[發明專利]具有增強滅弧室的斷路器

有效

• 申請號: 202010186831.8
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111725038B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 雷登·杰·基姆;楊光
• 申請（專利權）人: 西門子工業公司
• 主分類號: H01H73/18
• 分類號: H01H73/18
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 陳方鳴

本發明涉及一種具有增強滅弧室的斷路器，包括電弧中斷機構，其增強電弧板對電弧的吸引力并且減少電弧從電弧板逸出的可能性。電弧中斷機構包括增強的滅弧室。滅弧室包括具有第一側和第二側的多個電弧板。斷路器還包括固定接觸板，該固定接觸板包括設置在多個電弧板的第一側附近的第一跑弧道。斷路器還包括負載端子，該負載端子包括設置在多個電弧板的第二側附近的第二跑弧道。當電弧被多個電弧板吸引并且電弧進入多個電弧板時，通過減小電弧的電流路徑的電阻或通過減小斷路器上的電壓，經由第一跑弧道和第二跑弧道減小與電弧相關聯的電流路徑的長度。

技術領域

本發明的各方面總體上涉及具有滅弧室的斷路器。

背景技術

電子跳閘住宅斷路器的最新發展產生了對電弧中斷機構的需求，該電弧中斷機構可容納小的接觸分離間隙并且可以減少對電子部件的電弧腐蝕/污染。在多個選項中，選擇了具有電弧板的電弧堆是因為其具有附加的電流限制能力以及在AC和DC應用二者中均可工作的能力。電弧板通常由鐵磁性材料(諸如鋼)制成，并且因此用電磁力吸引電弧。電弧進入電弧板后，會分成多個較小的電弧，并且由于板生成的額外的電弧陽極-陰極對，電弧電壓可顯著增加。因此通過高電弧電壓實現電流限制，并且電弧可以被捕獲在板內以減少對其它部件的腐蝕。

電弧板被廣泛用于低壓斷路器中，然而，已經注意到，電弧板的有效性在很大程度上取決于斷路器的設計，特別是對于額定電流較低的斷路器。這主要是由于電弧本身的物理特性。當減小電弧電流時，電弧與電弧板之間的電磁力顯著降低。同樣，在較低電弧電流的情況下，電弧行進的路徑溫度更低，這使得電弧從觸點移開的移動性更小。這兩個因素一起可以影響將電弧吸引到其中的電弧板的有效性。

一旦電弧進入電弧板，它們是否會留在電弧板上也被證明取決于斷路器設計。最小弧壓原理(Steenbeck Minimum Principle)指出，電弧保持在具有可能最低的電弧電壓的狀態。盡管在理論上受到許多挑戰，但最小弧壓原理在總體上與觀察結果一致。在電弧板內側，電弧電壓顯著增加。因此，如果設計不當，電弧往往會在電弧板外側再次擊穿從而降低電弧電壓，即所謂的重燃。許多人將該重燃歸因于熱氣向電弧板外側區域的分布。為了克服這些技術挑戰，已經進行了許多設計來改善電弧板吸引力并減少重燃的可能性，包括放氣材料、精心設計的電流路徑以增加電磁力等。此類解決方案通常伴隨著更昂貴的材料和/或更昂貴的過程。

目前所知，放氣的材料和額外的磁場(通過精心設計的電流路徑，或通過額外的磁體)是提高電弧板吸引力和電弧捕獲的有效性的最常見方法。在其中可以添加電弧板的現有斷路器的中斷中，在兩個觸頭之間引出電弧，其產生電流路徑。一旦電弧進入電弧板作為電流路徑，電弧就被分成幾個較小的電弧，并且電弧電壓增加。然而，普遍的問題是，一旦電弧電壓增大，就會發生擊穿(重燃)。可以通過最小弧壓原理描述此類重燃，其中電弧通常經由在斷路器內側傳播的高溫氣體來尋求可能最低的電壓狀態。如果不應用其它機構，電弧將流向較短的電流路徑以保持低電壓。已經觀察到由于重燃引起的內部零件腐蝕而導致的故障。為了最小化重燃，通常的方法是施加磁場，該磁場會向電弧添加附加的電磁力，以將其保持在電弧板內側，此類磁場可以通過電流回路或永磁體完成。然而，這些設計仍然存在問題。

因此，需要斷路器中具有更優的電弧控制和管理機制。

發明內容

簡要地描述，本發明的各方面涉及一種用于斷路器的增強滅弧室。提出了電弧板裝置，其將增強電弧板對電弧的吸引力，并減少電弧從電弧板逸出的可能性。在本發明中提出了新的電流路徑裝置和電弧板裝置。在電弧板的相對側上提供了兩個跑弧道，以在電弧被吸引并進入電弧板時減小電流路徑的長度。減小“電流路徑的長度”也可以被稱為“減小用于電弧的預期電流路徑的電阻”或“減小斷路器上的電壓”。兩個平行跑弧道的特定位置會產生所需的電流路徑。為了吸引電弧，兩個跑弧道包括狹窄部分，該狹窄部分作用為“熱點”，以便經由跑弧道使電弧更易移動，并能夠快速向下行進。