CN1770351B - 用于模制外壳的电路断路器的灭弧器组件 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于模制外壳的电路断路器的灭弧器组件，其能够减少用于熄灭电弧的时间并且防止触点由电弧的回流导致的破坏。为此，在外壳中提供了固定接触器和可移动接触器的用于模制外壳的电路断路器的灭弧器组件，包括铁磁材料制成的多个栅格，每个栅格具有用于允许可移动接触器的运动的凹进部分，栅格被层压以围绕可移动接触器和固定接触器的触点并且被安装在外壳中，用于当固定接触器和可移动接触器之间产生电弧时划分电弧，该灭弧器组件还包括栅格支撑板，其包括用于支撑栅格的外壁部分和邻近可移动接触器和固定接触器的触点设置并且压窄电弧的内壁部分，安装栅格支撑板使其具有U形水平截面，且该U形水平截面具有面对触点的相对侧的孔径。

Description

用于模制外壳的电路断路器的灭弧器组件

技术领域

本发明涉及模制外壳的电路断路器，并且具体地说，涉及用于模制外壳的电路断路器的灭弧设备，通过迅速冷却在短路发生时断路器中断短路电流的过程中产生的电弧，其能够改进限流性能。

背景技术

模制外壳电路断路器是通过对于比如短路电流的过载电流自动地断开电路而保护电路和负载的电气设备。具有优秀的灭弧性能且能够在短时间内终端电流的模制外壳的电路断路器被认为是具有良好限流性能的电路断路器。

参考图1到4，现在将描述根据现有技术的灭弧器组件。

首先，将参考图1描述提供了现有灭弧器组件的模制外壳电路断路器的构造，图1示出其纵截面图。现有模制外壳电路断路器100包括：第一固定接触器141，其由导体形成并且具有连接至电源或电负载的终端部分；和可移动接触器142，其可旋转地移动至与第一固定接触器141接触的位置(以下称为接触位置)或从第一固定接触器141分离的位置(以下称为分离位置)。围绕第一固定接触器141和可移动接触器142之间的接触部分安装根据现有技术的用于灭弧的灭弧器组件140。在图1中，参考数字150表示可旋转地支撑可移动接触器142的支架，并且参考数字120表示将可移动接触器142旋转地驱动至接触位置或分离位置的转换机制。通过电导体(未示出)将第二固定接触器160连接到可移动接触器142并且在该第二固定接触器160的一个端部具有连接至电源或电负载的终端部分。参考数字170表示用于使转换机制120跳闸的跳闸机制，以当流经第二固定接触器160的电流是比如短路电流的过载电流时，其运转至跳闸位置。参考数字180表示连接至转换机制120的手柄，用于手动地将可移动接触器142移动至接触位置或分离位置。

现在将参考图2描述装在模制外壳电路断路器中的，根据现有技术的灭弧器组件、外壳，和固定及可移动接触器的构造。

图2是具体示出图1的灭弧器组件、容纳组件的外壳的部分、固定接触器和可移动接触器的分解透视图。

围绕固定接触器141和可移动接触器142的触点141a和142a安装灭弧器组件143。灭弧器组件143包括由铁磁材料金属制成的多个栅格143a、最高栅格144，和由电绝缘材料制成的并且用于支撑栅格143a的支撑板143b。

固定接触器141是弯曲成U形的限流类型的固定接触器，并且通过焊接等方法将固定触点141a附加至固定接触器141的一个端部。在固定触点141a后面将用于引起电弧的弧运行器141a附加至固定接触器141的上部。

在附图中，以异化线示出的外壳145表示容纳灭弧器组件的外壳和盖子的部分，并且其通过模制具有电绝缘性质的合成树脂制成。

现在将参考图3和图4描述根据现有技术的用于模制外壳的电路断路器的灭弧器组件的灭弧操作.图3是用于由描述图1的灭弧器组件进行的灭弧操作的透视图，并且图4是用于描述电弧的移动方向以示出在图3的灭弧器组件中的电弧的移动路径的视图.

如果在固定触点141a和可移动触点142a电气连接的状态中产生比如过载电流和电短路电流的异常电流，则通过固定触点141a和可移动触点142a之间生成的电磁斥力旋转可移动接触器142使其从固定接触器141分开，从而断开电路。

当可移动接触器142从固定接触器141分开时，在固定触点141a和可移动触点142a之间发生电弧，并且由此产生的电弧被引导至弧运行器141b(参考图2)。然后，如图4中所示，一些电弧(a，b和c)朝灭弧组件143移动并且其余的电弧朝触点141a和142a流回。

然后，由灭弧组件142的栅格143a划分并冷却电弧，从而熄灭电弧。当电弧周围的空气被加热时形成的电弧气体经图3的排出孔146排放到模制外壳的电路断路器的外侧。

然而，在用于模制外壳的电路断路器的现有灭弧组件中，无法压缩和扩展电弧的体积，并且仅靠由多个层压栅格143a划分和冷却的效果熄灭电弧。因此，需要很长时间完成这样的熄灭。同样，电弧可重新发生或电弧和电弧周围的气体朝向触点141a和142a的回流会破坏触点141a和142a。

发明内容

因此，本发明的目标是提供用于模制外壳的电路断路器的灭弧器，其通过再压缩电弧的回流，其能够减少用于灭弧的时间并防止触点被破坏。

为实现这些和其它优点并且根据本发明的目的，如在此具体地和广泛地描述的，提供了用于模制外壳的电路断路器的灭弧器组件，其提供有电绝缘外壳；外壳中的固定接触器和可移动接触器；包括由铁磁材料制成的多个栅格的组件，每个栅格具有用于允许可移动接触器移动的凹进部分，将栅格层压至可移动接触器和固定接触器的周围触点并且被安装在外壳中，且其用于当固定接触器和可移动接触器之间产生电弧时划分电弧；和栅格支撑板，其包括支撑栅格的外壁部分和邻近可移动接触器和固定接触器的触点提供并且压窄电弧的内壁部分，安装栅格支撑板使其具有U形水平截面，且该截面具有面对触点的相对侧的孔。

结合附图，本发明的上述和其它目标、特征、方面和优点将在下面的对本发明的具体叙述中变得明显。

附图说明

所包括的附图提供本发明的进一步理解并且将附图纳入本说明书并构成本说明书的一部分，其示出本发明的实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。

在附图中：

图1是示出包括现有灭弧器组件的模制外壳的电路断路器的结构的纵向截面图；

图2是详细地示出图1的灭弧器组件、容纳组件的外壳部分，和固定接触器与可移动接触器的分解透视图；

图3是示出图1的灭弧器组件的灭弧操作的透视图；

图4是示出电弧的移动方向以描述图3的灭弧器组件中电弧的移动路径的视图；

图5A是根据本发明的灭弧器组件的分解透视图；

图5B是根据本发明的灭弧器组件的装配透视图；

图6是用于描述通过根据本发明的灭弧组件进行的灭弧操作的透视图；和

图7是示出电弧移动方向以描述根据本发明的图6的灭弧器组件中电弧的移动路径的视图。

具体实施方式

下面将给出本发明的优选实施例的具体参考，其实例在附图中示出。

参考图5A、图5B和图6，根据本发明的一个实施例的灭弧器组件240适于在提供有固定接触器251和可移动接触器252的模制外壳电路断路器中使用。固定接触器251包括在与可移动接触器252的触点252a接触的接触面上的固定触点251a。参考数字241表示弧运行器，其用于当比如短路电流的过载电流流经触点251a和252a时，在邻近固定触点251a的位置，以电磁斥力将由可移动接触器252和固定接触器251之间的分离产生的电弧引向栅格241。

模制外壳的电路断路器包括由电绝缘材料制成的外壳245，其用于容纳根据本发明的一个实施例的灭弧器组件240。

根据本发明的一个实施例的灭弧器组件240包括多个栅格241。每个栅格241由铁磁材料制成并且包括用于允许可移动接触器252的旋转运动的凹进部分241c。出于当固定接触器251和可移动接触器252之间产生电弧时划分电弧的目的，在垂直方向层压具有U形水平截面的多个栅格241以使其围绕可移动接触器252和固定接触器251的触点251a和252a。

根据本发明的一个实施例的灭弧器组件240包括栅格支撑板对242。

每个栅格支撑板242包括支撑栅格241的外壁部分242a和内壁部分242b，每个内壁部分以U形从外壁部分242a伸出并弯曲并且被邻近可移动接触器252和固定接触器251的触点251a和251b设置。这里，栅格支撑板242具有大致U形的水平截面，并且栅格支撑板242的U形水平截面向着触点251a和251b的相对面打开以支撑栅格241，并且同时防止电弧朝接触器251和252的触点251a和251b回流。

可以通过比如螺丝钉等的耦合单元将两个外壳245作为一套耦合在一起。外壳245不仅容纳灭弧器组件240而且容纳驱动可移动接触器252的转换机制(指图1的参考数字120)、跳闸机制(指图1的参考数字170)和另一固定接触器(指图1的参考数字160)。在图5至图7中，仅示出容纳根据本发明的灭弧器组件的部分外壳245，并且省略了容纳转换机制、跳闸机制和另一固定接触器的外壳的其他部分(从图5a的外壳245延伸至右侧的部分)。可以作为单极单元类型外壳构造外壳245，其可以与不同相位(极性)的另一外壳电绝缘，使得在根据相位(根据极性)的每个外壳中容纳每个灭弧器组件和每对固定和可移动接触器。例如，在用于三相AC模制外壳线的断路器的情况中，可以提供单极性单元类型的三个外壳，并且可以提供容纳单极性单元类型的所有这些三个外壳的容器和覆盖容器上部的盖子。在外壳245的灭弧器组件240上的预定位置设置用于灭弧的排气孔246。

栅格支撑板对242用于支撑栅格241并且包括互相面对的一对外壁部分242a.为了和外壁部分242a一起形成防止电弧回流的腔室242e，栅格支撑板对242还包括以U形弯曲并从外壁部分242a伸出的一对内壁部分242b，使得其水平截面的每个端部面对可移动接触器的相对侧.该对内壁部分对242具有比外壁部分242a短的长度并且面对彼此.在每个外壁部分242a的面对栅格241的表面设置用于连接栅格241的多个连接孔242c，其在垂直方向上以预定间隔设置，其中连接孔242c的数目对应于栅格的数目.在附图中示出的实施例中，提供了七个连接孔242c.在每个连接孔242c的正下方设置引导突出部分242d，其用于在栅格241的连接和安装时引导栅格241的部分插入连接孔242c.

为了促使电弧气体经外壳245的排气孔246排出，打开栅格支撑板242的上端部分，并且以底板部分252f关闭其下端部分。

根据本发明的优选实施例，栅格支撑板242可由杜邦公司制造的尼龙6，6或主要由亚洲纺织品厂商制造的尼龙6制成。尽管电弧的温度高达约10,000℃，由于电弧立即熄灭(考虑到模制外壳电路断路器所需要具有的性能，电弧在3毫秒内熄灭)，尼龙6，6或尼龙6制成的栅格支撑板242不会被电弧熔化或削弱。本发明者曾考虑将当被电弧即刻加热时形成氢气的POM(多氧亚甲基)作为栅格支撑板242的材料。POM(多氧亚甲基)的熔点是180℃，尼龙6的熔点是210℃，尼龙6，6的熔点是250℃。使用电磁斥力的限流操作时触点周围的温度高达120～130℃，并且因此，具有180℃熔点的POM至少被削弱并且可能瓦解，无法支撑栅格。出于此原因，发明者决定POM不适合作为支撑栅格板242的材料。考虑到此，最优选的材料应为尼龙6，6。

当被电弧即刻加热时，尼龙6，6或尼龙6放出包括其它比如碳的气体的氢气。由于在地球上氢气是最轻的气体，氢气立即沿栅格的两个臂部分241b之间的空间上升并且经放置在本发明的灭弧器组件240的上部的排气孔246排出。出于此原因，将氢气用于促使电弧的熄灭。

当在安装有模制外壳的电路断路器的电路上偶然产生比如短路电流的过载电流时，如图6中所示，由可移动接触器252的触点252a和固定接触器251的触点251a之间的电磁斥力旋转可移动接触器252以使其从固定接触器251分开。同样，可移动接触器252的触点252a和固定接触器251的触点251a之间发生电弧。如图5B中所示，成对形成并且彼此面对的内壁部分242b之间的距离(1)短于成对形成的面对的外壁部分242a之间的距离(L)。因此，当内壁部分242b之间产生电弧时，电弧在内壁对部分242b之间的狭窄缝隙被压缩并变长变窄。从固定接触器251的触点251a在垂直方向上通过由电磁斥力旋转的可移动接触器252产生电弧，并且，此刻，通过电弧的瞬间加热，尼龙6或尼龙6，6的内壁部分242b放出氢气。

因此，以从内壁部分242b放出的氢气的压力在内壁对部分242b之间的狭窄缝隙进一步压缩电弧使其更窄更长。将包括氢气、电弧和电弧加热的环境气体的电弧气体引入两个臂部分241b之间的空间，该处压力低于内壁对部分242b之间的缝隙内的压力。这里，从铁磁材料制成的栅格241生成的电磁斥力也促进电弧的这种引入。以这种方式引入的那些物质(电弧、氢气和电弧气体)之中的电弧被层压的多个栅格241划分并冷却，并且氢气和电弧气体沿两个臂部分241b之间的空间上升并且被经放置在灭弧器组件240的上部的排气孔246排出。

如图5A中所示，每个栅格241是铁磁材料制成的金属板.由于对于这种栅格241，在两端设置插入栅格支撑板242的连接孔242c中的连接突出部分241a，提供用于允许可移动接触器252的移动的凹进部分241c，并且提供了两个臂部分241b以围绕可移动接触器252和固定接触器251的触点251a和251b.

如图7中所示，通过栅格支撑板242的两个内壁部分242b之间的空间与凹进部分241c的空间之间的压力差，和来自栅格241的电磁吸引力将所产生的电弧引入箭头a，b，c的方向。这里，朝向栅格241的凹进部分241c引入箭头a指示的电弧，朝栅格支撑板242的引导突出242d引入箭头b指示的电弧，并且箭头c指示的电弧被朝栅格241的两个臂部分241b引入并且朝触点251a和252a回流。然而，如图7中所示，由于根据本发明的灭弧器组件具有向着触点251a和252a的相对侧打开的U形水平截面的栅格支撑板，再次朝栅格241的引导突出部分242d引入回流的电弧。因此，可以防止朝251a和252a回流的电弧在接触器251和252的触点251a和252a重新产生电弧的现象或触点251a和252a被电弧破坏的现象。如图7中所示，参考数字242e表示用于转换朝栅格241反向流动的电弧的方向的反向排气防止腔室242e。

到目前所述，通过根据本发明的一个实施例的用于模制外壳的电路断路器的灭弧器组件，在栅格支撑板的两内壁部分之间的狭窄缝隙压缩所产生的电弧，使其变得窄和长，并且将其引入在垂直方向层压的多个栅格，从而被划分并冷却。结果，可以迅速地排出电弧。

同样，朝向触点的电弧回流被中断以防止电弧的重新发生，并且由于防止了对触点的破坏，可以改进模制外壳的电路断路器的耐久性。

因为在不脱离本发明的精神和本质特征的情况下可以以各种形式实施本发明，应理解，除非特别说明，上述实施例不受前面描述的任何细节所限制，而应在附加权利要求所定义的其精神和范围内广泛地解释本发明，并且因此意在由附加的权利要求支持在权利要求的界限和范围及其等价物内的所有变更和修正。

Claims (4)

1.一种用于模制外壳的电路断路器的灭弧器组件，所述模制外壳的电路断路器被提供有电绝缘外壳、外壳中的固定接触器和可移动接触器，该组件包括：

铁磁材料制成的多个栅格，每个栅格具有用于允许可移动接触器移动的凹进部分，该栅格被层压以围绕可移动接触器和固定接触器的触点并且被安装在外壳中，用于当固定接触器和可移动接触器之间产生电弧时划分电弧；

栅格支撑板对，每个栅格支撑板包括内壁部分和用于支撑栅格的外壁部分，每个内壁部分弯曲成U形并从外壁部分伸出与外壁部分一起形成腔室以防止电弧的回流，内壁部分具有比外壁部分短的长度，并且内壁部分对之间的距离短于外壁部分对之间的距离；以及

在灭弧器组件上方的外壳上的预定位置设置用于电弧气体的排放的排气孔；并且打开栅格支撑板的上端部并以底板关闭其下端部以引导电弧气体经排气孔排放。

2.如权利要求1所述的组件，其中，该栅格支撑板由尼龙6，6或尼龙6制成。

3.如权利要求1所述的组件，其中，在腔室中容纳栅格的两臂的自由端部以防止电弧的回流。

4.如权利要求1所述的组件，其中，在每个外壁部分面对栅格的表面上在垂直方向上以预定间隔设置用于连接栅格的多个连接孔，连接孔的数目对应于栅格的数目，并且在每个连接孔的正下方设置用于引导在栅格的连接和安装时插入连接孔的栅格部分的引导突出部分。

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