專利名稱：滅弧裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種權(quán)利要求1所述的用于一個開關(guān)設(shè)備的滅弧裝置。
背景技術(shù)：
這種類型的滅弧裝置用于中斷或熄滅一對載流觸頭斷開時所產(chǎn)生的電弧。所述觸頭彼此分離時，電流在一個相應(yīng)逐漸變小的接觸區(qū)內(nèi)流動，使得這個區(qū)域上的溫度逐漸升高。所述觸頭分離前的一瞬間會產(chǎn)生一個熔橋，電流小時，熔橋最終會拉斷；電流大時，熔橋就會蒸發(fā)掉。因此，電流只能通過一個以導(dǎo)電等離子體柱形式出現(xiàn)的電弧繼續(xù)流動。
開關(guān)電流的類型和強度會對這個電弧的強度產(chǎn)生影響。當(dāng)一個由一個線路保護開關(guān)保護的電路發(fā)生短路時，例如會產(chǎn)生最高達15000A的短路電流。此時，電弧在其燃燒持續(xù)時間內(nèi)可使開關(guān)外罩內(nèi)的溫度最高達到20000K(視供給的為直流電還是交流電而定)。然而如此高的熱負荷會給開關(guān)部件帶來不利影響。例如金屬件和絕緣件就會由于電弧影響而受損或遭到毀壞。因此，有必要以最快的速度熄滅電弧來最小化熱能轉(zhuǎn)換程度。
DE 35 01 314 A1公開了一種多極線路保護開關(guān)，這種開關(guān)的一根通向一個觸頭的饋線上配有一個用于促進電弧漂移的吹弧回路；該吹弧回路由此而形成，即，一根饋線從電弧漂移方向來看在一個靜觸頭的后面與一導(dǎo)弧軌道相連，該導(dǎo)弧軌道包括所述靜觸頭。但所述吹弧回路由一開關(guān)電路的工作電流持續(xù)流過，這會加大功耗，從而導(dǎo)致線路保護開關(guān)的升溫幅度上升。更大的升溫幅度不僅要求使用熱穩(wěn)定性能更好、因而也更昂貴的材料，同時還要求熱脫扣器的匹配，使得熱脫扣器可以通過相應(yīng)更大的額定脫扣行程來補償自熱。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種滅弧裝置，所述滅弧裝置通過簡單的構(gòu)件確保能在低自熱情況下迅速熄滅電弧。
根據(jù)本發(fā)明，這個目的通過權(quán)利要求1所述的特征而達成；其他權(quán)利要求涉及的是本發(fā)明的有利構(gòu)型。
本發(fā)明提供一個導(dǎo)電路徑，所述導(dǎo)電路徑具有一個通向一個第二導(dǎo)弧軌道的導(dǎo)電通道，從而構(gòu)成一個導(dǎo)體回路，所述導(dǎo)電路徑與一對開關(guān)觸頭電絕緣；通過設(shè)置這樣一個導(dǎo)電路徑，并通過將與所述對的開關(guān)觸頭之間沒有連接的導(dǎo)體回路布置在一個阻斷室的區(qū)域內(nèi)，當(dāng)電弧從所述開關(guān)觸頭中的一個換向到第二導(dǎo)弧軌道上時，就可以通過所述導(dǎo)電路徑傳導(dǎo)一個驅(qū)使電弧進入滅弧室內(nèi)的電流。在此過程中，可以利用這樣一個物理作用原理，即，反向載流導(dǎo)體——這里指所述導(dǎo)電路徑的一個第一區(qū)域和所述電弧——相互排斥，同向載流導(dǎo)體——這里指所述導(dǎo)電路徑的一個第二區(qū)域和所述電弧——相互吸引。鑒于所述導(dǎo)體回路的幾何形狀和電弧的漂移特性，排斥力和引力從而可以同時對電弧產(chǎn)生作用，并使電弧以一個較大的加速度朝滅弧室方向運動。
由于電流只有在過載或短路引起的故障情況下才會在電弧換向過程中流經(jīng)所述導(dǎo)體回路，所以當(dāng)開關(guān)設(shè)備處于正常工作狀態(tài)時，除了電流路徑短外，內(nèi)阻和開關(guān)設(shè)備的功耗也都很小。發(fā)生故障時，電流路徑變長，內(nèi)阻變大，并產(chǎn)生相應(yīng)的限流，這有助于迅速而有效地熄滅電弧。由此，利用簡單而體積小的構(gòu)件的情況下，使得一個帶有所述滅弧裝置的開關(guān)設(shè)備具有相當(dāng)長的使用壽命。
有利的做法是同時在那對開關(guān)觸頭的兩側(cè)在第二導(dǎo)弧軌道上布置一個導(dǎo)電路徑，這樣，只需使用較少的材料就可以增強電流對電弧的驅(qū)使作用。相應(yīng)地，也可以在那對開關(guān)觸頭的兩側(cè)分別布置一個導(dǎo)體回路，這兩個導(dǎo)體回路至少在一個回路端處電連接在一起。
有利的是，導(dǎo)體回路在形狀和位置上都與一個阻斷室相匹配，這樣就可以在確保具有有效的導(dǎo)體長度的同時達到有效利用空間的目的。
有利的是，導(dǎo)體回路一直延伸到所述那對開關(guān)觸頭的一個區(qū)域內(nèi)，這樣就可以增長有效導(dǎo)體長度，特別是導(dǎo)體回路的一個第一分區(qū)和一個第二分區(qū)的有效導(dǎo)體長度。其中，所述的這兩個分區(qū)本身的位置基本與電弧平行，從而使得相互作用著的磁場力可以發(fā)揮其最佳效應(yīng)。
有利的是，導(dǎo)體回路一直延伸到所述滅弧室的一個區(qū)域內(nèi)，這樣，作用在電弧上的引力就可以一直影響到滅弧室的內(nèi)部。
有利的是，導(dǎo)體回路的第二分區(qū)的長度與兩個導(dǎo)弧軌道在滅弧室區(qū)域內(nèi)的間距相一致；這樣，作用在電弧上的引力就可以隨著電弧進入滅弧室一直影響到滅弧室的內(nèi)部。
有利的是，導(dǎo)體回路實施為一個整體，這樣就可以進行合理制造；其中，導(dǎo)體回路可以實施為沖壓彎曲件、扁形彎曲件或金屬絲成型件。
有利的是，導(dǎo)體回路的一個回路端一直延伸到滅弧室的區(qū)域內(nèi)，這樣可以促使電弧停留在滅弧室內(nèi)。
有利的是，導(dǎo)體回路的另一個回路端與一個接線端子，尤其是同時還與一個熱脫扣器處于導(dǎo)電連接，這樣就可以進行電流的有效放電。
有利的是，導(dǎo)弧軌道與第二導(dǎo)弧軌道呈漏斗狀布置，這樣就可以將電弧朝滅弧室方向拉伸，并達到提高電弧電壓的目的。


下面根據(jù)附圖所示的實施例對本發(fā)明和符合其他權(quán)利要求所述特征的有利特征作進一步說明，但本發(fā)明并不局限于所述實施例，其中圖1為一個開關(guān)設(shè)備的一個剖面，所述開關(guān)設(shè)備具有一對閉合的開關(guān)觸頭和一個權(quán)利要求1所述的滅弧室；以及圖2為圖1所示的開關(guān)設(shè)備的一個剖面，所述開關(guān)設(shè)備具有一對斷開的開關(guān)觸頭。
具體實施例方式
圖1顯示的是一個帶有一個滅弧裝置的開關(guān)設(shè)備1的一個剖面，所述開關(guān)設(shè)備具有一個此處以圖解形式表示的外罩2。在這個實施例中，開關(guān)設(shè)備1實施為一個線路保護開關(guān)，除一個電磁脫扣器3外，其還具有一個熱脫扣器4和一對包括一個靜觸頭5和一個動觸頭6在內(nèi)的開關(guān)觸頭。靜觸頭5固定在一個起觸頭座作用的導(dǎo)弧軌道7上，所述導(dǎo)弧軌道同時還與電磁脫扣器3的一個線圈之間存在一個導(dǎo)電連接。所述線圈本身通向一個此處以圖解形式表示的接線端子。導(dǎo)弧軌道7的自由端經(jīng)過一個相鄰磁軛后通入一個滅弧室8內(nèi)。靜觸頭5后面的、通向滅弧室8的這一部分導(dǎo)弧軌道7實施為耳狀結(jié)構(gòu)。動觸頭6固定在一個活動接觸臂9上，所述接觸臂支承在一個圖中未作顯示的軸上，并可繞其轉(zhuǎn)動。電磁脫扣器3和熱脫扣器4(在此實施例中為一雙金屬脫扣器)都可以根據(jù)不同的故障情況引起活動接觸臂9的偏移。
除導(dǎo)弧軌道7外，還設(shè)置了一個與其存在一定間距的第二導(dǎo)弧軌道10，所述的這兩個導(dǎo)弧軌道在其自由端區(qū)域內(nèi)包括滅弧室8。這兩個呈漏斗狀布置的導(dǎo)弧軌道7、10共同起到將一個電弧11(圖2)目的明確地導(dǎo)入接收該電弧11的滅弧室8內(nèi)的作用。由開關(guān)觸頭5、6和所述的兩個導(dǎo)弧軌道7、10以及滅弧室8的一個電弧進入?yún)^(qū)所界定的區(qū)域稱為阻斷室或前室12。阻斷室12具有一個導(dǎo)電路徑13，該導(dǎo)電路徑具有一個第一分區(qū)13a、一個第二分區(qū)13b和一個第三分區(qū)13c。導(dǎo)電路徑13在其第一分區(qū)13a內(nèi)具有一個通向第二導(dǎo)弧軌道10的導(dǎo)電通道，從而構(gòu)成一個導(dǎo)體回路10、13。導(dǎo)體回路10、13在形狀和位置上都與阻斷室12的外形輪廓相匹配，因而可以通過所述第二分區(qū)13b部分地置于滅弧室8的后面。除了銅、鋁和鋼等常用材料外，導(dǎo)體回路10、13也可以實施為沖壓彎曲件、扁形彎曲件或金屬絲成型件。
導(dǎo)體回路10、13通過一種常見的接合工藝連接在圖1所示的導(dǎo)電通道上，但所述通道也可以實施為一個整體。導(dǎo)體回路10、13在無連接的狀態(tài)下突伸到開關(guān)觸頭5、6的區(qū)域內(nèi)，所謂的“無連接”是指導(dǎo)體回路10、13與導(dǎo)弧軌道7或活動接觸臂9及其上面的觸頭5或6之間都沒有接觸。導(dǎo)體回路10、13在其交叉點上也沒有接觸。在此情況下，從圖1的圖示層面看，作為導(dǎo)體回路10、13的一部分的導(dǎo)電路徑13在開關(guān)觸頭5、6的后面延伸。當(dāng)然，也可以同時在開關(guān)觸頭5、6的兩側(cè)在第二導(dǎo)弧軌道10上布置一個這樣的導(dǎo)電路徑13。據(jù)圖1中用虛線表示的配置所示，附加的導(dǎo)電路徑從圖示層面來看是在開關(guān)觸頭5、6的上方延伸。除此之外，也可以采取這樣一種實施方案，即在開關(guān)觸頭5、6的兩側(cè)分別布置一個完整的導(dǎo)體回路10、13。這兩個導(dǎo)體回路10、13在一個通向另一個接線端子的回路端處電連接在一起。
在圖1中，用一個箭頭表示的電流I從接線端子處進入所述開關(guān)設(shè)備。電流I流過電磁脫扣器3的線圈和導(dǎo)弧軌道7的一部分后到達開關(guān)觸頭5、6的接觸區(qū)，并從這兒開始流經(jīng)活動接觸臂9和一根通向熱脫扣器4的絞合線后最終到達另一個接線端子，這個接線端子上可以連接一個用電設(shè)備。當(dāng)開關(guān)設(shè)備1處于正常工作狀態(tài)，也就是當(dāng)開關(guān)觸頭5、6處于閉合狀態(tài)時，所述電流不流經(jīng)導(dǎo)體回路10、13，因而除了電流電路短、內(nèi)阻小等有利方面外，開關(guān)設(shè)備1的功耗也很小。除線路保護開關(guān)外，開關(guān)設(shè)備1也可以實施為例如電源開關(guān)或接觸器。
圖2顯示的是圖1所示開關(guān)設(shè)備1的一個剖面，所述開關(guān)設(shè)備具有一對斷開的開關(guān)觸頭。這里所示的觸頭位置對應(yīng)一個出現(xiàn)了短路電流或過載電流的脫扣情況或故障情況。所述電流在到達開關(guān)觸頭5、6之前的流動情況與圖1所示的相一致。當(dāng)觸頭5、6彼此分離時，所述電流在一個相應(yīng)逐漸變小的接觸區(qū)內(nèi)流動，使得這個區(qū)域上的溫度逐漸升高。所述觸頭5、6分離前的一瞬間會產(chǎn)生一個熔橋，電流小時，熔橋最終會拉斷；電流大時，熔橋就會蒸發(fā)掉。因此，電流I只能通過以一個導(dǎo)電等離子體柱形式出現(xiàn)的電弧11繼續(xù)流動。
當(dāng)帶有動觸頭6的活動接觸臂9與靜觸頭5逐漸分離，所述電弧為避免被拉斷而對由于其燃燒特性而產(chǎn)生的拉伸現(xiàn)象作出對抗時，所述電弧11就會發(fā)生換向，即從動觸頭6換向到導(dǎo)體回路10、13，尤其是換向到第二導(dǎo)弧軌道10(如曲箭頭所示)。此時，所述電弧會遵循物理原理而選擇電阻最小的路徑，并躍到導(dǎo)體回路10、13的電位上。導(dǎo)電路徑13上配有一個用于防止電弧11從動觸頭6換向到導(dǎo)電路徑13的絕緣件，例如圖1和圖2所示的絕緣片14或有絕緣作用的外殼部件。絕緣片14主要在第一和第二分區(qū)13a、13b上延伸。必要時，絕緣片14可以一直延伸到導(dǎo)電路徑13的第三分區(qū)13c上。也可以在從第二導(dǎo)弧軌道10通向?qū)щ娐窂?3的導(dǎo)電通道上布置一個覆蓋物，該覆蓋物的作用是使電弧先移到導(dǎo)電通道旁邊，然后再移到第二導(dǎo)弧軌道10上。根據(jù)本發(fā)明，也可以在所述附加的導(dǎo)電路徑上布置所述絕緣件。
在電弧11完成換向后、但仍處于其燃燒持續(xù)階段的幾毫秒時間內(nèi)，導(dǎo)體回路10、13串聯(lián)在兩個接線端子之間的電流電路中。因此，由過載或短路引起的總電流I在電弧換向結(jié)束后會先流過導(dǎo)體回路10、13。由此可以大幅減小開關(guān)設(shè)備1的升溫程度，從而可以在補償自熱方面降低對熱脫扣器4的要求。在這種情況下，使用電導(dǎo)率較低的材料，例如用鋼代替銅來制造導(dǎo)體回路10、13也可以起到節(jié)約成本的效果。
由于導(dǎo)體回路10、13基本布置在阻斷室12的區(qū)域內(nèi)，當(dāng)磁場發(fā)生聚焦或轉(zhuǎn)向時，電弧11會受到磁效應(yīng)的影響。導(dǎo)體回路10、13的第一分區(qū)13a內(nèi)的電流方向與電弧11的電流方向相反。反向載流導(dǎo)體——這里指電弧11和第一分區(qū)13a——具有相互排斥的磁場，而且由于導(dǎo)體回路10、13實施為固定和抗彎曲的，因而處于兩個導(dǎo)弧軌道7、10之間的電弧11會被推向滅弧室8。此外，導(dǎo)體回路10、13的第二分區(qū)13b內(nèi)的電流方向與電弧11的電流方向相同。同向載流導(dǎo)體——這里指電弧11和第二分區(qū)13b——具有相互吸引的磁場，而且由于導(dǎo)體回路10、13實施為固定和抗彎曲的，因而處于兩個導(dǎo)弧軌道7、10之間的電弧11會被吸向滅弧室8。
呈拱形布置的分區(qū)13a和13b所引起的力F的這種作用產(chǎn)生在電弧換向后的一瞬間。其中，除排斥力外，電弧11還受到引力的作用，這個引力和電弧在其間產(chǎn)生的固有動力一起作用，迫使電弧朝滅弧室方向運動，促使其迅速進入滅弧室，從而達到迅速熄滅電弧的目的。由于總過載電流或總短路電流在其通過第三分區(qū)13c最終到達連接在第二個接線端子上的用電設(shè)備(圖中未顯示)之前流經(jīng)導(dǎo)體回路10、13，因而，電弧11的運動會發(fā)生大幅加速。故障電流越大，電弧受到的驅(qū)使力也就越大。在此過程中，隨著一條相當(dāng)長的電流電路的形成，也產(chǎn)生了高內(nèi)阻和高限流；開關(guān)設(shè)備1，尤其是保護開關(guān)設(shè)備的通斷能力有所提高。
本發(fā)明的上述說明內(nèi)容可以概括為本發(fā)明的目的是提供一種用于一個開關(guān)設(shè)備1的滅弧裝置，所述滅弧裝置通過簡單的構(gòu)件確保能在低自熱情況下迅速熄滅電弧。這個目的通過提供一個導(dǎo)電路徑13而達成，所述導(dǎo)電路徑具有一個通向第二導(dǎo)弧軌道10的導(dǎo)電通道，從而構(gòu)成一個導(dǎo)體回路10、13，所述導(dǎo)電路徑與一對開關(guān)觸頭5、6電絕緣。導(dǎo)體回路10、13與開關(guān)觸頭5、6之間沒有連接，導(dǎo)體回路10、13布置在一個阻斷室12的區(qū)域內(nèi)，這樣，當(dāng)電弧11從所述開關(guān)觸頭5、6中的一個換向到第二導(dǎo)弧軌道10上時，就可以通過導(dǎo)電路徑13傳導(dǎo)一個驅(qū)使電弧11進入滅弧室8內(nèi)的電流I。
權(quán)利要求
1.用于一個開關(guān)設(shè)備(1)的滅弧裝置，所述滅弧裝置包括一個導(dǎo)弧軌道(7)和一個與所述導(dǎo)弧軌道(7)存在一定間距的第二導(dǎo)弧軌道(10)，所述的這兩個導(dǎo)弧軌道將一個電弧(11)目的明確地導(dǎo)入一個布置在所述導(dǎo)弧軌道(7，10)之間的、用于接收所述電弧(11)的滅弧室(8)內(nèi)，一個導(dǎo)電路徑(13)，所述導(dǎo)電路徑具有一個通向所述第二導(dǎo)弧軌道(10)的導(dǎo)電通道，從而構(gòu)成一個導(dǎo)體回路(10，13)，所述導(dǎo)電路徑與一對開關(guān)觸頭(5，6)電絕緣，其中，所述導(dǎo)體回路(10，13)與所述對的開關(guān)觸頭(5，6)之間沒有連接，所述導(dǎo)體回路(10，13)布置在一個阻斷室(12)的區(qū)域內(nèi)，這樣，當(dāng)所述電弧(11)從所述開關(guān)觸頭(5，6)中的一個換向到所述第二導(dǎo)弧軌道(10)上時，通過所述導(dǎo)電路徑(13)傳導(dǎo)一個驅(qū)使所述電弧(11)進入所述滅弧室(8)內(nèi)的電流(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滅弧裝置，其特征在于，在所述那對開關(guān)觸頭(5，6)的兩側(cè)在所述第二導(dǎo)弧軌道(10)上布置一個導(dǎo)電路徑(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滅弧裝置，其特征在于，在所述那對開關(guān)觸頭(5，6)的兩側(cè)分別布置一個導(dǎo)體回路(10，13)，所述的這兩個導(dǎo)體回路至少在一個回路端處電連接在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述之一的滅弧裝置，其特征在于，所述導(dǎo)體回路(10，13)在形狀和位置上都與所述阻斷室(12)相匹配。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的滅弧裝置，其特征在于，所述導(dǎo)體回路(10，13)一直延伸到所述那對開關(guān)觸頭(5，6)的一個區(qū)域內(nèi)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的滅弧裝置，其特征在于，所述導(dǎo)體回路(10，13)一直延伸到所述滅弧室(8)的一個區(qū)域內(nèi)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的滅弧裝置，其特征在于，所述導(dǎo)體回路(10，13)具有一個第一分區(qū)(13a)和一個第二分區(qū)(13b)，所述的這兩個分區(qū)本身的位置基本與所述電弧(11)平行。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的滅弧裝置，其特征在于，所述導(dǎo)體回路(10，13)的第二分區(qū)(13b)的長度與所述的兩個導(dǎo)弧軌道(7，10)在所述滅弧室(8)區(qū)域內(nèi)的間距相一致。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的滅弧裝置，其特征在于，所述導(dǎo)體回路(10，13)實施為一個整體。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的滅弧裝置，其特征在于，所述導(dǎo)體回路(10，13)實施為沖壓彎曲件、扁形彎曲件或金屬絲成型件。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的滅弧裝置，其特征在于，所述導(dǎo)體回路(10，13)的一個回路端一直延伸到所述滅弧室(8)的區(qū)域內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的滅弧裝置，其特征在于，所述導(dǎo)體回路(10，13)的另一個回路端與一個接線端子，尤其是還與一個熱脫扣器(4)處于導(dǎo)電連接。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的滅弧裝置，其特征在于，所述導(dǎo)弧軌道(7)與所述第二導(dǎo)弧軌道(10)呈漏斗狀布置，將所述電弧(11)朝所述滅弧室(8)方向拉伸。
14.一種開關(guān)設(shè)備(1)，尤其是一種保護開關(guān)設(shè)備，其具有一個權(quán)利要求1所述的滅弧裝置。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種用于一個開關(guān)設(shè)備(1)的滅弧裝置，所述滅弧裝置通過簡單的構(gòu)件確保能在低自熱情況下迅速熄滅電弧。這個目的通過提供一個導(dǎo)電路徑(13)而達成，所述導(dǎo)電路徑具有一個通向第二導(dǎo)弧軌道(10)的導(dǎo)電通道，從而構(gòu)成一個導(dǎo)體回路(10，13)，所述導(dǎo)電路徑與一對開關(guān)觸頭(5，6)電絕緣。所述導(dǎo)體回路(10，13)與所述對的開關(guān)觸頭(5，6)之間沒有連接，所述導(dǎo)體回路(10，13)布置在一個阻斷室(12)的區(qū)域內(nèi)，這樣，當(dāng)電弧(11)從所述開關(guān)觸頭(5，6)中的一個換向到所述第二導(dǎo)弧軌道(10)上時，就可以通過所述導(dǎo)電路徑(13)傳導(dǎo)一個驅(qū)使所述電弧(11)進入所述滅弧室(8)內(nèi)的電流(I)。
文檔編號H01H9/30GK1879183SQ200480033044
公開日2006年12月13日 申請日期2004年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月11日
發(fā)明者岡瑟·埃克特, 保羅·赫馬, 沃爾夫?qū)とR特爾 申請人:西門子公司