CN116031116B - 一种塑壳断路器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及断路器的技术领域，尤其是涉及一种塑壳断路器，包括断路器底座、动触头、静触头、灭弧室、操作机构、热磁***和面盖，静触头固定在灭弧室内，动触头动作连接在操作机构上，动触头的动作方向指向灭弧室，灭弧室周边安装有永久磁铁片组，永久磁铁片组内形成有永磁腔，永久磁铁片组在永磁腔内产生固定网状环绕磁场，固定网状环绕磁场的磁通方向垂直于动触头与静触头之间流过电流的方向，能够提高断路器的分断能力和使用安全性。

Description

一种塑壳断路器

技术领域

本申请涉及断路器的技术领域，尤其是涉及一种塑壳断路器。

背景技术

断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。

当电路中出现故障电流，并且电流值超过断路器的设定保护范围时，驱动脱扣机构动作，使断路器的动、静触头迅速断开，此时在动、静触头间的电压导致空气介质放电从而产生高温电弧，电弧在燃烧的过程中，断路器内局部的空气温度急剧上升，加速空气电离，严重时产生电火花。

为了提高断路器的使用安全性，通常会在断路器内部或外部增加灭弧装置，以配合断路器使用，现有技术中，常见的灭弧方式主要包括有机械灭弧、磁吹灭弧、窄缝（纵缝）灭弧、以及栅片灭弧法等。

其中，机械灭弧：经过极限设备将电弧活络拉长；磁吹灭弧：在一个与触头串联的磁吹线圈发作的磁场效果下，电弧受电磁力的作用而拉长，被吹入有固体介质构成的灭弧罩内，与固体介质相触摸，电弧被冷却而暂停；窄缝（纵缝）灭弧法：在电弧所构成的磁场电动力的效果下，可使电弧拉长并进入灭弧罩的窄（纵）缝中，几条纵缝可将电弧切开成数段而且与固体介质相触摸，电弧暂停；栅片灭弧法：当触头分隔时，电弧在电动力的作用下被推入一组金属栅片中、并被切开成数段，相互绝缘的金属栅片的每一片都恰当于一个电极，通过阴阳极压降。

但在实际的应用当中，发明人发现采用上述的灭弧装置来提升断路器的灭弧效果时，存在以下情况：

（1）采用机械灭弧或窄缝（纵缝）灭弧法灭弧时，在对短路电流进行截断时，由于电弧行进路线不连续，空中电弧移动速度不一致，部分电弧有时会在中途停滞，存在无法迅速把电弧整体导入灭弧装置中的缺点；

（2）采用磁吹灭弧法灭弧时，灭弧装置难以同时适配于断路器中开断大电流、小电流，即，当线圈磁场的设计在较大电流下适用时，那么在较小电流时，就会造成由于电流产生的磁场力不够大而不能有效地把电弧推动到引弧角处。当按照小电流磁吹的设计参数，又会使得在较大电流情况磁吹过于强烈，把触头上的金属液桥等吹到接触区以外，加速触头的磨损；

（3）采用栅片灭弧法灭弧时，栅片灭弧更适用于交流电中，应用在直流电时的效果差。

发明内容

为了增强断路器消灭电弧的效果，本申请提供一种塑壳断路器，能够提高断路器的分断能力和使用安全性。

本申请提供的一种塑壳断路器，采用如下的技术方案：

一种塑壳断路器，包括断路器底座、动触头、静触头、灭弧室、操作机构、热磁***和面盖，所述静触头固定在所述灭弧室内，所述动触头动作连接在所述操作机构上，所述动触头的动作方向指向所述灭弧室，所述灭弧室周边安装有永久磁铁片组，所述永久磁铁片组内形成有永磁腔，所述永久磁铁片组在所述永磁腔内产生固定网状环绕磁场，所述固定网状环绕磁场的磁通方向垂直于所述动触头与所述静触头之间流过电流的方向。

通过采用上述技术方案，当断路器内出现大短路电流时，动触头、静触头迅速分开，此时，在固定网状环绕磁场的作用下，动触头和静触头之间产生电弧能够快速被拉伸并吹向灭弧室，并且，电弧进入到灭弧室后，固定网状环绕磁场可以快速分断电弧，起到灭弧的作用，缩短了电弧熄灭时间，增强了断路器的灭弧效果，与现有技术相比较，网状环绕磁场的磁感线集中分布，灭弧效果好，可以运用于直流回路中，而且，灵活运用断路器内出现大短路电流时产生的电磁场，以进一步增强磁场，电弧在叠加磁场磁吹力的作用下迅速熄灭，提高了断路器的灭弧能力，从而提高断路器的使用安全性。

优选的，所述永久磁铁片组包括有：固定在所述灭弧室左侧的第一永久磁铁片；固定在所述灭弧室右侧边的断路器底座壁筋上、且与所述第一永久磁铁片正对分布的第二永久磁铁片；以及固定在所述断路器底座上、且分布在所述第一永久磁铁片与所述第二永久磁铁片之间的复合磁板，其中，所述第一永久磁铁片、所述第二永久磁铁片、以及所述复合磁板分别与灭弧室周边所述断路器底座壁筋上相装配后，形成类“冖”字的结构体，所述永磁腔形成在所述第一永久磁铁片、所述第二永久磁铁片、以及所述复合磁板之间。

通过采用上述技术方案，第一永久磁铁片、第二永久磁铁片、以及复合磁板分别与灭弧室周边断路器底座壁筋相装配后，形成类“冖”字的结构体，永磁腔形成在第一永久磁铁片、第二永久磁铁片、以及复合磁板之间，使磁场的强度不会随着断路器使用时间的推移而被削弱，并且，固定网状环绕磁场的磁通方向垂直于动触头与静触头之间流过电流的方向，起到快速将电弧吹入灭弧室分断电弧的效果。

优选的，所述复合磁板包括第三永久磁铁片和绝缘片，所述第三永久磁铁片与所述绝缘片之间层叠设置，所述第三永久磁铁片朝向靠近所述第一永久磁铁片、所述第二永久磁铁片的一侧。

通过采用上述技术方案，第三永久磁铁片配合第一永久磁铁片、第二永久磁铁片共同使用，形成固定网状环绕灭弧室的磁场，在环绕磁场力的作用下，在灭弧室内多方向撕裂电弧，达到快速消灭电弧的效果。

优选的，绝缘片设置在朝向远离第一永久磁铁片、第二永久磁铁片的一侧。

通过采用上述技术方案，可以有效地使第三永久磁铁片与外部隔开，起到与外部绝缘的作用，并且，第三永久磁铁片与第一永久磁铁片、第二永久磁铁形成环绕磁路，增强环绕磁场的磁通强度。

优选的，所述面盖壁筋上设置的凹槽同时压紧和包封所述第一永久磁铁片、所述第二永久磁铁片、所述复合磁板。

通过采取上述技术方案，通过面盖的凹槽，可以把第一永久磁铁片、第二永久磁铁片、复合磁板压紧，进而提高永久磁铁组的安装可靠性，而且，通过面盖凹槽的包封，使断路器不同相极之间的永久磁铁组相互隔开及绝缘，并与断路器外部保持绝缘，以保证断路器使用的安全性能。

优选的，所述灭弧室按断路器的极数相应设置若干个，若干个所述灭弧室周边均设置有所述永久磁铁组。

通过采取上述技术方案，使断路器各相极在出现大电流短路时，各相极动触头同时动作分断，各灭弧室内的永久磁铁组同时产生固定网状环绕磁场，在各相极的固定网状环绕磁场的作用下，各相极的分断电弧被快速拉伸并吹入各相极的灭弧室，达到消灭电弧的效果。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、当断路器内出现大短路电流时，动触头、静触头迅速分开，此时，在固定网状环绕磁场的作用下，动触头和静触头之间产生电弧能够快速被拉伸，并且，电弧进入到灭弧室后，固定网状环绕磁场可以快速分断电弧，起到灭弧的作用，缩短了电弧熄灭时间，增强了断路器的灭弧效果；

2、与现有技术相比较，灭弧室周围形成固定网状环绕磁场，在环绕磁场力的作用下，电弧在灭弧室内多方向撕裂，达到快速分断消灭电弧的效果；

3、与现有技术相比较，固定网状环绕磁场的磁感线集中分布，灭弧效果好，可以运用于直流回路中，而且，灵活运用断路器内出现大短路电流时产生的电磁场，以进一步增强磁场，电弧在叠加磁场磁吹力的作用下迅速熄灭，提高了断路器的灭弧能力，从而提高断路器的使用安全性。

附图说明

图1是本申请实施例中断路器的整体结构示意图。

图2是图1中A的放大图。

图3是本申请实施例中的局部剖视图。

附图标记说明：1、断路器底座；2、动触头；3、静触头；4、灭弧室；5、接线座；51、接线孔；61、第一永久磁铁片；62、第二永久磁铁片；63、复合磁板；631、第三永久磁铁片；632、绝缘片；7、操作机构；8、面盖。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种塑壳断路器。

参照图1和图2，一种塑壳断路器，包括有断路器底座1和面盖8，面盖8活动卡接在断路器底座1的上表面，在本申请实施例中，断路器底座1和面盖8均采用耐高温、阻燃性强的塑料制成。在断路器底座1的中部安装有操作机构7、热磁***、动触头2（参照图3）和静触头3，热磁***与操作机构7相装配，在热磁***的作用下，可以控制操作机构7把动触头2和静触头3分开，并且，在断路器底座1靠近动触头2和静触头3相闭合的位置处设置有灭弧室4，在灭弧室4周边设置有第一永久磁铁片61、第二永久磁铁片62和复合磁板63，灭弧室4可以把动触头2和静触头3分开时产生的电弧迅速切断，进而达到安全断电的目的，本申请中的断路器电弧分断能力高，可应用于低压电器的直流回路场景中。

断路器底座1的形状结构视断路器相极数而定，在本申请实施例中，断路器底座1为矩形盒体、面盖8为矩形盖体，而且，灭弧室4的数量视断路器的相极数而定，若干个灭弧室4并排分布在断路器底座1紧靠进线端一侧，在断路器底座1的进线端和出线端的各相极设置有接线座5，接线座5设有接线孔51，操作人员通过在接线孔51接入导电线，使断路器形成电回路。

当线路负载出现过载、短路故障时，断路器立刻动作，起到保护线路负载的作用，其应用原理均属于现有技术，在本申请实施例中不进行过多的赘述。

在本申请实施例中还包括有过分励脱扣器和欠电压脱扣器，分励脱扣器和欠电压脱扣器装配在断路器底座1内，分励脱扣器和欠电压脱扣器用于对断路器的通电或断电过程提供保护作用，分励脱扣器、欠电压脱扣器的装配方式和应用原理均属于现有技术，在本申请实施例中不进行过多的赘述。

为了对动触头2与静触头3的分离过程进行灭弧，参照图2和图3，在灭弧室4周边安装有永久磁铁片组，永久磁铁片组包括第一永久磁铁片61、第二永久磁铁片62、以及复合磁板63，在本申请实施例中，第一永久磁铁片61、第二永久磁铁片62的平面磁通极性相反，第一永久磁铁片61与第二永久磁铁片62正对分布，复合磁板63包括第三永久磁铁片631和绝缘片632，第三永久磁铁片631和绝缘片632层叠设置。

在本申请实施例中，第一永久磁铁片61固定在灭弧室4的左侧，第二永久磁铁片62固定在灭弧室4右侧边的断路器底座1的壁筋上，复合磁板63固定在灭弧室4的上方断路器底座1的壁筋上，使复合磁板63设置在第一永久磁铁片61与第二永久磁铁片62之间，第一永久磁铁片61与灭弧室4的侧壁之间、第二永久磁铁片62与灭弧室4的侧壁之间、复合磁板63与灭弧室4的侧壁之间可通过镶嵌的方式进行固定，并使第三永久磁铁片631朝向靠近第一永久磁铁片61、第二永久磁铁片62的一侧，绝缘片632朝向断路器底座1外部一侧，以保证第三永久磁铁片631对断路器外部的绝缘安全性能。

在与第一永久磁铁片61、第二永久磁铁片62、以及复合磁板63对应位置的面盖8的壁筋上设置凹槽，当面盖8盖合在断路器底座1的上表面时，面盖8同时与第一永久磁铁片61、第二永久磁铁片62、以及复合磁板63压紧，面盖8用来包封凸出断路器底座1壁筋上的第一永久磁铁片61、第二永久磁铁片62和复合磁板63的磁铁片，保证断路器各相极之间隔开的和绝缘性能及提高了安装稳定性。

第一永久磁铁片61、第二永久磁铁片62和复合磁板63分别与灭弧室4周边断路器底座1的壁筋壁相装配后，形成类“冖”字的结构体，第一永久磁铁片61、第二永久磁铁片62和复合磁板63在动触头2和静触头3相闭合位置的周围形成永磁腔。

具体地，参照图1和图2，第一永久磁铁片61的磁通方向，从第一永久磁铁片61的N极指向第二永久磁铁片62的S极，第二永久磁铁片62的磁通方向，从第二永久磁铁片62的N极指向第三永久磁铁片631的S极，第三永久磁铁片631的磁通方向，从第三永久磁铁片631的N极指向第一永久磁铁片61的S极，连成一个磁力网，进而在永磁腔的周围产生一个固定网状环绕磁场，在本申请实施例中，动触头2的转动方向与第一永久磁铁片61的磁通方向相垂直。

动触头2与静触头3闭合，断路器处于正常接电、且通路状态，当断路器接入大电流时，磁通方向垂直于动触头2与静触头3之间流过电流的方向，会在永磁腔内产生一个电磁场，电磁场的磁力线方向与固定网状环绕磁场磁力线方向相同，固定网状环绕磁场与电磁场叠加在一起，在动触头2、静触头3和灭弧室4周围形成叠加磁场。

当断路器内出现大短路电流时，通过热磁***和操作机构7的驱动，动触头2、静触头3迅速分开，此时，动触头2和静触头3之间产生电弧，在叠加磁场磁吹力的作用下，电弧能够快速被拉伸、并吹入到灭弧室4，灭弧室4在叠加磁场的作用下，多方向快速撕裂、熄灭电弧，叠加磁场加大了动触头2和静触头3分断时的吹弧能力、切断电弧能力，使动触头2与静触头3快速分断，缩短电弧熄灭时间，从而提升断路器的分断能力。

本申请实施例一种塑壳断路器的实施原理为：

当断路器内出现大短路电流时，断路器迅速断开。

断路器断开的瞬间，动触头2和静触头3之间产生电弧，在固定网状环绕磁场和电磁场组成的叠加磁场磁吹力作用下，电弧快速被拉入灭弧室4、并切断电弧。

同理，上述的第一永久磁铁片61、第二永久磁铁片62、以及复合磁板63，同时设置在断路器各相极的灭弧室4周边，同步对断路器各相极动触头2和静触头3之间产生的电弧进行快速灭弧。

以上均为本申请的较佳实施例，本实施例仅是对本申请做出的解释，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种塑壳断路器，其特征在于，包括断路器底座（1）、动触头（2）、静触头（3）、灭弧室（4）、操作机构（7）、热磁***和面盖（8），所述静触头（3）固定在所述灭弧室（4）内，所述动触头（2）动作连接在所述操作机构（7）上，所述动触头（2）的动作方向指向所述灭弧室（4），所述灭弧室（4）周边安装有永久磁铁片组，所述永久磁铁片组内形成有永磁腔，所述永久磁铁片组在所述永磁腔内产生固定网状环绕磁场，所述固定网状环绕磁场的磁通方向垂直于所述动触头（2）与所述静触头（3）之间流过电流的方向；

所述永久磁铁片组包括有：固定在所述灭弧室（4）左侧的第一永久磁铁片（61）；固定在所述灭弧室（4）右侧、且与所述第一永久磁铁片（61）正对分布的第二永久磁铁片（62）；以及固定在所述断路器底座（1）上、且分布在所述第一永久磁铁片（61）与所述第二永久磁铁片（62）之间的复合磁板（63），其中，所述第一永久磁铁片（61）、所述第二永久磁铁片（62）、以及所述复合磁板（63）分别与灭弧室（4）周边所述断路器底座（1）壁筋上相装配后，形成类“冖”字的结构体，所述永磁腔形成在所述第一永久磁铁片（61）、所述第二永久磁铁片（62）、以及所述复合磁板（63）之间；

所述复合磁板（63）包括第三永久磁铁片（631）和绝缘片（632），所述第三永久磁铁片（631）与所述绝缘片（632）之间层叠设置，所述第三永久磁铁片（631）朝向靠近所述第一永久磁铁片（61）、所述第二永久磁铁片（62）的一侧；

绝缘片（632）设置在朝向远离第一永久磁铁片（61）、第二永久磁铁片（62）的一侧。

2.根据权利要求1所述的一种塑壳断路器，其特征在于，所述面盖（8）壁筋上设置的凹槽同时压紧包封所述第一永久磁铁片（61）、所述第二永久磁铁片（62）、所述复合磁板（63）。

3.根据权利要求1所述的一种塑壳断路器，其特征在于，所述灭弧室（4）按断路器极数相应设置有若干个，若干个所述灭弧室（4）的周边均设置有所述永久磁铁片组。