CN101312098B - 电弧隔板和装备有该电弧隔板的电路断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电弧隔板和装备有该电弧隔板的电路断路器，该电弧隔板(4)包括由一堆去电离板(22)形成的灭弧室(21)和由第一和第二凸缘(12、13)界定的电弧形成室(11)，所述电弧隔板装备有至少部分设置在第一凸缘(12)后的永久磁体，其中所述电弧形成室包括：增强的感应部(31)，其中电弧被永久磁体的第一部分(32、33)朝向灭弧室推进；和转向部(51)，其中电弧被永久磁体的第二部分(52)朝向第一凸缘转向，第二部分在纵向中间面中产生的磁场大致弱于第一部分产生的磁场。该电路断路器包括可分离的触点(1、2)和前述的电弧隔板(4)。

Description

电弧隔板和装备有该电弧隔板的电路断路器

技术领域

本发明涉及开关装置领域，特别涉及能使直流电被中断的开关装置，尤其是包括在0.5和150安培之间的低强度电流。

本发明涉及一种用于电路断路器的电弧隔板，其包括由一堆去电离板形成的灭弧室和由第一凸缘及第二凸缘界定的电弧形成室，所述电弧隔板装备有至少设置在第一凸缘后的永久磁体。

本发明还涉及一种电路断路器，其包括可分离的触点和电弧隔板，以熄灭打开所述触点时形成的电弧。

背景技术

电弧隔板的电弧形成室通常在触点区和灭弧室之间延伸。在触点区，由于所述触点的分离使得电弧形成。时常地，一个触点是活动的，而另一个是静止的。该触点区通常包括用于捕获电弧的装置，通常为电极或消弧角，其有助于电弧离开触点和被移动到灭弧室。电弧通常在由电绝缘材料制成的两个凸缘所界定的空间内移动，在触点区之间一直移动到灭弧室的去电离板。

当大于约150安培的高强度交流电或直流电产生中断时，通过电流在连接到触点的一个导线内流动产生的电磁力通常足以推动电弧，并快速地将其移动到灭弧室的去电离板。

然而，当低强度直流电发生中断时，电磁力通常不足以充分地推动电弧并将其移动到去电离板。

法国专利申请FR2622736描述了一种电路断路器，其装备有电弧隔板，该电弧隔板包括设置在电弧形成室的一个凸缘和电路断路器壳体的相邻壁之间的永久磁体。该永久磁体使得低强度直流电的中断形成的电弧可被推动。

这样的电弧隔板的一个缺点是永久磁体的磁场有时候不足以充分推动电弧并移动电弧到灭弧室。而且，永久磁体产生的磁场可倾向于吸引电弧到临近该磁体的凸缘并阻止其前进和排出到灭弧室。

发明内容

本发明的目的是通过提出一种用于电路断路器的电弧隔板来克服现有技术的电弧隔板的缺点，该电弧隔板包括由一堆去电离板形成的灭弧室和由设置成距离一纵向中间面基本相等的第一凸缘和第二凸缘界定的电弧形成室，所述电弧隔板装备有至少部分设置在第一凸缘后的永久磁体，该电弧形成室包括第一增强的感应部、位于所述增强的感应部和灭弧室之间的转向部。

在根据本发明的电弧隔板中：

-所述增强的感应部包括永久磁体的第一部分，其在所述感应部的纵向中间面中产生磁场，使得电弧被推进，所述永久磁体的第一部分包括设置在每个凸缘后的两个磁化部分，

-所述转向部包括永久磁体的第二部分，其在所述感应部的纵向中间面中产生的磁场弱于由永久磁体的第一部分产生的磁场，且使得电弧相对于该纵向中间面而转向。

第一和第二凸缘优选地被定位成大致与纵向中间面距离相等。有利地，永久磁体的第一部分的两个磁化部分产生强度基本相等的磁场。有利地，永久磁体的第一部分的两个磁化部分设置成关于电弧形成室的纵向中间面对称。

根据一个实施例，永久磁体的第二部分的至少一个部分设置在第一凸缘后，以使得所述部分产生的磁场大于永久磁体的第二部分的剩余部分产生的磁场。优选地，永久磁体的整个第二部分被设置在第一凸缘后。

优选地，去电离板包括引导边缘，该引导边缘设置有中心凹进部和至少一个朝向转向部定向的横向件，电弧在转向部内被朝向所述横向件引导。有利地，永久磁体的第二部分和去电离板的引导边缘的横向件之间的距离小于1毫米。

根据一个实施例，第一凸缘由陶瓷材料制造。优选地，第二凸缘由造气(gas-generating)有机材料制造。

本发明还涉及一种电路断路器，其包括可分离的触点和电弧隔板，以熄灭打开所述触点时形成的电弧，所述电弧隔板如前所述。

附图说明

其它优点和特征从附图中示出的、仅作为非限制性的例子给出的本发明的具体实施例的说明变得更清楚。

图1是电路断路器电极单元的局部视图，示出了本发明的电弧隔板。

图2是图1中的电路断路器电极单元沿纵向中间面内的纵轴A-A’的横截面局部视图。

具体实施方式

如图1和2所示，电路断路器电极单元包括活动触点1和静触点2，这些触点中的每个通过导线连接到电路断路器的连接端子。通过手动操作机构或跳闸装置(未示出)可控制活动触点的打开。这些跳闸装置可包括电磁跳闸单元和热跳闸单元，能致使活动触点1在过载或发生短路的情况下自动打开。

例如可分离触点的电路断路器元件、操作机构和跳闸装置通常容纳在由绝缘材料模制的壳体3中。如图2所示，壳体3还包括电弧隔板4，设计用于熄灭可分离触点打开时在可分离触点之间形成的电弧。

在图1和2所示的实施例中，电弧隔板4包括由第一凸缘12和第二凸缘13界定的电弧形成室11，所述凸缘大致平行。凸缘12和13设置成与沿纵向轴线A-A’的纵向中间面10距离相等。电路断路器电极单元的端子中的一个电连接到静触点2且延伸，以形成电极或消弧角14，该消弧角14沿电弧形成室的上部延伸。电路断路器电极单元的电连接到活动触点1的另一个端子连接到另一电极或消弧角15，该消弧角15沿电弧形成室的底部延伸。电极或消弧角14和15设置成在触点分离时捕获触点1和2之间产生的电弧。由此在两个触点之间形成的电弧由电极捕获，该电弧将传送并移动到电弧隔板的灭弧室21。

特别地应注意，在图2中，可分离触点1和2和电极14由于被第二凸缘13掩盖而用虚线示出。这些触点1和2设置在纵向中间面10中，与第一和第二凸缘距离相等。电弧形成室底部内的电极15和活动触点1之间的距离通常包括在4至8毫米之间。该距离使得对于中断高强度电流可以获得良好的性能。

在示出的实施例中，灭弧室21由一堆通常为金属板的去电离板22形成。去电离板包括引导边缘，电弧通过该引导边缘进入灭弧室。去电离板的引导边缘通常包括中心凹进部23。

在中断高强度电流的情况下，由于电流在电极14和15中流动产生的磁感应足以使电弧移动到灭弧室21。

在中断低强度电流的情况下，由于电流在电极14和15中流动产生的磁感应不再足以使电弧移动到灭弧室21，因而必须使用由永久磁体产生的磁场。

根据本发明的第一特征，电弧形成室包括增强的感应部31，其中电弧由永久磁体的第一部分产生的磁场推进到灭弧室21。由增强感应部中的永久磁体的第一部分在电弧形成室的纵向中间面中产生的磁场大于由电弧形成室其余部分中的永久磁铁的其它部分产生的磁场。该配置使得电弧能被更好地推动和使得电弧离开可分离触点。因而电弧根在活动触点和电极15之间的转移主要是通过电弧形成室的增强的感应部内的永久磁体的第一部分来实现的。

如图2中可看到，电弧在不同时刻的运动由点表示。在增强的感应部中，电弧用点41和42表示。

在所示的实施例中，永久磁体的第一部分不仅包括第一磁化部分32，还包括第二磁化部分33。磁化部分32和33设置在每个凸缘12和13的后面。这意味着永久磁体的第一部分的磁化部分是相对于永久磁体的第一部分，即相对于增强的感应部中的永久磁体的部分而被限定的部分。永久磁体的第一部分的第二磁化部分33产生一磁场，该磁场加到由第一磁化部分32产生的磁场中。这使得由永久磁体的第一部分感应的作用在电弧上的磁力被显著地增加。因而永久磁体的第一部分的第二磁化部分33使得电弧的弧根能在活动触点1和电极15之间转移，且所述电弧离开并移动到灭弧室。因此，活动触点1和电极15之间的距离D的影响由第二磁化部分33补偿。

在图1和2所示的实施例中，永久磁体的第一部分的第一和第二磁化部分32和33产生的磁场强度大致相等。沿灭弧室21的方向推动电弧的磁力由此加倍，这使得电弧被更快速地推进到灭弧室。

在图1和2所示的实施例中，永久磁体的第一部分的第一和第二磁化部分32和33相对于电弧形成室的纵向中间面10对称设置。这进一步改善了上述性能，即更有效地将电弧推到灭弧室。

根据本发明的第二特征，电弧形成室11包括转向部51，其中电弧相对于电弧形成室的纵向中间面10由永久磁体的第二部分产生的磁场转向到第一凸缘12，永久磁体的第二部分产生的磁场基本上弱于永久磁体的第一部分产生的磁场。由于永久磁体的第二部分在纵向中间面10内产生的磁场弱于永久磁体的第一部分产生的磁场，且关于所述纵向中间面不对称，因而电弧从其轨迹转向。电弧的转向部分因此主要通过转向部51中的永久磁体的第二部分获得。

在图1和2所示的实施例中，永久磁体的整个第二部分52设置在第一凸缘12后面。在其它实施例中(未示出)，仅永久磁体的第二部分的一部分可设置在第一凸缘后面，因此由所述部分产生的磁场高于由永久磁体的第二部分的剩余部分产生的磁场，该剩余部分设置在第二凸缘13之后。这意味着永久磁体的第二部分的磁化部分是相对于转向部中的永久磁体的部分而被限定的部分。

如图2中可看到，在转向部51中，点61、62、63、64和65表示转向部中的电弧在不同时刻的位置。由于永久磁体的第二部分52使得电弧被转向，因而这些点朝第一凸缘12移动。由此，电弧朝向第一凸缘12移动，同时沿纵向轴线A-A’保持足够的磁力，以使得电弧不到达和粘在其上和始终(end up)与其接触。

如图2中可看到，去电离板的引导边缘设置有中心凹进部23和两个指向电弧形成室的转向部51的横向件71和72。在图1和2所示的实施例中，电弧在转向部内被引导朝向横向件71。

在中断高强度直流电或交流电的情况下，通常试图使得电弧经由中心凹进部进入灭弧室。这使得电弧在灭弧室的中部被去电离，以最大程度地耗散能量。

在中断低强度电流的情况下，当然试图使得电弧尽快进入灭弧室，以防止其在电弧形成室中也就是从灭弧室的上游保持和耗散能量。在中断低强度电流的情况下，由于少量的能量被耗散，因此电弧可熄灭在灭弧室21的引导边缘的横向件71上。

有利地，永久磁体的第二部分52和去电离板的横向件71之间的距离小于1毫米。该距离相当小，以防止电弧在电弧形成室中熄灭。

界定电弧形成室的凸缘12和13通常由电绝缘材料形成。低强度直流电与交流电相比较具有相对较长的中断时间，为了获得对于低强度直流电的良好耐电性(electrical endurance)，这些凸缘可由电绝缘材料形成，这些绝缘材料不会轻易腐蚀，例如陶瓷、滑石(steatite)。为了获得高强度直流电或交流电的良好中断，这些凸缘可由造气电绝缘材料制成，例如造气尼龙。

有利地，第一凸缘12由陶瓷材料制造，第二凸缘13由造气有机材料制造。造气凸缘增加了触点区内的压力，由此促进了电弧从触点区离开进入灭弧室。

在图1和2所示的实施例中，电弧隔板包括分别设置在每个凸缘12和13之后的第一和第二永久磁体。设置在第一凸缘12后的磁体在电弧形成室的两个增强的感应部和转向部上延伸，设置在第二凸缘13后的磁体仅在增强的感应部上延伸。这样，增强的感应部的永久磁体的第一部分基本上由第一磁体即磁化部分32和增强的感应部中的第二磁体的部分即磁化部分33形成。同样，转向部的永久磁体的第二部分基本上由转向部中的第二磁体的部分即磁化部分52形成。

本发明还涵盖一种电弧隔板，其包括设置在第一凸缘后的分别在增强的感应部和转向部中的两个永久磁体，增强的感应部中的磁体产生的磁场基本上比转向部中的磁体产生的磁场强度高。

本发明还涵盖一种电弧隔板，其包括三个永久磁体，第一和第二磁体设置在第一凸缘后且分别在增强的感应部和转向部中，而第三磁体设置在第二凸缘后增强的感应部中。

Claims (11)

1.一种用于电路断路器的电弧隔板(4)，包括由一堆去电离板(22)形成的灭弧室(21)和电弧形成室(11)，该电弧形成室由位于所述电弧形成室的纵向中间面(10)各侧上的第一凸缘(12)和第二凸缘(13)界定，所述电弧隔板装备有至少部分设置在所述第一凸缘(12)后面的永久磁体，其特征在于，所述电弧形成室包括第一增强的感应部(31)和位于所述增强的感应部和灭弧室(11)之间的转向部(51)：

-所述增强的感应部(31)包括永久磁体的第一部分，所述永久磁体的第一部分在所述增强的感应部的纵向中间面中产生磁场，使得电弧被推进，所述永久磁体的第一部分包括设置在每个所述第一凸缘(12)和第二凸缘(13)后的两个磁化部分(32、33)，

-所述转向部(51)包括永久磁体的第二部分(52)，所述永久磁体的第二部分在所述转向部的纵向中间面中产生的磁场弱于所述永久磁体的第一部分产生的磁场，且使得电弧相对于该纵向中间面被转向。

2.如权利要求1所述的电弧隔板，其特征在于，所述第一凸缘(12)和第二凸缘(13)大致定位成与所述纵向中间面(10)的距离相等。

3.如权利要求2所述的电弧隔板，其特征在于，所述永久磁体的第一部分的两个磁化部分(32、33)产生强度基本相等的磁场。

4.如权利要求2所述的电弧隔板，其特征在于，所述永久磁体的第一部分的两个磁化部分(32、33)设置成关于所述电弧形成室的纵向中间面(10)对称。

5.如权利要求1至4中任一项所述的电弧隔板，其特征在于，所述永久磁体的第二部分的至少一部分设置在所述第一凸缘(12)后，使得所述至少一部分产生的磁场大于所述永久磁体的第二部分的剩余部分产生的磁场。

6.如权利要求5所述的电弧隔板，其特征在于，所述永久磁体的整个第二部分(52)设置在所述第一凸缘(12)后。

7.如权利要求1至4中任一项所述的电弧隔板，其特征在于，所述去电离板(22)包括引导边缘，该引导边缘设置有中心凹进部(23)和至少一个朝向所述转向部(51)定向的横向件(71)，电弧在所述转向部内被朝向所述横向件引导。

8.如权利要求7所述的电弧隔板，其特征在于，所述永久磁体的第二部分和所述去电离板(22)的引导边缘的横向件(71)之间的距离小于1毫米。

9.如权利要求1至4中任一项所述的电弧隔板，其特征在于，所述第一凸缘(12)由陶瓷材料制造。

10.如权利要求9所述的电弧隔板，其特征在于，所述第二凸缘(13)由造气有机材料制造。

11.一种电路断路器，包括可分离的触点(1、2)和电弧隔板(4)，以熄灭打开所述触点时形成的电弧，其特征在于，所述电弧隔板是如权利要求1至10中任一项所述的电弧隔板。

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