CN115472473A - 一种断路器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种断路器，包括触头***、绝缘装置和灭弧装置，所述触头***包括转轴、动触头和静触头，动触头固定安装在转轴中，通过转轴带动动触头旋转，实现动触头和静触头的接触和分离；所述灭弧装置包括联结板、等电位连接线、上引弧片、下引弧片以及灭弧栅片组；所述上引弧片通过等电位连接线连接联结板，联结板通过软连接与动触头相连，上引弧片与动触头为等电位；所述下引弧片一端与静触头固定连接，其另一端与绝缘装置固定连接；所述灭弧栅片组固定安装在绝缘装置上，上引弧片和下引弧片嵌设于灭弧栅片组的中间凹陷部分。本方案能够将分闸产生的电弧进行转移，再进行集中灭弧，灭弧能力得到很大的提升。

Description

一种断路器

技术领域

本发明涉及断路器，具体涉及一种断路器。

背景技术

当电力***中发生故障电流时，断路器的脱扣***使原有机构解锁，驱动转轴***转动，最终使动触头与静触头分离，当***中的电压超过12-20V,被开断的电流超过0.25-1A，在动、静触头之间的空气介质被击穿，形成电弧。如电弧不能快速被熄灭，将会烧损触点表面并产生高温离子气体而损坏断路器壳体并且使得灭弧室内压升高导致高温气体从断路器壳体流出，对断路器周围设备以及断路器周围工作人员的健康产生影响。尤其是电弧中含有金属离子，容易导致断路器周围电气设备或导电部件出现短路的情况。基于以上断路器的情况，为增加断路器的灭弧性能，现有断路器一般通过灭弧栅片组熄灭电弧，具体方式是引导电弧进入灭弧室栅片组，通过灭弧栅片将电弧切割成数个短弧，以此来提高电弧电压，达到熄灭电弧的目的，但是该方案存在电弧转移难的问题，此外，还存在灭弧栅片数量少以及灭弧栅片组利用效率低。

因此如何提高断路器的灭弧性能显得尤为重要，其熄灭电弧的能力优劣会直接影响断路器对故障电流的分断能力、断路器自身的电寿命以及断路器的电性能特性。为了提高断路器分断能力与分断可靠性，本发明对灭弧***进行优化设计。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种断路器，能够将分闸产生的电弧进行转移，再进行集中灭弧，灭弧能力得到很大的提升。

技术方案：本发明包括触头***、绝缘装置和灭弧装置，所述触头***包括转轴、动触头和静触头，动触头固定安装在转轴中，通过转轴带动动触头运动，用以实现动触头和静触头的接触和分离；所述灭弧装置包括联结板、等电位连接线、上引弧片、下引弧片以及灭弧栅片组；所述上引弧片通过等电位连接线连接联结板，联结板通过软连接与动触头相连，上引弧片与动触头为等电位；所述下引弧片一端与静触头固定连接，其另一端与绝缘装置固定连接；所述灭弧栅片组固定安装在绝缘装置上，上引弧片和下引弧片嵌设于灭弧栅片组的中间凹陷部分。

所述上引弧片、下引弧片的中间部位均开设一引弧槽，且引弧槽宽度为对应引弧片厚度的1～2倍，使得电弧充分进入灭弧栅片组，提高灭弧栅片组的熄弧能力。

所述灭弧栅片组包括第一灭弧栅片组、第二灭弧栅片组、第三灭弧栅片组、第四灭弧栅片组、左隔弧壁、右隔弧壁；所述第一灭弧栅片组、第二灭弧栅片组、第三灭弧栅片组、第四灭弧栅片组依次横向布置，在多个栅片组所组成的整体两侧安装左隔弧壁和右隔弧壁，灭弧栅片组横向放置，可以在有限的断路器体积内，尽可能多的增加灭弧栅片数量，灭弧栅片数量增多将会把分断故障电流所产生的电弧分割成更多的短弧，可以提高电弧电压，增加灭弧装置熄灭电弧的能力。

所述灭弧栅片组还包括左产气件和右产气件，左产气件的第一隔筋***灭弧栅片组的间隙；所述右产气件的第二隔筋***灭弧栅片组的间隙。当电弧产生时，左、右产气件受电弧侵蚀产生气体，使灭弧室腔室中气压升高，形成气吹，有利于电弧进入灭弧栅片组，同时高速气流吹拂电弧等离子体束，同样有利于冷却电弧。

在所述动触头与静触头接触的位置安装动银点，静触头上安装与动银点相对应的静银点，可以提高回路的导电能力，加大导体的使用频率，增加接触效果。

所述绝缘装置包括第一绝缘件和第二绝缘件；所述第一绝缘件上设有槽和第一凸台，第一绝缘件通过槽安装于左产气件和右产气件间的凹槽中，第一凸台***底座相应的槽中进行拼接；所述第二绝缘件上设置第二凸台，第二绝缘件通过第二凸台***底座相应的凹槽中进行拼接。第一绝缘件主要作用是为静触头与灭弧装置间提供绝缘，第二绝缘件主要作用是为联结板螺钉与灭弧装置间提供绝缘。

所述绝缘装置包括第三绝缘件、第四绝缘件、第五绝缘件；所述第三绝缘件通过多个孔固定在底座上，用于提供转轴和灭弧装置间的绝缘；所述第四绝缘件通过铆钉安装在动触头的孔上，用于在动触头斥开时，提供转轴与灭弧装置间的绝缘；所述第五绝缘件通过螺钉固定在底座的凹槽中，用于提供转轴与灭弧装置间的绝缘。

有益效果：本发明的技术方案与现有技术相比，其有益效果在于：

(1)通过在联结板和上引弧片间添加了一等电位连接线，使得动触头、联结板、上引弧片是同一电位，而静触头、下引弧片是另一电位，这样的方式可以缩短电弧从触头至引弧片的转移时间，提高熄弧能力，可以提高引弧片的引弧效果，对灭弧性能更有好处；

(2)与大部分现有纵向放置的灭弧装置相比，本发明在灭弧装置放置方式上采用了横向放置，此方式可以在有限的断路器体积内，尽可能多的增加了灭弧栅片数量，灭弧栅片数量增多将会把分断故障电流所产生的电弧分割成更多的短弧，可以提高电弧电压，增加灭弧装置熄灭电弧的能力。并且还能防止断路器分断过程中产生的高温气体的喷出，可以消除对外部环境产生的不利影响，减少飞弧距离。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明的总装配图；

图3为灭弧装置与触头***的部件分解图；

图4为灭弧装置与触头***的装配示意图；

图5为灭弧栅片组的结构示意图；

图6为图5安装绝缘件状态下的结构示意图；

图7为左产气件的结构示意图；

图8为右产气件的结构示意图；

图9为第一绝缘件与底座的装配图；

图10为第二绝缘件、第五绝缘件与底座的装配图；

图11为联结板和等电位连接线与底座的装配图；

图12为第三绝缘件与底座的装配图；

图13为静触头与底座的装配图；

图14为上下引弧片与底座的装配图；

图15为绝缘装置总装配图；

图16为断路器壳体内部腔体分布图；

图17为故障电流未出现时灭弧***工作的电流走向图；

图18为故障电流出现时灭弧***刚开始工作的电流走向图；

图19为故障电流出现时动触头动作到最大开距且电弧未转移完成状态下的电流走向图；

图20为故障电流出现时动触头动作到最大开距且电弧转移完成状态下的电流走向图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和说明书附图对本发明的技术方案进行详细介绍。

如图1-4所示，本发明的断路器灭弧***包括触头***、绝缘装置和灭弧装置三个部分，触头***包括转轴1、动触头3和静触头10，动触头3固定安装在转轴1中，通过机构驱动转轴1运动使得动触头3在转轴1中旋转，实现动触头3和静触头10的接触和分离，进而实现回路的接通或开断。本方案中，在动触头3与静触头10接触的位置安装动银点2，动银点2通过焊接的方式固定在动触头3上，其材料一般为银合金；静触头10上安装与动银点2相对应的静银点8，静银点8通过焊接的方式固定在静触头10上，其材料一般为银合金，设置动银点2和静银点8是为了提高回路的导电能力，加大导体的使用频率，增加接触效果。。

灭弧装置包括联结板5、等电位连接线6、上引弧片7、下引弧片9以及灭弧栅片组。上引弧片7通过等电位连接线6连接联结板5，联结板5通过软连接4与动触头3相连，使得上引弧片7与动触头3为等电位，缩短了电弧从触头至引弧片的转移时间，提高了熄弧能力。具体安装方式为，如图13所示，静触头10一端通过螺钉在第一通孔101、第二通孔102上与绝缘装置的底座21连接并固定，静触头10另一端与静银点8通过焊接固定连接。上引弧片7一端在第三通孔71处采用螺钉与等电位连接线6一端的第四通孔63连接，上引弧片7另一端在第五通孔72处采用螺钉固定在底座21上。如图11所示，等电位连接线6另一端在第六通孔61和第七通孔62处采用螺钉与联结板5上的第八通孔51和第九通孔52固定连接。下引弧片9一端焊接在静触头10上，且下引弧片9位于静银点8下方，下引弧片9另一端在第十通孔91处采用螺钉固定在底座21上。软连接4的两端都采用焊接的方式分别固定在动触头3和联结板5上。设置上引弧片7和下引弧片9可将电弧更完整的引导至灭弧装置中，使得更多的灭弧栅片起作用，提高灭弧性能。本实施例中，上引弧片7、下引弧片9的中间部位均开设一引弧槽，且引弧槽宽度为对应引弧片厚度的1～2倍，如图14所示。

如图4、图5、图7、图8所示，灭弧栅片组包括左隔弧壁11、左产气件12、第一灭弧栅片组13、第二灭弧栅片组14、第三灭弧栅片组15、第四灭弧栅片组16、右产气件17、右隔弧壁18。第一灭弧栅片组13、第二灭弧栅片组14、第三灭弧栅片组15、第四灭弧栅片组16，依次横向布置，此方式可以在有限的断路器体积内，尽可能多的增加了灭弧栅片数量。在第一灭弧栅片组13、第二灭弧栅片组14、第三灭弧栅片组15、第四灭弧栅片组16所组成的整体两侧安装左隔弧壁11和右隔弧壁18，左隔弧壁11和右隔弧壁18的方孔上顺序铆接了数片灭弧栅片，灭弧栅片相对于左隔弧壁11、右隔弧壁18应垂直放置，利用左隔弧壁11和右隔弧壁18将第一灭弧栅片组13、第二灭弧栅片组14、第三灭弧栅片组15、第四灭弧栅片组16所包含的数个灭弧栅片分隔。相邻的两个灭弧栅片之间均存在间隔，数个灭弧栅片能够将分断故障电流所产生的电弧分割成更多的短弧，可以提高电弧电压，增加灭弧装置熄灭电弧的能力。左产气件12内部第一隔筋122应***灭弧栅片组的间隙，右产气件17内部第二隔筋172应***灭弧栅片组的间隙，当电弧产生时，左、右产气件受电弧侵蚀产生气体，使灭弧室腔室中气压升高，形成气吹，有利于电弧进入灭弧栅片组，同时高速气流吹拂电弧等离子体束，同样有利于冷却电弧。

如图15、图16所示，绝缘装置包括底座21、封底板25、小盖26、中盖27和多个绝缘件，其中，底座21、封底板25、小盖26、中盖27构成断路器的壳体。壳体将断路器的内部分为不同的腔室，在不同腔室间组合拼接时，通过壳体上增加长条凹槽与长条凸台的方式组合在一起，以增加断路器的绝缘性能。具体地，小盖26和中盖27形成第一腔室28，中盖27和底座21形成第二腔室29，底座21和封底板25形成第三腔室30。第一腔室28用于存放断路器的附件。转轴1、动触头3、软连接4、联结板5、等电位连接线6置于第二腔室29中，具体为，底座21上开设凹槽用于存放等电位连接线6，等电位连接线6上方安装绝缘件，从而将等电位连接线6完全密封于凹槽中；此外，该绝缘件还与动触头3、转轴1以及底座21相配合形成封闭区域，将第二腔室29与第三腔室30进行隔绝。静触头10、灭弧栅片组、上引弧片7、下引弧片9置于第三腔室30。灭弧栅片组安装在第三腔室30的底部，具体为，灭弧栅片组固定安装在封底板25上方，上引弧片7和下引弧片9嵌设于灭弧栅片组的中间凹陷部分。底座21和封底板25为整个灭弧***提供了安装和固定空间，多个绝缘件用于为不同部件之间提供绝缘。绝缘件为整个灭弧***提供了可靠绝缘性能，绝缘装置的设置保证了整个灭弧装置腔体的绝缘性能。具体包括以下：多个绝缘件包括第一绝缘件19和第二绝缘件20、第三绝缘件22、第四绝缘件23、第五绝缘件24。如图6和图9所示，第一绝缘件19上设有槽191和第一凸台192，第一绝缘件19通过槽191安装于左产气件12、右产气件17间的凹槽中，第一凸台192***底座21相应的槽中进行拼接；第一绝缘件19主要作用是为静触头10与灭弧装置间提供绝缘。如图10所示，第二绝缘件20上设置第二凸台201，第二绝缘件20通过第二凸台201***底座21相应的凹槽中进行拼接。第二绝缘件20主要作用是为联结板5螺钉与灭弧装置间提供绝缘，防止灭弧装置上方的机构受到烧蚀。如图12所示，第三绝缘件22通过孔221、222、223、224固定在底座21上，其主要作用一是为底座21下方的灭弧装置和上方的机构提供绝缘，二是为其下方沉在底座21中的等电位连接线6提供绝缘。如图15所示，第四绝缘件23通过铆钉安装在动触头3的孔31上，用于在动触头3斥开时，提供转轴1与灭弧装置间的绝缘；第五绝缘件24通过螺钉固定在底座21的凹槽211中，用于提供转轴1与灭弧装置间的绝缘。

如图17所示，当故障电流未出现时，灭弧装置正常工作的电流走向图。正常工作电流从进线端联结板5进入，顺序通过软连接4、动触头3、动银点2、静银点8、最后到静触头10流出。

如图18所示，当故障电流出现时，动触头3刚开始动作的电流走向图。故障电流从进线端联结板5进入，通过软连接4和动触头3后，由于动触头3迅速动作在动银点2和静银点8之间产生了金属相电弧11，进而故障电流将会通过电弧11流向静银点8和静触头10。

如图19所示，当故障电流出现时，动触头3动作到最大开距且电弧11还在动触头3与静触头10之间的电流走向图。上述电弧11由于气吹和磁吹的作用将会不断向下移动直到完全进入灭弧装置后被灭弧装置熄灭，而此状态为电弧11即将运动到引弧片上的临界状态，由于电弧11依旧位于动静银点间，所以整个导电回路的电流走向与上述动触头3刚动作时一致，依旧是联结板5-软连接4-动触头3-动银点2-电弧11-静银点8-静触头10。

如图20所示，当故障电流出现时，动触头3动作到最大开距且电弧11已经完全进入灭弧装置的电流走向图。此状态的电流走向与之前电弧11在动静银点之间时不同的是：由于上引弧片7通过等电位连接线6与联结板5连接在了一起，所以上引弧片7与联结板5是同一高电位，而下引弧片9与静触头10连接在了一起，所以下引弧片9与静触头10是同一低电位，由于二者存在着电位差，所以此时回路电流将从联结板5到等电位连接线6再到上引弧片7上，当电流运动到上引弧片7末端时，将会通过电弧11继续向右移动直达下引弧片9的末端，随后沿着下引弧片9到静触头10上流出。

需要说明的是，如果不添加等电位连接线6，当动触头3运动到开距最大的位置时，上引弧片7也是具有一定引弧能力的，电弧11也会随着上引弧片7往下移动，但是由于没有等电位连接线6，此时的上引弧片7将会是低电位，而动触头3是高电位，这样的电位差将不利于电弧11的转移，会出现电弧11没有沿着上引弧片7一直运动到末端的情况，而如果电弧11没有运动到引弧片末端的话，下方的灭弧栅片也将只有一部分起到分割电弧11的作用，导致灭弧能力达不到预期。而下引弧片9由于焊接在静触头10上，属于直接电连接，二者始终保持同一低电位，所以电弧11在下引弧片9上的转移将相当容易，即整个导电回路的引弧效果主要还是取决于上引弧片7的引弧效果。

Claims (6)

1.一种断路器，其特征在于：包括触头***、绝缘装置和灭弧装置，所述触头***包括转轴(1)、动触头(3)和静触头(10)，动触头(3)固定安装在转轴(1)中，通过转轴(1)带动动触头(3)旋转，用以实现动触头(3)和静触头(10)的接触和分离；

所述灭弧装置包括联结板(5)、等电位连接线(6)、上引弧片(7)、下引弧片(9)以及灭弧栅片组；所述上引弧片(7)通过等电位连接线(6)连接联结板(5)，联结板(5)通过软连接(4)与动触头(3)相连，上引弧片(7)与动触头(3)为等电位；所述下引弧片(9)一端与静触头(10)固定连接，其另一端与绝缘装置固定连接；所述灭弧栅片组固定安装在绝缘装置上，上引弧片(7)和下引弧片(9)嵌设于灭弧栅片组的中间凹陷部分。

2.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：所述上引弧片(7)、下引弧片(9)的中间部位均开设一引弧槽，且引弧槽宽度为对应引弧片厚度的1～2倍。

3.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：所述灭弧栅片组包括第一灭弧栅片组(13)、第二灭弧栅片组(14)、第三灭弧栅片组(15)、第四灭弧栅片组(16)、左隔弧壁(11)、右隔弧壁(18)；

所述第一灭弧栅片组(13)、第二灭弧栅片组(14)、第三灭弧栅片组(15)、第四灭弧栅片组(16)依次横向布置，在多个栅片组所组成的整体两侧安装左隔弧壁(11)和右隔弧壁(18)。

4.根据权利要求3所述的断路器，其特征在于：所述灭弧栅片组还包括左产气件(12)和右产气件(17)，所述左产气件(12)的第一隔筋(122)***灭弧栅片组的间隙；所述右产气件(17)的第二隔筋(172)***灭弧栅片组的间隙。

5.根据权利要求4所述的断路器，其特征在于：所述绝缘装置包括第一绝缘件(19)和第二绝缘件(20)；

所述第一绝缘件(19)上设有槽(191)和第一凸台(192)，第一绝缘件(19)通过槽(191)安装于左产气件(12)和右产气件(17)间的凹槽中，第一凸台(192)***绝缘装置的底座(21)进行拼接；

所述第二绝缘件(20)上设置第二凸台(201)，第二绝缘件(20)通过第二凸台(201)***底座(21)相应的凹槽中进行拼接。

6.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于：所述绝缘装置包括第三绝缘件(22)、第四绝缘件(23)、第五绝缘件(24)；

所述第三绝缘件(22)通过多个孔固定在绝缘装置的底座(21)上，用于提供转轴(1)和灭弧装置间的绝缘；

所述第四绝缘件(23)通过铆钉安装在动触头(3)的孔(31)上，用于在动触头(3)斥开时，提供转轴(1)与灭弧装置间的绝缘；

所述第五绝缘件(24)通过螺钉固定在底座(21)的凹槽(211)中，用于提供转轴(1)与灭弧装置间的绝缘。

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