CN104798162A - 电弧流道组件和电路断续器 - Google Patents

Abstract

一种用于电路断续器(4)中的电弧流道组件(2)提供了位于电路断续器的静触头(12)的相对两侧的一对电弧流道(36，38)。如果用于直流应用中，则该电弧流道组件构造成沿着电弧流道之一在第一方向上将正直流电弧传送离开静触头，并且还构造成沿着另一电弧流道在另一方向上将负直流电弧传送离开静触头。该电弧流道组件还包括支承件(40)，该支承件在与静触头所配置的表面相对的表面上与电路断续器的导体(6)电接合。该改进的电弧流道组件有利地在直流应用中促进电弧的熄灭并使正和负直流电弧两者熄灭。

Description

电弧流道组件和电路断续器

对相关申请的交叉引用

本申请要求在2012年11月15日提交的美国专利申请序号No.13/677,631的优先权并且主张其权益，该申请通过引用并入本文中。

技术领域

所公开并要求专利保护的构思总体上涉及电路断续器，并且更具体地涉及用于电路断续器中的电弧流道(arc runner)组件以及一种电路断续器。

背景技术

已知电路断续器用于许多应用中。电路断续器例如用来在某些预定情形(例如可包括预定的过电流和欠电压情形)以及其它情形中断开保护电路的一部分。

如相关技术中一般理解的，电路断续器通常包括电气地介设在线路和负载导体之间的一组可分离触头，并且可分离触头可互相分离以断开保护电路的与线路和负载导体连接的部分。由于在触头的初始分离期间触头之间通常形成电弧，以及由于这种电弧对电路断续器和保护电路会是破坏性的，所以希望尽快使这些电弧熄灭，并且电路断续器通常采用某种类型的设备或***来使这些电弧熄灭。一种灭弧***包括熄弧沟，该熄弧沟包括发散地定向并且构造成打断和熄灭电弧的多个灭弧板。电弧流道通常用在该组可分离触头中的静触头附近以将电弧引向熄弧沟。可采用任何各种装置来帮助使电弧沿熄弧沟的方向移动，并且这些装置可包括产生将电弧推向熄弧沟的磁场的装置、在存在电弧的情况下产生将电弧推向熄弧沟的气体的装置等。

虽然这些灭弧***对于它们的期望目的而言通常有效，但它们并非没有局限性。例如，已开发出许多已知的灭弧***用于电弧常常持续至多仅半个循环的交流应用中。此类灭弧***通常不可直接应用于直流应用，因为直流电弧会以更长的时间周期存在。此外，交流电中的电压根据已知循环在正和负之间变化，而直流电通常要么是正的，要么是负的，并且视应用而定，直流保护电路可能在不同时间经历正电压或负电压。用来保护直流电路的电路断续器因此希望具有在给定的电流水平下中断正直流和负直流两者的能力。此外，某些应用(如光伏应用)要求越来越大的电流中断能力。因此将希望提供解决本领域中的这些缺点的方案。

发明内容

一种改进的用于电路断续器中的电弧流道组件提供了位于电路断续器的静触头的相对两侧的一对电弧流道。如果用于直流应用中，则该电弧流道组件构造成沿着电弧流道之一在第一方向上将正直流电弧传送离开静触头，并且还构造成沿着另一电弧流道在另一方向上将负直流电弧传送离开静触头。该电弧流道组件还包括支承件，该支承件在与静触头所配置的表面相对的表面上与电路断续器的导体电接合。该改进的电弧流道组件有利地在直流应用中促进电弧的熄灭并使正和负直流电弧两者熄灭。

因此，所公开并要求专利保护的构思的一方面在于提供一种在电路断续器中用来使电弧熄灭的改进的电弧流道组件。

所公开并要求专利保护的构思的另一方面在于提供一种在用于直流应用中的情况下使正和负直流电弧两者熄灭的改进的电弧流道组件。

所公开并要求专利保护的构思的另一方面在于提供一种采用这种电弧流道组件的改进的电路断续器。

所公开并要求专利保护的构思的这些和其它方面由一种改进的电弧流道组件提供，该电弧流道组件构造成用于电路断续器中，该电路断续器具有第一导体、第二导体以及电气地介设在第一导体和第二导体之间的一组可分离触头。该组可分离触头包括位于第一导体和第二导体中的一者上的静触头。该电弧流道组件可一般地表述为包括第一电弧流道和第二电弧流道，其中第一和第二电弧流道彼此间隔开。第一电弧流道构造成位于静触头的第一侧部附近并且在第一方向上传送电弧离开静触头。第二电弧流道构造成位于静触头的与第一侧部相对的第二侧部附近并且沿与第一方向不同的第二方向传送电弧离开静触头。

附图说明

当结合附图阅读时可从以下描述进一步理解所公开并要求专利保护的构思，在附图中：

图1是根据所公开并要求专利保护的构思的改进的电弧流道组件的透视图；

图2是图1的电弧流道组件的侧视立面图；

图3是采用图1的电弧流道组件的根据所公开并要求专利保护的构思的改进的电路断续器的部分地剖切的透视图；

图4是图3的电路断续器的一部分的透视图；以及

图5是沿着图3的线5-5截取的剖视图。

说明书全文中相似的附图标记指代相似的部分。

具体实施方式

改进的电弧流道组件2在图1和2中大体示出。电弧流道组件2可用于如在图3中大体示出且在图4中部分示出的根据所公开并要求专利保护的构思的电路断续器4中。改进的电弧流道组件2有利地使得电路断续器4能够使电弧快速熄灭。电弧流道组件2和电路断续器4特别有利地用于直流应用中，但也可用于交流应用中而不脱离本构思。

电路断续器4可被说成是包括第一导体6、第二导体8以及电气地介设在第一导体6和第二导体8之间的一组可分离触头10。第一导体6和第二导体8中的一者通常将被视为线路导体，而第一导体6和第二导体8中的另一者通常将被视为负载导体，尽管具体指定在此并不重要。所示的示例性实施例中的一组可分离触头10包括被示出为位于第一导体6上的静触头12。该组可分离触头10还包括动触头14，该动触头位于动触头臂18上并且可与静触头12的接合面16电接合。

电路断续器4还包括灭弧装置20，该灭弧装置包括一组灭弧板(统一用附图标记22表示)、第一磁体24、第二磁体26和支架28。第一磁体24和第二磁体26是具有它们彼此对向的南(S)极的稀土永磁体并由钢质支架28保持就位。第一磁体24和第二磁体26可替换地具有它们彼此对向的北(N)极而不脱离本构思。还要清楚地指出的是，第一磁体24和第二磁体26可为任何形式——即，不论是否为永磁体，不论是由稀土材料还是由其它材料形成，等等——而不脱离本构思。灭弧装置20还包括中间元件30，该中间元件在中间延伸穿过一组灭弧板22并且包括钢质引导元件32(图5)，该引导元件由在所示的示例性实施例中由聚合材料形成的壳套34覆盖。如相关技术中理解的，电路断续器4还包括使触头臂18枢转以使动触头14在与静触头12电连接的位置和与静触头12电断开的位置之间移动的操作机构。

如图1和2大体所示，电弧流道组件2可被说成包括第一电弧流道36、第二电弧流道38、支承件40和基座42。电弧流道组件2由导电但不影响灭弧装置20或电路断续器4中的其它构件内的磁场的不锈钢板构成。在所示的示例性实施例中，第一电弧流道36和第二电弧流道38以及支承件40经由切割和弯曲形成在电弧流道组件2中。在文中所示的实施例中，第一电弧流道36和第二电弧流道38以及支承件40各自都从基座42的同一端延伸。基座自身具有形成在其中的安装孔44，在所示的示例性实施例中，该安装孔具有螺纹以在其中接纳延伸穿过电路断续器4的模制外壳构件的螺纹紧固件46(如图3中大体所示)以将电弧流道组件2、第一导体6和其它结构固定在电路断续器4内。然而，应指出的是，在电弧流道组件2的其它实施例中，安装孔44可容纳其它类型的紧固件而不脱离本构思。

第一电弧流道36可被说成包括位于第一支腿50上的第一电弧流道元件48。第一支腿50将第一电弧流道元件48支承在与基座42间隔开的位置。第二电弧流道38同样可被说成包括位于第二支腿54上的第二电弧流道元件52，其中第二支腿54将第二电弧流道元件52支承在与基座42间隔开的位置。支承件40可被说成包括位于支柱58上的支承元件56，其中支柱58将支承元件56支承在与基座42间隔开的位置。第一电弧流道36和第二电弧流道38可被说成位于支承件40的相对两侧，并且支承件40可替换地被说成大***于第一电弧流道36和第二电弧流道38之间。

第一电弧流道元件48包括大体平面的第一电弧流道表面60，并且第二电弧流道元件52同样具有大体平面的第二电弧流道表面60。第一电弧流道表面60和第二电弧流道表面62彼此大体共面并与静触头12的接合面16大体共面。支承元件56具有与第一电弧流道表面60和第二电弧流道表面62平行地定向并且偏离它们的大体平面的支承面64，如从图1和2可以理解的。支承面64构造成与第一导体6的与静触头12所在的表面相对的表面电接合。当触头臂18使动触头14与静触头12的接合面16挤压接合时，与第一导体6的上述表面接合的支承件40支承第一导体6。这种支承接合还提供了第一导体6和电弧流道组件2之间的上述电接合，该电接合使得静触头12和动触头14之间可能形成的电弧能沿着第一电弧流道表面60或第二电弧流道表面62(在直流应用中取决于被中断的直流电的极性)被传送。

如文中已在别处提出的，电弧流道组件2通过切割并弯曲一块不锈钢或其它适当的导电材料而形成。第一电弧流道36可被说成包括紧邻基座42的近侧弯曲部66并且还包括远离基座42的远侧弯曲部68。第二电弧流道38同样包括近侧弯曲部70并且还包括远侧弯曲部72。支承件40包括近侧弯曲部74、远侧弯曲部76以及位于近侧弯曲部74和远侧弯曲部76之间的中间弯曲部78。如从图1和2可理解的，第一电弧流道36和第二电弧流道38以及支承件40中的各种弯曲部中的一些弯曲部大***于相同方向上，而其它弯曲部在相反方向上。例如，近侧弯曲部66、70和74全部位于彼此相同的方向上，即大体朝向基座42。然而，虽然远侧弯曲部68和72大***于彼此相同的方向上，即，大体背离基座42，但远侧弯曲部76位于与其相反的方向上，即，大体朝向基座42。中间弯曲部78位于与远侧弯曲部76大体相同的方向上。然而，应指出的是，电弧流道组件2能以任何各种方式形成并且可具有任何各种构型而不脱离本构思。

因此，如从前文可理解的，第一电弧流道表面60定位成与静触头12的接合面16共面并且位于其第一侧。同样，第二电弧流道表面62定向成与接合面16共面并且位于静触头12的相对的第二侧。由于电弧流道组件2与第一导体6电连接，所以静触头12和动触头14之间形成的任何电弧都可根据各种因素而分别在第一电弧流道表面60和第二电弧流道表面62沿着第一电弧流道元件48或第二电弧流道元件52被传送。

在所示的示例性实施例中，如图5中大体所示，第一磁体24和第二磁体26由支架28定向并保持就位以使得相同的磁极彼此对向。在所示的示例性实施例中，第一磁体24和第二磁体26的南极彼此对向，但在其它实施例中，北极可彼此对向而不脱离本构思。

如图5中进一步所示，引导元件32与支架28电连接。壳套34与引导元件32的总尺寸相比具有较小厚度，以使得引导元件32在中间元件30内扩展地延伸。由于第一磁体24和第二磁体26的南极彼此对向，以及由于其间的铁磁性及由此引导磁场的引导元件32的存在，第一磁体24和第二磁体26之间存在的磁场线在图5中总体上用附图标记80A和80B表示。一些场线，例如总体上用80A表示的场线，从引导元件32直接朝第一磁体24或第二磁体26延伸。其它场线，例如总体上用附图标记80B表示并从引导元件32的与其同支架28的连接部相对的自由端发散的场线，可被说成从引导元件32的自由端总体上跨第一电弧流道元件48和第二电弧流道元件52总体上向外并分别朝第一磁体24和第二磁体26上的不同位置延伸。

根据众所周知的右手定则，用场线80A和80B表示的磁场将根据正被中断的直流电弧的极性而沿着第一移动方向82或第二移动方向84引导直流电弧。更具体地，进入图5的页面中——即，从动触头14朝静触头12——的直流电流将大体沿第一移动方向82被推进，意味着直流电弧将沿着第一电弧流道元件48的第一电弧流道表面60且然后朝一组灭弧板22被传送。另一方面，从图5的页面出来——即，从静触头12朝动触头14——的直流电流将由灭弧装置20中的磁场大体沿着第二移动方向84推进，这意味着电弧将沿着第二电弧流道元件52的第二电弧流道表面62且然后朝一组灭弧板22被传送。

要重申的是，电弧流道组件2和电路断续器4可用于交流应用中而不脱离本构思并且将类似地实现有益结果。然而，位于静触头12的相对两侧的第一电弧流道元件48和第二电弧流道元件52非常有利地使任意极性的直流电弧沿着它们的表面朝灭弧板22传送以中断这些电弧，这是十分有利的。

虽然已详细描述了本发明的具体实施例，但本领域的技术人员应该理解的是，可借鉴此公开文本的整体教导开发这些细节的各种变型和替换。因此，所公开的具体配置旨在仅为说明性的而非限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求及其任何和全部等同物的全部外延给出。

Claims (15)

1.一种构造成用于电路断续器(4)中的电弧流道组件(2)，所述电路断续器具有第一导体(6)、第二导体(8)和电气地介设在所述第一导体和所述第二导体之间的一组可分离触头(10)，所述一组可分离触头包括位于所述第一导体和所述第二导体中的一者上的静触头(12)，所述电弧流道组件包括：

第一电弧流道(36)；

第二电弧流道(38)；

所述第一和第二电弧流道彼此间隔开；

所述第一电弧流道构造成位于所述静触头的第一侧部附近并将电弧沿第一方向(82)传送离开所述静触头；并且

所述第二电弧流道构造成位于所述静触头的与所述第一侧部相对的第二侧部附近并将电弧沿与所述第一方向不同的第二方向(84)传送离开所述静触头。

2.根据权利要求1所述的电弧流道组件，其中，所述电弧流道组件还包括基座(42)，所述第一和第二电弧流道位于所述基座上。

3.根据权利要求1所述的电弧流道组件，其中，所述电弧流道组件还包括支承件(40)，所述支承件构造成与所述第一导体和所述第二导体中的所述一者在该者的与所述静触头所在的表面相对的表面电接合。

4.根据权利要求3所述的电弧流道组件，其中，所述支承件与所述第一和第二电弧流道电连接。

5.根据权利要求4所述的电弧流道组件，其中，所述第一电弧流道包括第一电弧表面(60)，并且所述第二电弧流道包括第二电弧表面(62)，所述第一和第二电弧表面定向成大致共面，所述支承件具有构造成与所述第一导体和所述第二导体中的所述一者电接合并且定向成与所述第一和第二电弧表面大体平行但偏离它们的大致平面的支承面(64)。

6.根据权利要求4所述的电弧流道组件，其中，所述电弧流道组件还包括基座(42)，所述第一和第二电弧流道以及所述支承件位于所述基座上。

7.根据权利要求6所述的电弧流道组件，其中，所述支承件包括支承元件(56)和支柱(58)，所述支承元件构造成与所述第一导体和所述第二导体中的所述一者电接合，所述支柱在所述支承元件和所述基座之间延伸以将所述支承元件支承在与所述基座间隔开的位置。

8.根据权利要求7所述的电弧流道组件，其中，在所述电弧流道组件中在所述支承元件和所述基座之间形成有至少一个第一弯曲部；或者所述第一电弧流道包括第一电弧流道元件(48)和第一支腿(50)，所述第一电弧流道元件构造成位于所述静触头的第一侧部附近，所述第一支腿在所述第一电弧流道元件和所述基座之间延伸以将所述第一电弧流道元件支承在与所述基座间隔开的位置，并且所述第二电弧流道包括第二电弧流道元件(52)和第二支腿(54)，所述第二电弧流道元件构造成位于所述静触头的第二侧部附近，所述第二支腿在所述第二电弧流道元件和所述基座之间延伸以将所述第二电弧流道元件支承在与所述基座间隔开的位置。

9.根据权利要求8所述的电弧流道组件，其中，所述支柱、所述第一支腿和所述第二支腿各自都从所述基座的同一端延伸。

10.根据权利要求9所述的电弧流道组件，其中，在所述电弧流道组件中在所述第一电弧流道元件和所述基座之间形成有一定数量的第一弯曲部(66，68)，在所述电弧流道组件中在所述第二电弧流道元件和所述基座之间形成有一定数量的第二弯曲部(70，72)，并且在所述电弧流道组件中在所述支承元件和所述基座之间形成有一定数量的第三弯曲部(74，76，78)。

11.根据权利要求10所述的电弧流道组件，其中，所述一定数量的第一弯曲部中的至少一个、所述一定数量的第二弯曲部中的至少一个和所述一定数量的第三弯曲部中的至少一个位于共同的方向上；或者所述一定数量的第一弯曲部中的至少一个和所述一定数量的第二弯曲部中的至少一个位于一个方向上，并且所述一定数量的第三弯曲部中的至少一个位于与所述一个方向不同的另一个方向上。

12.根据权利要求4所述的电弧流道组件，其中，所述支承件的至少一部分大***于所述第一和第二电弧流道之间。

13.根据权利要求1所述的电弧流道组件，其中，所述一组可分离触头还包括构造成能与所述静触头的接合面(16)接合的动触头(14)，所述第一电弧流道包括第一电弧表面(60)，并且所述第二电弧流道包括第二电弧表面(62)，所述第一和第二电弧表面定向成彼此大致共面并且构造为定向成与所述接合面大致共面。

14.一种电路断续器(4)，包括根据权利要求1所述的电弧流道组件，所述电路断续器还包括第一导体(6)、第二导体(8)以及电气地介设在所述第一导体和所述第二导体之间的一组可分离触头(10)，所述一组可分离触头包括位于所述第一导体和所述第二导体中的一者上的静触头(12)并且大***于所述第一电弧流道和所述第二电弧流道之间。

15.根据权利要求14所述的电路断续器，还包括构造成产生磁场的磁体装置(24，26)，其中在所述一组可分离触头分离时，所述场构造成将正直流电弧沿着所述第一电弧流道和所述第二电弧流道中的一者传送并且构造成将负直流电弧沿着所述第一电弧流道和所述第二电弧流道中的另一者传送。