JP6496326B2

JP6496326B2 - 電弧の急速移動と伸長に有利な遮断器

Info

Publication number: JP6496326B2
Application number: JP2016565474A
Authority: JP
Inventors: ナン・イン
Original assignee: ベイジン・ピープルズ・エレクトリック・プラント・カンパニー・リミテッド
Priority date: 2014-05-16
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2019-04-03
Anticipated expiration: 2035-03-20
Also published as: CN105097374A; US10026578B2; JP2017515279A; US20170098521A1; WO2015172605A1; CN105097374B; BR112016026315A2; BR112016026315B1

Description

本発明は、低電圧電子機器技術分野に関する。特に、電弧の急速移動と伸長に有利な遮断器に関する。

遮断器は低電圧電子機器における重要な素子として、その性能指数の高低は産業の発展を制約することができ、新エネルギーが継続的に発展し拡大する時代において、特に太陽光発電分野の急速な発展は、そのシステム電圧が８００Ｖまで高くなることを可能にし、高原で使用される際には容量ディレーティングすることも考えなければならない。従来は複数の遮断点を直列接続する技術を採用して太陽光発電システムの高電圧要件を満たしたが、大体積、高消費電力、施工及び取り付けの難易度が高いなどの問題がまだ解決されていない。従来の出願番号２０１１１０００５７３０．７の「多重切遮断器」、出願番号２０１０２０５８６３８９．Ｘの「多重切プラスチック外殻式遮断器」には、事前配線技術が提案され、施工と取り付けの問題は解決されたが、体積が大きく消費電力が高い問題は根本的に解決されていない。複数の遮断点が直列接続された遮断器の代わりに２極遮断器を用いて太陽光発電応用を満たすためにはまず消弧の問題を解決しなければならない。然し、周知のように、直流の消弧の基本原理は電弧の伸長と電弧の冷却である。
中国の特許出願公番号ＣＮ１０１５４６６８１Ｂには、可動接触子を保護し電弧の消弧室への進入に有利な遮断器が開示され、その主要技術手段は、消弧室の上端に可動接触子の尾部のリリスと電気的に接続されるアークストライク板を設置し、前記アークストライク板は遮断器が遮断される時に発生する電弧の領域を貫通しなければならないため、電弧と前記アークストライク板が可動接触子の尾部に近接する側で短絡することを避けるために、さらに絶縁カバーを設置する。該アークストライク板の設置は、短絡状態で可動接触子が切断された場合に発生する電弧が可動接触子から前記アークストライク板にスキップし容易に消弧室に入るようにし、このように、可動接触子の焼損を軽減させ、電弧が容易に消弧室に入るようにする。但し、本技術的解決手段により、電弧を容易に可動接触子からアークストライク板にスキップさせるためには、前記アークストライク板の抵抗が可動接触子とアークストライク板の並列抵抗より小さくしなければ容易にスキップすることができない。しかし、この点は理論的に達成できないものである。また、前記アークストライク板の一端が可動接触子の尾部のリリス部分と電気的に接続され、他端が消弧室の上方に設置されるとともに、アークストライク板の絶縁のために設置された絶縁カバーが必要であるため、その自身の構造が複雑すぎるだけでなく、同時に遮断器の組み立ても複雑になる。また、本発明は電弧が可動接触子からアークストライク板にスキップし消弧室に入ることに有利であるが、電弧を引き伸ばす役割はわずかであるため、電弧の消滅と遮断器の作動電圧の向上させる役割は明らかに顕著ではない。

上記問題に鑑みて、本発明の目的は、複数の遮断点を直列接続して使用することによってもたらされる大体積、高消費電力の問題を避けることができるとともに電弧の移動と伸長に有利な遮断器を提供することである。本発明は、アークストライク構造を備える可動接触子と固定接触子とを採用し、アークストライクグリッドシートとガス生成のアーク隔離カバーとを備える消弧室を合わせることによって、可動接触子が切断された後の電弧の移動速度と伸長長さを増加し、太陽光発電システムの高電圧要件を満たす。

本発明に採用される技術的解決手段は以下のとおりである。

基台と、固定接触子と、可動接触子と、可動接触子の左側に位置する消弧室と、可動接触子と固定接触子との接続/切断を制御する操作機構とを備える電弧の急速移動と伸長に有利な遮断器であって、
前記固定接触子１は、導電ベース体１１と、アークストライク部１２と、電気接点１３とを備え、前記導電ベース体１１は配線部平面１１１、折り曲げ部１１４、平面１１３及び接続面１１２により構成され、前記アークストライク部１２と電気接点１３は、前記基台底平面４に対して鋭角を呈し且つ第１象限に位置する接続面１１２に固定されており、
前記可動接触子３は、突出部３１４を有する導電ロッド３１と、突出部３１４の端面３１３において固定接触子の電気接点１３に向かう方向に溶接されている電気接点３２とを備えており、
前記消弧室２はグリッドシート消弧室であり、１対のアーク隔離壁２１と、アークストライクグリッドシートと、１対のアーク隔離カバー２３とを備え、前記アークストライクグリッドシートは、底部アークストライクグリッドシート２４と頂部アークストライクグリッドシート２２とを備え、前記底部アークストライクグリッドシート２４の位置は固定接触子の電気接点１３より低く設置され、前記頂部アークストライクグリッドシート２２の位置は可動接触子３が切断された場合の可動接触子の電気接点３２の最大位置より高く設置され、前記アーク隔離壁２１は消弧室２の両側に対称的に設置されており、前記アーク隔離カバー２３は可動接触子３の左右２つの側面に設置される。

前記可動接触子３の両側には、可動接触子３と並列接続される可動接触子がそれぞれ設置される。

前記アーク隔離カバー２３はガス生成材料で製造されており、前記アーク隔離カバー２３には消弧室２のグリッドシートの間に差し込まれる歯状の突出部２３２が設置され、前記アーク隔離カバー２３と前記アーク隔離壁２１はリベット接合などの方式によって一体に接続される。

前記アーク隔離カバー２３と可動接触子の側面３１７との距離は０．１〜３ｍｍである。

前記固定接触子の電気接点１３と可動接触子の電気接点３２との接触面１４と、基台底平面４との交角ａは２０°〜３５°の範囲内である。

前記固定接触子１のアークストライク部１２は固定接触子１の電気接点１３に隣接して配置され、前記基台底平面４の垂直方向において、前記アークストライク部１２は前記電気接点１３より下側に位置し、前記アークストライク部１２と消弧室２の底部アークストライクグリッドシート２４との距離は０．１〜３ｍｍであり、前記アークストライク部１２は溶接、リベット接合又はねじ接続の方式によって導電ベース体１１に固着され、又は前記導電ベース体１１を成形加工してなる。

前記左上点３１１は前記頂部アークストライクグリッドシート２２に対応して設置され、切断位置の場合、左上点３１１と頂部アークストライクグリッドシート２２との相対距離ｂは０．１〜３ｍｍであり、前記距離ｂは可動接触子の電気接点３２とそれに対応する消弧グリッドシートとの距離ｃより小さい。

前記可動接触子の電気接点３２と固定接触子の電気接点１３の接触面が可動接触子の導電本体のロッド部の下平面から突出される距離は４〜２０ｍｍである。

前記アークストライク部１２の左側と消弧室２の底部アークストライクグリッドシート２４は対応して設置され、且つ相対距離ｄは０．１〜３ｍｍである。

前記導電ベース体１１は、配線部平面１１１と、折り曲げ部１１４と、接続面１１３及び接続面１１２によって構成され、前記アークストライク部１２と電気接点１３は接続面１１２に固定され、前記接続面１１２は接続面１１３から下方へ延伸され、前記配線部平面１１１に対して２８°の角度を呈する。

従来技術に比べ、本発明の利点は、このような遮断器は従来技術の遮断器に比べて可動接触子と固定接触子の電気接点に発生する電弧を前記可動接触子の突出部の左上点３１１及び固定接触子のアークストライク部１２の下端に急速に移動させることができることである。図８に示すように、可動接触子と固定接触子の電気接点に発生する電弧６の長さは接点の間隔３５にほぼ等しく、前記可動接触子の導電ロッドの突出部の左上点３１１と固定接触子のアークストライク部１２の下端に移動した電弧５の長さは５６であり、即ち、遮断器が遮断された時の電弧は明らかに６０％伸長された。

本発明は構造が簡単であり、工程水準の要件は従来製品と同じであり、既存の太陽光発電システム用遮断器に容易に適用され遮断器の遮断点の数を減らすことができ、遮断器の体積を減らし、消費電力を低減させ、太陽光発電システムにおいて２極遮断器を応用することを可能にする。

図１は、本発明の実施例１の等角図である。図２は、本発明の実施例１の接続状態の断面構造図である。図３は、本発明の実施例１の切断状態の断面構造図である。図４は、本発明の実施例１の可動接触子の等角図である。図５は、本発明の実施例１の可動接触子の導電ロッドの等角図である。図６は、本発明の実施例１の固定接触子の等角図である。図７は、本発明の実施例１の固定接触子の導電ベース体の等角図である。図８は、本発明の電弧が伸長される前後を比較した等角図である。図９は、本発明の実施例１のアーク隔離カバーの等角図である。図１０は、本発明の実施例２の固定接触子の等角図である。図１１は、本発明の実施例３の切断状態と接続状態を示す構造図である。

本発明の目的、技術的解決手段及び利点をより明らかにするために、以下添付の図面と具体的な実施例を併せて、本発明に対しさらに詳しく説明する。

プラスチック外殻式遮断器において、一般的に、各極に用いられる少なくとも一つの固定接触部と少なくとも一つの可動接触部を有し、遮断器がオン/オフされる場合、これらの接触部は相互に接続/切断されることができ、同時に接触領域には消弧装置と１セットの制御機構がさらに設置され、消弧装置は可動部分が接続/切断される場合に発生する電弧を消滅するのに用いられ、制御機構は前記可動接触部の動作を制御するのに用いられ、前記可動接触部と前記固定接触部が接続/切断されるように駆動する。

本発明はこのような遮断器における固定接触部、可動接触部、消弧装置に関し、以下を備える：
固定接触子であって、基台に取り付けられ、前記固定接触子には電気接点が設置され、前記固定接触子において前記電気接点を固着させる平面は前記遮断器の基台底平面と鋭角を呈し且つ第１象限に位置し、前記固定接触子にはアークストライク部がさらに設置され、前記アークストライク部は前記電気接点に近接し且つ前記導電ベース体に設置され、前記アークストライク部は前記消弧室の最下のアークストライクグリッドシートに延伸され、且つグリッドシートとの距離は０．５〜３ｍｍであり、
可動接触子であって、導電ベース体とその上に溶接される電気接点により構成され、前記導電ベース体には突出部が設置され、前記電気接点は前記突起部の端面に溶接され、前記可動接触子は前記制御機構によって固定接触子との接続/切断を実現し、回路を接続又は切断するのに用いられ、
消弧室であって、前記消弧室の頂部と底部にアークストライクグリッドシートがそれぞれ設置され、前記消弧室は消弧室の内側に対称的に配置される１対のアーク隔離カバーをさらに備えており、前記アーク隔離カバーには消弧グリッドシートの間に差し込まれる歯状の突出部があり、前記アーク隔離カバーと前記消弧室は固着されており、前記アーク隔離カバーと可動接触子の側面との距離は０．１〜３ｍｍである。

以下、添付の図面を併せて本発明に対しさらに説明する。

実施例１
図１、図２、図４に示すように、本発明に関わる遮断器は固定接触子１と、消弧室２と、可動接触子３とを備える。消弧室２は可動接触子３の左側に設置され、消弧室２の底部アークストライクグリッドシート２４は固定接触子の電気接点１３より低く設置され、消弧室２の頂部アークストライクグリッドシート２２は可動接触子３が切断された場合の可動接触子の電気接点３２の最大位置より高く設置され、固定接触子の電気接点１３と可動接触子の電気接点３２との接触面は、基台底平面４との交角ａが鋭角であり且つ第１象限に位置し、可動接触子の電気接点３２と固定接触子の電気接点１３との接触面３３が可動接触子の導電ロッドの下平面３１６から突出される距離は４ｍｍより大きく、２０ｍｍより小さい。

図６、図７に示すように、前記固定接触子１は主に固定接触子の導電ベース体１１、アークストライク部１２、固定接触子の電気接点１３により構成される。前記固定接触子の電気接点１３と図４における可動接触子の電気接点３２との接触面が基台底平面４に対する交角ａは２８°である。Ｒ．Ｍｉｃｈａｌらは電弧のアーク根の移動問題を研究し、電極の陰極と陽極のアーク根は異なる移動方式を有し、陽極アーク根は段差又は隙間がある時に飛び降りたり又は飛び越えることができるが、陰極のアーク根の動きは連続的であり、障害物の表面に沿って連続的に移動するしかない。固定接触子の電気接点１３における固定接触子の導電ベース体の配線部平面１１１に近接する側の固定接触子の電気接点１３を溶接する平面１１２には、固定接触子の電気接点１３に近接する位置にアークストライク部１２がリベット接合され、前記アークストライク部１２の固定接触子の導電ベース体の配線部平面１１１に近接する一端は、消弧室２の底部アークストライクグリッドシート２４の下側に延伸され、且つ前記アークストライクグリッドシート２４との距離が２ｍｍであり、よって、前記固定接触子の電気接点１３に発生する電弧は消弧室２の吸引で前記アークストライク部１２に急速に移動することができる。前記アークストライク部１２はその他の方式、例えば溶接、ねじ接続によって固定接触子の導電ベース体に固着されることもできるし、当然、前記アークストライク部１２は固定接触子の導電ベース体を直接成形加工してなることもできる。

図５に示すように、可動接触子の導電ロッド３１の前端における可動接触子の電気接点３２が溶接された箇所には突出部３１４が設置され、前記突出部の左上点３１１と左下点３１２とはスムーズに接続され、電気接点３２は前記導電ロッド３１の突出部平面３１３に溶接され、前記アークストライクグリッドシート２２と前記突起部の左上点３１１は可動接触子が切断された場合の最大位置に対応して設置され、図３に示すように、可動接触子３が切断された後、前記可動接触子の導電ロッド３１における突出部の左上点３１１は消弧室２の頂部のアークストライクグリッドシート２２との距離ｂが１．５ｍｍであり、可動接触子の電気接点３２とそれに対応する消弧グリッドシートとの距離ｃより小さく、複数回の試験により得られたように、前記距離差が３．５ｍｍより大きい場合、可動接触子が切断された場合に可動接触子の電気接点３２に発生する電弧は、可動接触子の電気接点３２からその基台底平面４の方向に対応する消弧グリッドシートを直接絶縁破壊して放電することなく、可動接触子が切断された場合に可動接触子の電気接点３２に発生する電弧は、消弧室２の吸引で可動接触子の電気接点３２から前記突出部の左下点３１２に沿って前記突出部の左上点３１１に移動することができる。さらに、図２に示すように、遮断器がオンになった後、可動接触子と固定接触子が接続された場合及びオーバートラベル磨耗された後に確実に接触することを確保するために、前記突出部３１４は可動接触子の導電ロッドの平面３１６と固定接触子の導電ベース体の平面１１３との間に一定の隙間を有するように設置される。可動接触子３の尾部と回転軸及びリリース部分との組み立ては従来技術の遮断器と全く同じである。

図９に示すように、前記消弧室の内側に対称的に設置されたアーク隔離カバー２３は１対のミラーリング部品であり、その本体部は平板であり、消弧グリッドシートに近接する側には消弧グリッドシートの隙間の間に差し込まれる歯状の突出部２３２があり、前記歯状の突出部２３２の高さはアーク隔離カバー２３とアーク隔離壁２１が確実に密着できるように確保しなければならず、前記歯状の突出部２３２は消弧グリッドシートを離間させ、高電圧の場合に消弧グリッドシートが操作機構に近接する側で破裂されてアーク放電長さに影響することを防止する。アーク隔離カバー２３にはアーク隔離カバー２３をアーク隔離壁２１に固着させるため突出された半中空円柱２３１が設置され、ホットリベット接合方式で前記半中空円柱２３１をリベット打ちしアーク隔離カバー２３をアーク隔離壁２１に固着させる。前記アーク隔離カバーはＰＡ６、ＰＯＭなどのガス生成が良い材料で製造され、前記アーク隔離カバーは可動接触子３が切断された後に発生する電弧の高温作用で不活性ガスを放出し、前記不活性ガスは電弧を消弧室２に吹きつけて電弧をさらに伸長させることに役立ち、そのアーク侵食抵抗性を高めるために、遮断能力が高い場合、材料に難燃剤を添加することを考えなければならない。前記消弧室の内側に対称的に設置されたアーク隔離カバー２３は消弧室２の内側に平行して配置され、且つ可動接触子の側面３１７との距離は１．５ｍｍである。

図８に示すように、複数回の試験により得られたように、上記構造は可動接触子が切断された場合に可動接触子と固定接触子の電気接点に発生する電弧は、消弧室２の吸引で可動接触子と固定接触子の電気接点から前記可動接触子の突出部の左上点３１１とアークストライク部１２の固定接触子の導電ベース体の配線部平面１１１に近接する一端に急速に移動することができ、電弧が移動した後、間隔はアークストライクの間隔となり、その間隔は６０％増加し、一方、電弧が急速に移動された後、電気接点を効果的に保護し、電気寿命時間を延長することができる。

実施例２
上記実施例１と異なることは、前記固定接触子はまたその他の方式を採用することができることである。

図１０に示ような固定接触子において、固定接触子の電気接点１３及びアークストライク部１２の設置は実施例１と同じであり、固定接触子の導電ベース体の配線部平面１１１は基台底平面４に平行し、前記固定接触子の電気接点１３と可動接触子の電気接点との接触面は、固定接触子の導電ベース体の配線部平面１１１に対して２８°を呈し、且つ固定接触子の導電ベース体の配線部下方１１５から可動接触子の方向へ延伸し、導電ベース体における電気接点を溶接しアークストライク部を固着させる部分は、導電ベース体の配線部の下方の接続面１１５に近接する箇所で可動接触子の方向側へ折り曲げて形成される。

実施例３
上記実施例１及び実施例２と異なることは、前記可動接触子の両側に該可動接触子と並列接続される可動接触子が設置されていることである。

図１１に示すように、固定接触子１は実施例２と同じであり、可動接触子３の設置は実施例１と同じであり、異なることは、定格電流容量を高めるために可動接触子３の両側に可動接触子３に並列接続される２つの可動接触子３０１と３０２がそれぞれ設置されていることであり、前記可動接触子３０１と３０２は消弧室の外側に設置され、当然ながら、可動接触子３０１と３０２の数は遮断器の定格動作電流によって増減することができる。さらに、可動接触子３０１と３０２は可動接触子３の両側に対称的に設置されても良く、可動接触子３の両側に非対称的に設置されても良く、可動接触子３は可動接触子３０１と３０２より先に接続されて後に切断されるため、電弧のアークスタートと遮断がいずれも可動接触子３のところで完成されるのに有利であり、図にはまた可動接触子３が切断された場合と接続された場合ちょうど接続した時の状態が示されている。

以上、具体的な実施例により、本発明の目的、技術的解決手段及び有益な効果についてさらに詳しく説明したが、上記説明は本発明の具体的な実施例に過ぎず、本発明を限定するものではないことを理解すべきである。本発明の精神と原則内で行われた如何なる変更、同等の置換、改善などは、全て本発明の保護範囲内に含まれるべきである。

Claims

基台と、固定接触子と、可動接触子と、可動接触子の左側に位置する消弧室と、可動接触子と固定接触子との接続/切断を制御する操作機構とを備える電弧の急速移動と伸長に有利な遮断器であって、
前記固定接触子（１）は、導電ベース体（１１）とアークストライク部（１２）と電気接点（１３）とを備え、前記アークストライク部（１２）と前記電気接点（１３）は、前記基台底平面（４）に対して鋭角を呈し且つ第１象限に位置する接続面（１１２）に固定されており、
前記可動接触子（３）は、突出部（３１４）を有する導電ロッド（３１）と、突出部（３１４）の端面（３１３）において固定接触子の電気接点（１３）に向かう方向に溶接されている電気接点（３２）とを備え、
前記消弧室（２）は、アークストライクグリッドシートを備え、
前記アークストライクグリッドシートは、底部アークストライクグリッドシート（２４）と頂部アークストライクグリッドシート（２２）とを備え、
前記底部アークストライクグリッドシート（２４）の位置は固定接触子の電気接点（１３）より低く設置され、前記頂部アークストライクグリッドシート（２２）の位置は可動接触子（３）が切断された場合の可動接触子の電気接点（３２）の最大位置より高く設置されており、
前記固定接触子の電気接点（１３）と可動接触子の電気接点（３２）との接触面（１４）と、基台底平面（４）との交角ａは２０°〜３５°の範囲内にあり、
前記突出部（３１４）の左上点（３１１）は前記頂部アークストライクグリッドシート（２２）に対応して設置され、切断位置の場合、左上点（３１１）と頂部アークストライクグリッドシート（２２）との距離ｂは０．１〜３ｍｍであり、
前記距離ｂは可動接触子の電気接点（３２）とそれに対応する消弧グリッドシートとの距離ｃより小さく、前記距離ｃと前記距離ｂとの差は３．５ｍｍより大きい、
ことを特徴とする電弧の急速移動と伸長に有利な遮断器。
前記消弧室（２）は、１対のアーク隔離壁（２１）と、１対のアーク隔離カバー（２３）とをさらに備え、
前記アーク隔離壁（２１）は消弧室（２）の両側に対称的に設置され、前記アーク隔離カバー（２３）は可動接触子（３）の左右両側面に設置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の遮断器。
前記可動接触子（３）の両側には、前記可動接触子（３）と並列接続される可動接触子（３０１）と可動接触子（３０２）がそれぞれ設置されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の遮断器。
前記アーク隔離カバー（２３）はガス生成材料で形成され、前記アーク隔離カバー（２３）には消弧室（２）のアークストライクグリッドシートの間に差し込まれる歯状の突出部（２３２）が設置され、前記アーク隔離カバー（２３）と前記アーク隔離壁（２１）はリベット接合などによって一体に接続され、
前記アーク隔離カバー（２３）と可動接触子の側面（３１７）との距離は０．１〜３ｍｍである、
ことを特徴とする請求項３に記載の遮断器。
前記固定接触子（１）のアークストライク部（１２）は固定接触子（１）の電気接点（１３）に隣接して配置され、前記アークストライク部（１２）は前記電気接点（１３）よりも前記基台底平面（４）の垂直方向下側に位置し、
前記アークストライク部（１２）と消弧室（２）の底部アークストライクグリッドシート（２４）との距離は０．１〜３ｍｍであり、
前記アークストライク部（１２）は、溶接、リベット接合又はねじ接続により導電ベース体（１１）に締結されている、又は前記導電ベース体（１１）に成形加工を施してなる、
ことを特徴とする請求項１に記載の遮断器。
前記可動接触子の電気接点（３２）と固定接触子の電気接点（１３）との接点が可動接触子の導電ベース体のロッド部の下平面から突出した距離は４〜２０ｍｍである、
ことを特徴とする請求項５に記載の遮断器。
前記アークストライク部（１２）の左側は、消弧室（２）の底部アークストライクグリッドシート（２４）に対応して設置され、且つ相対距離ｄは０．１〜３ｍｍである、
ことを特徴とする請求項６に記載の遮断器。
前記導電ベース体（１１）は配線部平面（１１１）と接続面（１１２）とを備え、前記アークストライク部（１２）と電気接点（１３）は接続面（１１２）に固定され、前記接続面（１１２）は前記配線部平面（１１１）に対して鋭角を呈する、
ことを特徴とする請求項７に記載の遮断器。