所公開(kāi)的理念涉及諸如斷路器之類的電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備，并且更具體地，涉及采用滅弧室(arcchamber)組件的斷路器。所公開(kāi)的理念還涉及用于斷路器的滅弧室組件。所公開(kāi)的理念還涉及電路保護(hù)方法。

背景技術(shù)：

功率分配系統(tǒng)中采用不同容量的諸如斷路器之類的電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備。斷路器例如可以包括線導(dǎo)體、負(fù)載導(dǎo)體、固定觸頭和可移動(dòng)觸頭，其中可移動(dòng)觸頭能夠移動(dòng)形成和斷開(kāi)與固定觸頭的導(dǎo)電接合。這在開(kāi)或閉合位置與關(guān)或打開(kāi)位置之間、或者開(kāi)或閉合位置與跳閘或跳閘關(guān)位置之間切換斷路器。固定觸頭與線導(dǎo)體和負(fù)載導(dǎo)體中的一個(gè)導(dǎo)電接合，并且可移動(dòng)觸頭與線導(dǎo)體和負(fù)載導(dǎo)體中的另一個(gè)導(dǎo)電接合。斷路器還可以包括具有可移動(dòng)接觸臂的操作機(jī)構(gòu)，可移動(dòng)觸頭布置于該可移動(dòng)接觸臂上。當(dāng)可移動(dòng)觸頭與固定觸頭初次分離時(shí)，觸頭之間的空間中形成電弧。電弧提供從閉路到開(kāi)路的平滑過(guò)渡，但是對(duì)斷路器設(shè)計(jì)者提出了多個(gè)挑戰(zhàn)。其中包括電弧造成了不期望的通過(guò)斷路器到達(dá)負(fù)載的電流的實(shí)際情況。此外，在觸頭之間延伸的電弧通常造成觸頭材料本身的蒸發(fā)或升華。因此，期望在傳播時(shí)盡快消除任何這樣的電弧。

為了有利于該過(guò)程，斷路器通常包括電弧隔板，所述電弧隔板被構(gòu)造為吸引、冷卻、并且分隔電弧。具體而言，每一個(gè)電弧隔板都包括多個(gè)間隔開(kāi)的金屬或非金屬分隔板。當(dāng)可移動(dòng)觸頭移動(dòng)離開(kāi)固定觸頭時(shí)，可移動(dòng)觸頭移動(dòng)通過(guò)分隔板的端部，其中電弧被磁力和流體動(dòng)力拉向并且到達(dá)分隔板之間。分隔板彼此電絕緣，使得電弧淬熄和分隔成在分隔板之間燃燒的一系列若干短弧，從而產(chǎn)生相對(duì)較高的電弧電壓，直到電弧熄滅。為了成功地阻斷dc電路，斷路器需要產(chǎn)生比系統(tǒng)電壓高的電弧電壓，以停止電流。實(shí)現(xiàn)阻斷的挑戰(zhàn)是磁力通常不足以將電弧成功地拉入電弧隔板中。例如，多種已知的滅弧室組件僅能在相對(duì)較低的電流水平或相對(duì)較高的電流水平下、而非在低電流水平和高電流水平下均能將電弧拉向分隔板。

因此，對(duì)于電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備、和滅弧室組件以及相關(guān)電路保護(hù)方法而言，仍然存在改進(jìn)的空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

涉及電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備和滅弧室組件以及電路保護(hù)方法的所公開(kāi)理念的實(shí)施例能夠滿足這些以及其它的需要。

根據(jù)所公開(kāi)理念的一個(gè)方面，提供一種用于電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備的滅弧室組件。該電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備包括固定觸頭和可移動(dòng)觸頭，該可移動(dòng)觸頭被構(gòu)造為移動(dòng)形成與固定觸頭的接合和斷開(kāi)與固定觸頭的接合，以便分別閉合和打開(kāi)電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備。該滅弧室組件包括：多個(gè)分隔板；電流環(huán)路構(gòu)件，該電流環(huán)路構(gòu)件聯(lián)接到多個(gè)分隔板并且被構(gòu)造為從固定觸頭延伸；聯(lián)接到電流環(huán)路構(gòu)件的元件；和多個(gè)永磁體，該多個(gè)永磁體均聯(lián)接到元件。電流環(huán)路構(gòu)件和多個(gè)永磁體被構(gòu)造為將電弧拉入多個(gè)分隔板中。

根據(jù)所公開(kāi)理念的另一個(gè)方面，一種電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備包括：至少一個(gè)固定觸頭；至少一個(gè)可移動(dòng)觸頭，該至少一個(gè)可移動(dòng)觸頭被構(gòu)造為移動(dòng)形成與固定觸頭的接合和斷開(kāi)與固定觸頭的接合，以便分別閉合和打開(kāi)電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備；和至少一個(gè)滅弧室組件。該至少一個(gè)滅弧室組件包括：多個(gè)分隔板；電流環(huán)路構(gòu)件，該電流環(huán)路構(gòu)件聯(lián)接到多個(gè)分隔板并且從固定觸頭延伸；聯(lián)接到電流環(huán)路構(gòu)件的元件；和多個(gè)永磁體，該多個(gè)永磁體均聯(lián)接到元件。電流環(huán)路構(gòu)件和多個(gè)永磁體被構(gòu)造為將電弧拉入多個(gè)分隔板中。

根據(jù)所公開(kāi)理念的另一個(gè)方面，提供一種通過(guò)電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備保護(hù)電路的方法。該電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備包括：至少一個(gè)固定觸頭；至少一個(gè)可移動(dòng)觸頭，該至少一個(gè)可移動(dòng)觸頭被構(gòu)造為移動(dòng)形成與固定觸頭的接合和斷開(kāi)與固定觸頭的接合，以便分別閉合和打開(kāi)電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備；和至少一個(gè)滅弧室組件。該至少一個(gè)滅弧室組件包括：多個(gè)分隔板；電流環(huán)路構(gòu)件，該電流環(huán)路構(gòu)件聯(lián)接到多個(gè)分隔板并且從固定觸頭延伸；聯(lián)接到電流環(huán)路構(gòu)件的元件；和多個(gè)永磁體，該多個(gè)永磁體均聯(lián)接到元件。該方法包括以下步驟：使可移動(dòng)觸頭與固定觸頭相接合；使電流在可移動(dòng)觸頭和固定觸頭之間流動(dòng)；使可移動(dòng)觸頭移動(dòng)斷開(kāi)與固定觸頭的接合，由此使電弧形成在可移動(dòng)觸頭和固定觸頭之間；和通過(guò)電流環(huán)路構(gòu)件和多個(gè)永磁體將電弧拉入多個(gè)分隔板中。

附圖說(shuō)明

當(dāng)結(jié)合附圖閱讀下文對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述時(shí)，能夠獲得對(duì)所公開(kāi)理念的全面理解，在附圖中：

圖1是根據(jù)所公開(kāi)理念的非限制性實(shí)施例的電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備以及用于其上的滅弧室組件的一部分的前等距視圖，其中部分以虛線示出以便顯示隱藏結(jié)構(gòu)；

圖2是圖1的滅弧室組件的前等距視圖，其中部分以虛線視圖示出以便顯示隱藏結(jié)構(gòu)；

圖3是用于圖2的滅弧室組件的元件以及多個(gè)永磁體的前等距視圖；

圖4是沿圖3的線a-a截取的圖3的元件以及多個(gè)永磁體的剖面圖；

圖5是用于圖2的滅弧室組件的一部分并且圖示為具有固定觸頭的電流環(huán)路構(gòu)件的前等距視圖；和

圖6是圖2的滅弧室組件的一部分的前等距視圖，并且其中部分以虛線視圖示出以便顯示隱藏結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

當(dāng)在本文中采用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“數(shù)量”將意指一個(gè)或大于一個(gè)(即，多個(gè))的整數(shù)。

當(dāng)在本文中采用時(shí)，陳述兩個(gè)或多個(gè)部件“連接”或“聯(lián)接”在一起將意指部件直接地聯(lián)結(jié)在一起或者通過(guò)一個(gè)或多個(gè)中間部件聯(lián)結(jié)。

當(dāng)在本文中采用時(shí)，陳述兩個(gè)或多個(gè)部分或部件彼此“接合”將意指部分直接地或者通過(guò)一個(gè)或多個(gè)中間部分或部件相對(duì)于彼此施加力。

當(dāng)在本文中采用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“u形”將意指相應(yīng)結(jié)構(gòu)的形狀具有字母“u”的大體形狀，其中該字母或結(jié)構(gòu)的底部成圓形、大體圓形、方形、大體方形、或者部分圓形和部分方形、或者具有帶有兩個(gè)腿部(或臂)構(gòu)件的基部構(gòu)件的大體形狀(該兩個(gè)腿部(或臂)構(gòu)件從基部構(gòu)件的端部垂直或大體垂直地延伸)。

圖1示出了根據(jù)所公開(kāi)理念的非限制性實(shí)施例的電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備(例如，不具有限制意義地，斷路器2)的一部分。示例性斷路器2包括：絕緣殼體4(通過(guò)虛線視圖以簡(jiǎn)化形式示出)；用于斷路器2的每一極的多個(gè)固定觸頭(例如，見(jiàn)圖5中所示的固定觸頭6)；多個(gè)可移動(dòng)觸頭(圖1中示出一個(gè)可移動(dòng)觸頭8)，該多個(gè)可移動(dòng)觸頭的結(jié)構(gòu)均能夠移動(dòng)形成和斷開(kāi)與固定觸頭6中的一個(gè)相應(yīng)固定觸頭的接合，以便分別閉合和打開(kāi)斷路器2；以及用于斷路器2的相應(yīng)一極的滅弧室組件100。然而，應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會(huì)，可以采用任何合適備選數(shù)量的滅弧室組件，而不偏離所公開(kāi)理念的范圍。即，合適的備選斷路器(未示出)可以采用滅弧室組件100、以及與滅弧室組件100類似的一個(gè)或兩個(gè)其它的滅弧室組件，用于斷路器的其它兩極中的任一個(gè)或兩個(gè)。在單極斷路器(未示出)中采用與滅弧室組件100類似的滅弧室組件也屬于所公開(kāi)理念的范圍內(nèi)。此外，滅弧室組件100定位于殼體4的內(nèi)部并且包括多個(gè)分隔板(圖1中示出三個(gè)分隔板102、104、106)。

當(dāng)可移動(dòng)觸頭8在阻斷期間移動(dòng)斷開(kāi)與固定觸頭6(圖5)的接合時(shí)，電弧形成于觸頭6、8之間的空間中。如下文將更詳細(xì)地討論的，滅弧室組件100提供無(wú)論流過(guò)觸頭6、8的電流水平以及電流方向如何都能夠成功地將電弧拉入分隔板102、104、106中的創(chuàng)新機(jī)構(gòu)。即，在低電流水平(即，大體小于1,000安培)和高電流水平(即，大體大于1,000安培)下，滅弧室組件100都有利地將電弧拉入分隔板102、104、106中，以便分段。這與通常僅能在相對(duì)較低的電流水平或相對(duì)較高的電流水平下、而非低電流和高電流水平下都能將電弧拉入分隔板中的現(xiàn)有技術(shù)的滅弧室組件(未示出)不同。

參照?qǐng)D2，滅弧室組件100還包括聯(lián)接到并且與分隔板102、104、106中的每一個(gè)垂直的一對(duì)相對(duì)的壁構(gòu)件107、108，以便將分隔板102、104、106保持在滅弧室組件100中。然而，應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會(huì)，類似的合適的備選滅弧室組件(未示出)能夠采用具有任何合適的備選構(gòu)造的分隔板和壁構(gòu)件，而不偏離所公開(kāi)理念的范圍。繼續(xù)參照?qǐng)D2，為了不論電流水平和電流方向如何都能夠成功地將電弧拉入分隔板102、104、106中，滅弧室組件100還包括聯(lián)接到分隔板102、104、106的導(dǎo)電電流環(huán)路構(gòu)件110、聯(lián)接到電流環(huán)路構(gòu)件110的元件(例如，不具有限制意義地，u形絕緣構(gòu)件140)、和均聯(lián)接到絕緣構(gòu)件140的多個(gè)永磁體150、160(示于圖4和圖6中)。

如圖3和圖4中所示，絕緣構(gòu)件140具有平行的腿部142、144和將腿部142、144連接在一起的中間部分146。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，永磁體150、160均通過(guò)諸如膠粘劑之類的合適的粘合劑聯(lián)接到腿部142、144中相應(yīng)的一個(gè)。然而，應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會(huì)，永磁體150、160還可以通過(guò)任何合適的備選方法(例如，不具有限制意義地，二次模制)聯(lián)接到腿部142、144或者聯(lián)接到合適的備選絕緣構(gòu)件(未示出)。在另一個(gè)實(shí)施例中，滅弧室組件(未示出)可以包括其它的永磁體、具有不同尺寸的永磁體、和/或具有不同構(gòu)造的永磁體，而不偏離所公開(kāi)理念的范圍。

圖5示出了電流環(huán)路構(gòu)件110，該電流環(huán)路構(gòu)件從固定觸頭6中的一個(gè)延伸并且聯(lián)接到該固定觸頭。電流環(huán)路構(gòu)件110具有一對(duì)相對(duì)的端部112、114、以及從接近第一端部112延伸到接近第二端部114并且將端部112、114連接在一起的一對(duì)環(huán)路部分116、118。換句話說(shuō)，端部112、114被環(huán)路部分116、118分開(kāi)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，電流環(huán)路構(gòu)件110是由單件材料制成的單個(gè)整體部件。環(huán)路部件116、118均具有相應(yīng)的平行腿部120、122、126、128以及連接相應(yīng)的平行腿部120、122、126、128的相應(yīng)的中間部分124、130。此外，固定觸頭6通過(guò)諸如焊接之類的任何合適的機(jī)構(gòu)聯(lián)接到第二端部114。因此，應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會(huì)，當(dāng)斷路器2(圖1)連接到現(xiàn)場(chǎng)源時(shí)，電流在第一端部112(即，終端部分)和第二端部114之間流動(dòng)。這樣一來(lái)，電流在第一環(huán)路部分116和第二環(huán)路部分118之間分開(kāi)，因此產(chǎn)生與分隔板102、104、106(圖1和圖2)的相應(yīng)前緣部分平行地定向的磁場(chǎng)。

圖6示出了滅弧室組件100的一部分，該部分還包括聯(lián)接到電流環(huán)路構(gòu)件110的第二端部114的電弧滾環(huán)(arcrunner)170。如圖所示，絕緣構(gòu)件140的中間部分146聯(lián)接到電流環(huán)路構(gòu)件110的第二端部114(圖5)，并且第二端部114定位在絕緣構(gòu)件140的腿部142、144之間。換言之，中間部分146圍繞第二端部114成環(huán)。該構(gòu)造可靠地將絕緣構(gòu)件140和永磁體150、160保持在滅弧室組件100中。此外，分隔板102、104、106(圖1和圖2)、絕緣構(gòu)件140、以及永磁體150、160定位在環(huán)形部分116、118之間并且因此被可靠地保持在滅弧室組件100中。此外，中間部分146與中間部分124、130相對(duì)，并且腿部120、122(圖5)、126、128、142、144全部彼此平行，以便提供無(wú)論電流水平和電流方向如何都能夠?qū)㈦娀±敕指舭?02、104、106(圖1和圖2)中的可靠機(jī)構(gòu)。

更具體地，電流環(huán)路構(gòu)件110和永磁體150、160被構(gòu)造為將電弧引入分隔板102、104、106中。首先，永磁體150、160產(chǎn)生相對(duì)恒定的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)在電弧上施加力，以將電弧拉入分隔板102、104、106中。其次，當(dāng)電流通過(guò)電流環(huán)路構(gòu)件110(即，通過(guò)環(huán)路部分116、118中的每一個(gè))時(shí)，產(chǎn)生與分隔板102、104、106的相應(yīng)的前緣部分平行地定向的磁場(chǎng)。由通過(guò)電流環(huán)路構(gòu)件110的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)力取決于電流水平。例如，相對(duì)較高的電流產(chǎn)生相對(duì)較強(qiáng)的磁場(chǎng)，而相對(duì)較低的電流產(chǎn)生相對(duì)較弱的磁場(chǎng)。因此，在相對(duì)較低的電流水平(即，小于1,000安培)下，永磁體150、160所產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用在電弧上的力大體大于電流環(huán)路構(gòu)件110的磁場(chǎng)作用在電弧上的力。由于永磁體150、160所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相對(duì)恒定，因此電弧將有利地在低電流水平下被永磁體150、160拉入分隔板102、104、106中。

當(dāng)電流水平增大時(shí)，通過(guò)電流環(huán)路構(gòu)件110(即，通過(guò)環(huán)路部分116、118中的每一個(gè))的電流產(chǎn)生較強(qiáng)的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)與分隔板102、104、106的相應(yīng)的前緣部分平行地定向并且能夠?qū)㈦娀±敕指舭?02、104、106中。即，由電流環(huán)路構(gòu)件110在相對(duì)較高的電流水平(即，大于1,000安培)下產(chǎn)生的磁場(chǎng)在電弧上施加的力大體比永磁體150、160所施加的大，所述永磁體可能無(wú)法將電弧拉入絕緣的分隔板102、104、106中。通過(guò)該方式，電流環(huán)路構(gòu)件110和永磁體150、160的組合能夠在低水平以及高水平下成功地將電弧拉入分隔板102、104、106中。這與通常僅具有能夠在高電流水平或低電流水平中的一種情況下下將電弧拉入分隔板中的機(jī)構(gòu)的多種已知的現(xiàn)有技術(shù)斷路器(未示出)不同。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，絕緣構(gòu)件140和永磁體150、160的組合不是槽式馬達(dá)。即，滅弧室組件100不具有u形層壓件(未示出)。這允許保持電流環(huán)路構(gòu)件110所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的完整性。此外，所公開(kāi)的構(gòu)造(即，分隔板102、104、106定位在環(huán)路部分116、118之間)有利地產(chǎn)生相對(duì)較大的磁場(chǎng)，就量而言，該磁場(chǎng)將電弧拉入分隔板102、104、106中，由此增大電弧電壓并且提高阻斷性能。通過(guò)比較的方式，包括槽式馬達(dá)的滅弧室組件(未示出)具有不期望地受限于槽式馬達(dá)和狹窄周圍區(qū)域中的磁場(chǎng)。

因此，通過(guò)斷路器2保護(hù)電路的方法包括以下步驟：使可移動(dòng)觸頭8與固定觸頭6相接合；使電流在可移動(dòng)觸頭8和固定觸頭6之間流動(dòng)；使可移動(dòng)觸頭8移動(dòng)斷開(kāi)與固定觸頭6的接合，由此使電弧形成在可移動(dòng)觸頭8與固定觸頭6之間；以及通過(guò)電流環(huán)路構(gòu)件110和永磁體150、160將電弧拉入分隔板102、104、106中。

因此，應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會(huì)，所公開(kāi)的理念提供了改進(jìn)的(例如，不具有限制意義地，就在高電流水平以及低電流水平下阻斷而言更可靠的)電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備2和滅弧室組件100及其保護(hù)方法，其中電流環(huán)路構(gòu)件110以及多個(gè)永磁體150、160被構(gòu)造為將電弧拉入多個(gè)分隔板102、104、106中。

盡管已對(duì)所公開(kāi)理念的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會(huì)，能夠根據(jù)本公開(kāi)的總體教導(dǎo)內(nèi)容獲得這樣的細(xì)節(jié)的多種改型和替換。因此，所公開(kāi)的具體布置僅旨在說(shuō)明而非限制所附權(quán)利要求書及其任何和所有等同形式的全部范圍所限定的公開(kāi)理念的范圍。

附圖標(biāo)記列表

2電氣開(kāi)關(guān)設(shè)備

6固定觸頭

8可移動(dòng)觸頭

100滅弧室組件

102分隔板

104分隔板

106分隔板

110環(huán)路構(gòu)件

112端部

114端部

116環(huán)路部分

118環(huán)路部分

120腿部

122腿部

124中間部分

126腿部

128腿部

130中間部分

140元件

142腿部

144腿部

146中間部分

150永磁體

160永磁體。