件中的电弧分隔成多段电弧，并且其中多片栅片中邻近动触头的第二栅片组沿动触头的运动方向彼此错开预定距离，以使得第二栅片组中的多个栅片呈阶梯状布置。

在一些实施例中，多片栅片包括：第一栅片组，被布置在第一端，并且邻近静触头的导弧板；第二栅片组，被布置在第二端，并且邻近动触头，其中第二栅片组中的栅片垂直于第一栅片组中的栅片；以及第三栅片组，布置在第一栅片组和第二栅片组之间，并且第三栅片组中的多片栅片相互成非零角度布置，以在第一栅片组和第二栅片组提供过渡。

在一些实施例中，第一栅片组中的多个栅片被布置为平行于静触头的导弧板。

在一些实施例中，第一栅片组中的多片栅片的排列方向垂直于静触头的导弧板。

在一些实施例中，第二栅片组中的多片栅片相互平行设置。

在一些实施例中，第三栅片组中的多个栅片的相互邻近的栅片之间的距离大于阈值距离。

在一些实施例中，多片栅片中的每片栅片包括：本体，以及固定片，布置在本体朝向固定板的一侧，被配置为与固定板耦合。

在一些实施例中，固定板包括：固定槽，适于供固定片插入以将栅片与固定片耦合。

在一些实施例中，多片栅片中的每片栅片还包括：狭缝，布置在本体朝向动触头或静触头的一侧。

在一些实施例中，狭缝包括：缩口段，缩口段的宽度沿朝向本体的中心的方向逐渐变小；以及延伸段，被布置为沿预定宽度从缩口段朝向本体的中心的一侧延伸，并且包括位于远离缩口段的端部处的倒角部。

根据本公开的实施例的灭弧装置，其通过改变灭弧装置的总体形状以及与动静触头的布置关系，例如使得邻近动触头的一部分栅片(即，第二栅片组中的多个栅片)大致呈阶梯状布置以接近动触头，从而使得电弧可以以小于阈值(例如10ms或更小)的时间差从灭弧装置的两端分别进入灭弧装置。也就是说，电弧可以基本同时地从灭弧装置的两端分别进入灭弧装置，由此提高了灭弧装置对电弧的熄灭效率。另一方面，通过对灭弧装置整体结构的调整，也使得灭弧装置整体结构更加紧凑，从而可以应用于小体积的开关设备中。

在本公开的第二方面，提供了一种开关设备。该开关设备包括：动触头；静触头；以及根据前文中第一方面所提到的灭弧装置，靠近动触头与和静触头电连接的导弧板布置，适于在动触头与静触头断开时将产生于动触头与静触头之间的电弧吸引至灭弧装置内。

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安装有灭弧装置的开关设备的剖面示意图；以及

图2示出了本公开实施例的灭弧装置的整体结构示意图。

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。

如前文所简要提及的，为缩短电弧存在时间，传统的开关设备多设置有灭弧室。灭弧室包括多片相互平行且间隔布置的金属栅片。多片金属栅片沿金属栅片的法线方向排布，多片金属栅片的一端靠近动触头，另一端靠近耦合于静触头上的引弧板。当开关设备进行分断时，动触头向远离静触头的方向位移，此时电弧产生在动触头与静触头之间，电弧受到开关设备内磁场电动力等因素的影响而被吸引至灭弧室内，灭弧室内的多片金属栅片对电弧进行分割，加速了电弧的熄灭。

在这种开关设备中，在电弧被吸引至灭弧室期间，电弧靠近静触头的一端在引流板上移动并从静触头进入灭弧室。电弧靠近动触头的一端则在动触头上移动的同时还需要跨过灭弧室与动触头间隙，并跳跃至灭弧室内。由于电弧两端进入灭弧室时的移动速度、电弧的移动路程以及方式等存在差异，因此也导致了电弧的两端进入灭弧室的时间差较大，从而影响灭弧效率。此外，受到开关设备整体体积的限制，这种多片金属栅片沿金属栅片的法线方向排布的方式布置的灭弧室一般体积较小，从而允许布设的金属栅片的数量较少，从而电弧在灭弧室内熄灭的时间也较长。

本公开的实施例提出了一种用于开关设备的灭弧装置，其利用布置在开关设备的静触头和动触头附近的引弧组件吸引电弧，从而加快电弧的熄灭，引弧组件朝向静触头的一端与引弧组件朝向动触头的一端适于将电弧的两端以小于阈值(例如10ms或更小)的时间差(即，基本同步地)分别引入引弧组件内部，并通过引弧组件内多片间隔布置的栅片，将电弧分隔为多段，从而加速了电弧的消灭。在一些实施例中，阈值可以根据应用场景的需要而被合理地设置，例如，阈值可以为10ms、5ms或3ms等。

根据本公开实施例的灭弧装置中的多片栅片整体上大致呈L型布置在开关设备内。以此方式，能够在有限的空间内排布更多的栅片，从而提高了灭弧装置的灭弧效率。

图1示出了安装有灭弧装置的开关设备的剖面示意图。如图1所示，根据本公开实施例提出的一种用于开关设备的灭弧装置总体上包括固定板2和耦合在固定板2上的引弧组件3。引弧组件3的一端(下文中称为第一端34)靠近与静触头5电连接的导弧板51设置，另一端(下文中称为第二端35)位于动触头4背离静触头5的一侧并且靠近动触头4设置。当开关设备进行分闸操作时，开关设备的动触头4与静触头5分离，动触头4与静触头5之间产生电弧，电弧在开关设备内受到磁场电动力等因素的影响，被吸入引弧组件3内。在这期间，电弧从静触头5的导弧板51与动触头4分别向引弧组件3对应的第一端34与第二端35移动，电弧基本同步地(即，在不超过阈值的时间差内)分别从第一端34和第二端35进入引弧组件3中。

图2示出了灭弧装置的整体结构示意图。如图2所示，引弧组件3包括多片栅片1，多片栅片1间隔布置。根据栅片1在开关设备内的布置位置，多片栅片1可分为布置在引弧组件3的第一端34的第一栅片组31、布置在引弧组件3第二端的第二栅片组32以及布置在第一栅片组31与第二栅片组32之间的第三栅片组33。为了实现上述电弧同步进入引弧组件3的效果，多片栅片中的第二栅片组32被布置为沿动触头4的延伸方向彼此错开预定距离，来使得其中的多片栅片呈阶梯状布置。以此方式，引弧组件3的第二端35(即，第二栅片组32的端部)能够更加靠近动触头4，并由此保证了电弧能够基本同步从第一端34和第二端35分别进入引弧组件3来提高灭弧效果，这也将在下文中进一步阐述。

在一些实施例中，第一栅片组31邻近静触头5的导弧板51设置，从而电弧可以从靠近静触头5的一端通过导弧板51进入第一栅片组31。在一些实施例中，第一栅片组31内的每个栅片1被布置为平行于导弧板51。第一栅片组31的多个栅片1沿导弧板51的法线方向排布，即，多个栅片1的排列方向垂直于导弧板51所在平面。

如图1所示，在一些实施例中，第二栅片组32靠近动触头4设置。具体来说，第二栅片组32布置在动触头4执行合闸动作或分闸动作时的运动方向的一侧并且第二栅片组32还位于动触头4背离静触头5的一侧。当开关设备分断时，动触头4沿运动方向远离静触头5。在此期间，动触头4与第二栅片组32的间距逐渐变小。随着动触头4的继续运动，当动触头4与第二栅片组32的间距小于阈值时，位于动触头4上的电弧可以跨过动触头4与第二栅片组32的间隙并跳入第二栅片组32(即，引弧组件3的第二端)。以上所提到的动触头4与第二栅片组32的间隙指的是动触头4与第二栅片组32中最接近动触头4的栅片1的距离。第二栅片组32与动触头4的间距的阈值指的是允许电弧从动触头4跳至第二栅片组32的最大间隙距离。允许电弧从动触头4跳至第二栅片组32的最大间隙距离在实际中受到诸如开关设备所加载的电压以及空气的湿度等多方面的影响。在一些实施例中，允许电弧从动触头4跳至第二栅片组32的最大间隙距离可以是2mm或3mm等。

如图1所示，在一些实施例中，第二栅片组32的栅片1垂直于第一栅片组31的栅片1。在另一些实施例中，第二栅片组32中的多片栅片1沿动触头4的运动方向依次错开固定的距离，从而使得第二栅片组32中的多片栅片1整体呈阶梯状向动触头4延伸。并且为了缩短电弧存在于动触头4上的时间(即，在动触头4远离静触头5运动的期间，使电弧尽早的从动触头4跳跃至引弧组件3的第二端)第二栅片组32中多片栅片1的布置方向被配置为：靠近动触头4一侧的栅片1逐渐向静触头5的方向偏移。也就是说，第二栅片组32中的多片栅片1的延伸方向是随靠近动触头4而向静触头5的方向(即，动触头4的运动方向)倾斜的。以此方式，动触头4在远离静触头5的过程中，可以缩短电弧从第二端进入引弧组件3的时间，从而使得电弧可以从引弧组件3的两端基本同步地(即，以小于阈值的时间差)从两端进入灭弧装置。

上文说到了，第三栅片组33布置在第一栅片组31和第二栅片组32之间，并且由于第一栅片组31内的多片栅片1与第二栅片组32内的多片栅片1相互垂直，因此第三栅片组33内的多片栅片1被配置为用于对第一栅片组31内的多组栅片1和第二栅片组32内的多组栅片1进行方向和角度上的过渡。

如图1所示，在一些实施例中，第三栅片组33整体以弧形的方向延伸。例如，在一些实施例中，第三栅片组33延伸的弧线所对应的圆心角基本为90°。为了实现这种排布方式，第三栅片组33中的多片栅片1相互呈非零角度布置。也就是说，第三栅片组33的每两个相邻的栅片1之间都存在一定的角度。此外，第三栅片组33中与第一栅片组31相邻的栅片1与第一栅片组31也呈非零角度，并且第三栅片组33中与第二栅片组32相邻的栅片1与第二栅片组32也呈非零角度。以此方式，第三栅片组33在第一栅片组31和第二栅片组32之间提供角度和方向上的过渡。

在一些实施例中，引弧组件3中的多片栅片1，即，第一栅片组31、第二栅片组32和第三栅片组33中的多个栅片1之间的最小间距大于阈值距离。该阈值距离例如可以为1mm或者其他任意适当的数值。例如，第一栅片组31和第二栅片组32内的相邻栅片1的间隔可以是相等的，例如在1mm～4mm的范围内。对于第三栅片组33的多片栅片1来说，相邻栅片1中朝向弧线内侧的间距可以是1mm～3mm，相邻栅片1中朝向弧线外侧的间距可以是2mm～5mm。

应当理解的是，以上对于栅片1之间的间距的描述只是示意性的，并不旨在限制本公开的保护范围。事实上，引弧组件3中栅片1的厚度以及栅片1布置的间距等参数可以根据实际需求以及开关设备的实际情况确定，任何其他适当的间距也是可能的，在此不再赘述。

如上文中所提到的，引弧组件3中的多片栅片1通过耦合在固定板2上而被固定在开关设备内部。具体而言，每片栅片1包括本体11以及耦合在本体11上的固定片12。与之对应地，固定板2上开设有用于与固定片12耦合的固定槽21。固定板2上的固定槽21开设有多个，并用于分别容纳和固定多片固定片12。固定片12插入固定槽21内，并且可以通过固定片12与固定槽21内壁之间的过盈配合而耦合在一起。以此方式，可以通过固定板2上固定槽21的开设位置来调整第一栅片组31、第二栅片组32、第三栅片组33中的多片栅片1在开关设备的布置方向和间距等。在一些实施例中，固定板2设置有两个。两个固定板2分别布置在引弧组件3的两侧，从而可以提高栅片1固定的稳定性。

如图2所示，在一些实施例中，栅片1上还开设有狭缝13。狭缝13位于本体11的朝向动触头4或朝向静触头5的一侧边缘的中部位置，并且从该边缘向本体的中部延伸。狭缝13包括缩口段131以及延伸段132。缩口段131从本体11的朝向动触头4或静触头5的一侧边缘向内延伸。延伸段132与缩口段131连通。缩口段131被配置为其宽度随朝向本体11中心的方向逐渐变小。延伸段132被配置为以固定的宽度与缩口段131朝向本体11中心的一端连通。延伸段132的位于远离缩口段131的端部处还设置有倒角。通过设置狭缝13，有利于电弧被吸引至引弧组件3内的栅片1上的指定位置(即，栅片1上设置狭缝13的边缘的中部位置)，从而提高了栅片1对电弧的分断能力，进而提高了灭弧室的灭弧效果。

本公开还提供了一种开关设备。如图1所示，开关设备总体上包括静触头5和动触头4以及灭弧装置。如图1示出了开关设备可以是双断点形式的(即，开关中具有两个动触头4与两个静触头5)。如图1所示，在这样的开关设备中，灭弧装置可以设置有两组，两组灭弧装置分别靠近动触头4和与静触头5电连接的导弧板51设置，并用于吸引对应触头之间的电弧，使电弧快速熄灭。在一些替代的实施例中，开关设备也可以是单断点形式的(即，开关设备中具有一个动触头4与一个静触头5)。针对于单断电形式的开关设备，灭弧装置靠近动触头4和静触头5电连接的导弧板51布置，并且灭弧装置位于动触头4进行合闸和分闸的运动方向的一侧。

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)

1.一种用于开关设备的灭弧装置，其特征在于，包括：

固定板(2)，布置在开关设备的与静触头(5)电连接的导弧板(51)与动触头(4)之间；以及

引弧组件(3)，耦合在所述固定板(2)上并且被布置为从邻近所述导弧板(51)的第一端(34)延伸到邻近所述动触头(4)的第二端(35)，以适于将所述静触头(5)和所述动触头(4)之间的电弧以小于阈值的时间差分别从所述第一端(34)和所述第二端(35)吸引到所述引弧组件(3)中，

其中所述引弧组件(3)包括相互间隔开的多片栅片(1)，以将从所述第一端和所述第二端吸引到所述引弧组件(3)中的电弧分隔成多段电弧，并且

其中所述多片栅片(1)中邻近所述动触头(4)的第二栅片组(32)沿所述动触头(4)的运动方向彼此错开预定距离，以使得所述第二栅片组(32)中的多片栅片呈阶梯状布置。

2.根据权利要求1所述的灭弧装置，其特征在于，所述多片栅片(1)包括：

第一栅片组(31)，被布置在所述第一端(34)，并且邻近与所述静触头(5)电连接的所述导弧板(51)；

所述第二栅片组(32)，被布置在所述第二端(35)，并且邻近所述动触头(4)，其中第二栅片组(32)中的栅片(1)垂直于所述第一栅片组(31)中的栅片(1)；以及

第三栅片组(33)，布置在所述第一栅片组(31)和所述第二栅片组(32)之间，并且所述第三栅片组(33)中的多片栅片(1)相互成非零角度布置，以在所述第一栅片组(31)和所述第二栅片组(32)提供过渡。

3.根据权利要求2所述的灭弧装置，其特征在于，所述第一栅片组(31)中的多个栅片(1)被布置为平行于所述静触头(5)的所述导弧板(51)。

4.根据权利要求2或3所述的灭弧装置，其特征在于，所述第一栅片组(31)中的多片栅片(1)的排列方向垂直于所述静触头(5)的所述导弧板(51)。

5.根据权利要求2或3所述的灭弧装置，其特征在于，所述第二栅片组(32)中的多片栅片(1)相互平行设置。

6.根据权利要求2或3所述的灭弧装置，其特征在于，所述第三栅片组(33)中的多个栅片(1)的相互邻近的栅片(1)之间的距离大于阈值距离。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的灭弧装置，其特征在于，所述多片栅片(1)中的每片栅片(1)包括：

本体(11)；以及

固定片(12)，布置在所述本体(11)朝向固定板(2)的一侧，被配置为与所述固定板(2)耦合。

8.根据权利要求7所述的灭弧装置，其特征在于，所述固定板(2)包括：

固定槽(21)，适于供所述固定片(12)插入以将所述栅片(1)与所述固定片(12)耦合。

9.根据权利要求7所述的灭弧装置，其特征在于，所述多片栅片(1)中的每片栅片(1)还包括：

狭缝(13)，被布置在所述本体(11)朝向动触头(4)或静触头(5)的一侧。

10.根据权利要求9所述的灭弧装置，其特征在于，所述狭缝(13)包括：

缩口段(131)，所述缩口段(131)的宽度沿朝向所述本体(11)的中心的方向逐渐变小；以及

延伸段(132)，被布置为以预定宽度从所述缩口段(131)朝向所述本体(11)的中心的一侧延伸，并且包括位于远离所述缩口段(131)的端部处的倒角部。

11.一种开关设备，其特征在于，包括：

动触头(4)；

静触头(5)；以及

根据权利要求1-10中任一项所述的灭弧装置，布置在所述动触头(4)与和所述静触头(5)电连接的导弧板(51)之间，并且适于在所述动触头(4)与所述静触头(5)断开时将产生于所述动触头(4)与所述静触头(5)之间的电弧吸引至所述灭弧装置内。