具有用來(lái)與電流方向無(wú)關(guān)地消滅電弧的裝置的直流電開(kāi)關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種直流電開(kāi)關(guān)，其具有用來(lái)與電流方向無(wú)關(guān)地消滅電弧的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在用于交流電的負(fù)載斷路開(kāi)關(guān)和功率開(kāi)關(guān)中消滅電弧的基本原理在于，電弧借助其自身的磁場(chǎng)在專門為此設(shè)置的滅弧室中運(yùn)行，它在該處通過(guò)滅弧柵片的布局劃分為多個(gè)小的電弧并且進(jìn)行冷卻。該冷卻使電壓增高，這最終引起使電流斷開(kāi)。在施加交流電源時(shí)，電流的自然過(guò)零在此也是有益的。
[0003]相反在接通直流電時(shí)消滅電弧明顯問(wèn)題更大，因?yàn)楫?dāng)直流電壓例如高達(dá)1500伏時(shí)并且電流相對(duì)于額定電流較小例如約5...50A(并且取決于當(dāng)前的開(kāi)關(guān)形狀)時(shí)，只有電弧自身的小的磁場(chǎng)占上風(fēng)，它通常不足以將電弧驅(qū)動(dòng)到滅弧室中。另一問(wèn)題在于，在直流電中不存在自然過(guò)零，這額外地使滅弧變得更困難。
[0004]因此在極端情況下，在開(kāi)關(guān)直流電時(shí)可能在開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟觸點(diǎn)之間留有電弧，該電弧未消滅并且還可能損壞該開(kāi)關(guān)，尤其損壞開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)。其它常見(jiàn)的保護(hù)機(jī)構(gòu)如斷路器同樣不能切斷電流，因?yàn)槠渫ǔＮ挥陬~定電流之下，即對(duì)于該保護(hù)機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)存在著運(yùn)行電流，該運(yùn)行電流阻止了所述電流切斷。
[0005]由EP 2 061 053 A2已知，在制造用于直流電應(yīng)用的開(kāi)關(guān)設(shè)備時(shí)仍利用用于交流電的開(kāi)關(guān)設(shè)備的殼體，并且以較小的花費(fèi)使該殼體適用于直流電，其方式是:它增加了尤其是設(shè)置在殼體外側(cè)上的永磁體。因此明顯提高了常規(guī)的交流電開(kāi)關(guān)設(shè)備的直流電開(kāi)關(guān)能力，因?yàn)殡娀⊥ㄟ^(guò)該永久磁場(chǎng)遠(yuǎn)離開(kāi)關(guān)設(shè)備的接觸位置移動(dòng)到滅弧室中。此外，EP 2 061053 A2的原理的優(yōu)點(diǎn)是，不是像已知的直流電開(kāi)關(guān)設(shè)備一樣每個(gè)分離路段和每個(gè)滅弧裝置都要分別配備單個(gè)的磁鐵。
[0006]由W02012/076606A1已知一種開(kāi)關(guān)，它適用于與極性無(wú)關(guān)的、多極直流電驅(qū)動(dòng)，并且具有至少兩個(gè)開(kāi)關(guān)箱。每個(gè)開(kāi)關(guān)箱都具有兩個(gè)帶滅弧柵片的滅弧室，用來(lái)消滅在各自的開(kāi)關(guān)箱中在接觸區(qū)域之間出現(xiàn)的電弧。兩個(gè)磁鐵在所有開(kāi)關(guān)箱的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)區(qū)域中這樣產(chǎn)生磁場(chǎng)，即與電弧中的電流方向無(wú)關(guān)地在開(kāi)關(guān)箱的滅弧室的方向上驅(qū)動(dòng)電弧。該開(kāi)關(guān)具有快速、可靠且與電流方向無(wú)關(guān)的滅弧性能，因此預(yù)防由極性引起的裝配錯(cuò)誤，并且適用于兩個(gè)電流方向都需要開(kāi)關(guān)的地方。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是，建議一種進(jìn)一步改善的直流電開(kāi)關(guān)。
[0008]此目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的內(nèi)容得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的其它構(gòu)造方案是各從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。
[0009]基于本發(fā)明的理念在于，在具有多個(gè)開(kāi)關(guān)單元的直流電開(kāi)關(guān)中設(shè)置不同定向的磁場(chǎng)，以便引開(kāi)在分離時(shí)產(chǎn)生的電弧。因此，總是能夠在滅弧方向上實(shí)現(xiàn)所述引開(kāi)以消滅電弧，并且與待開(kāi)關(guān)的直流電的電流方向無(wú)關(guān)。按本發(fā)明為了引開(kāi)滅弧裝置中的電弧，能夠這樣來(lái)選擇用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的裝置的布局，即電弧通過(guò)產(chǎn)生的磁場(chǎng)在一些開(kāi)關(guān)單元中在滅弧裝置中引開(kāi)，并且在其它開(kāi)關(guān)單元中反向地(例如朝直流電開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)軸)引開(kāi)。將電弧例如朝作為開(kāi)關(guān)單元應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)雙觸點(diǎn)斷路器的旋轉(zhuǎn)的雙觸點(diǎn)斷路器開(kāi)關(guān)軸(例如由硬質(zhì)塑料構(gòu)成)引開(kāi)，能夠延長(zhǎng)且同時(shí)冷卻電弧，但不會(huì)損壞周圍的構(gòu)件。因此，為了將電弧引至直流電開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)單元中，按本發(fā)明的磁場(chǎng)定向的原理能夠提高電壓，所述電壓升高有助于分離直流電以及拉斷電弧。并因此也有助于在高電壓時(shí)分離小且關(guān)鍵的電流，所述高電壓例如可能在前述情況下出現(xiàn)。但尤其在出現(xiàn)故障電流時(shí)，例如在光伏設(shè)備中應(yīng)用直流電開(kāi)關(guān)(其電流方向與驅(qū)動(dòng)電流方向相反)，通過(guò)本發(fā)明能夠可靠地消滅出現(xiàn)的電弧，因?yàn)殡娀“幢景l(fā)明與電流流動(dòng)方向無(wú)關(guān)地通過(guò)直流電開(kāi)關(guān)得以消滅。
[0010]按本發(fā)明，用于引開(kāi)電弧的磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)和定向原則上能夠任意地分布。盡可能均勻的分布是有利的，因此在電流流動(dòng)方向可逆時(shí)存在著大致類似的滅弧條件，并且該開(kāi)關(guān)能夠與極性無(wú)關(guān)地可靠地切斷電流。本發(fā)明尤其用來(lái)通過(guò)技術(shù)上的少量花費(fèi)的改造應(yīng)用用于交流電的開(kāi)關(guān)設(shè)備，以便接通直流電。
[0011]本發(fā)明的實(shí)施例現(xiàn)在涉及一種直流電開(kāi)關(guān)，其具有用來(lái)與電流方向無(wú)關(guān)地消滅電弧的裝置，其具有:至少兩個(gè)彼此聯(lián)結(jié)的開(kāi)關(guān)單元，其中每個(gè)開(kāi)關(guān)單元都具有至少一個(gè)帶斷路器路段的電流通路，并且每個(gè)電流通路都具有至少兩個(gè)用來(lái)形成斷路器路段的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)元件；至少一個(gè)滅弧裝置，它從屬于開(kāi)關(guān)單元的一個(gè)或多個(gè)電流通路；以及一個(gè)或多個(gè)用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的裝置，其中每個(gè)生成的磁場(chǎng)都從屬于不同開(kāi)關(guān)單元的斷路器路段并且這樣定向，即它的場(chǎng)力線基本上垂直于各自的斷路器路段，并且至少兩個(gè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的引開(kāi)力在電流流動(dòng)方向按規(guī)定流經(jīng)電流通路時(shí)反向地作用在沿著各斷路器路段延伸的電弧上，因此至少一個(gè)電弧在滅弧裝置的方向上引開(kāi)并且使另一電弧從滅弧裝置引離。用來(lái)生成磁場(chǎng)的裝置能夠例如具有電磁鐵、永磁體和/或線圈。
[0012]這些開(kāi)關(guān)單元能夠是旋轉(zhuǎn)雙觸點(diǎn)斷路器，并且能夠?qū)臏缁⊙b置引離的電弧引到開(kāi)關(guān)軸或雙觸點(diǎn)斷路器的開(kāi)關(guān)軸區(qū)段上。該開(kāi)關(guān)軸或開(kāi)關(guān)軸區(qū)段在此能夠用來(lái)冷卻引導(dǎo)到它上面的電弧，使得它折斷或消失。旋轉(zhuǎn)的雙觸點(diǎn)斷路器具有兩個(gè)斷路器路段，并且這四個(gè)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)元件分別通過(guò)旋轉(zhuǎn)整體地分開(kāi)，其方式是:例如兩個(gè)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)元件與開(kāi)關(guān)軸耦合并因此可移動(dòng)地支承著，而另外兩個(gè)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)元件是固定的。
[0013]每個(gè)開(kāi)關(guān)單元都分別能具有至少一個(gè)磁場(chǎng)生成裝置。因此能夠?yàn)槊總€(gè)開(kāi)關(guān)單元產(chǎn)生自己的磁場(chǎng)，從而根據(jù)預(yù)定的通過(guò)開(kāi)關(guān)單元的至少一個(gè)電流通路的電流流動(dòng)方向，例如通過(guò)相應(yīng)地調(diào)節(jié)磁場(chǎng)能夠確定，在哪個(gè)方向上引開(kāi)產(chǎn)生的電弧。
[0014]此外還可規(guī)定，例如大致在開(kāi)關(guān)單元的中間由磁場(chǎng)生成裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)的引開(kāi)力作用在沿著各斷路器路段延伸的電弧上，使得在電流流動(dòng)方向按規(guī)定流經(jīng)電流通路時(shí)電弧在滅弧裝置的方向上引開(kāi)，并且在其余的開(kāi)關(guān)單元中由磁場(chǎng)生成裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)的引開(kāi)力作用在沿著各斷路器路段延伸的電弧上，使得在電流流動(dòng)方向按規(guī)定流經(jīng)電流通路時(shí)電弧在開(kāi)關(guān)單元的有助于消滅電弧的部件的方向上引開(kāi)。
[0015]這些開(kāi)關(guān)單元的部件例如開(kāi)關(guān)單元的開(kāi)關(guān)軸區(qū)段或殼體部件能夠由可使電弧冷卻的材料構(gòu)成，尤其由硬質(zhì)塑料構(gòu)成。示出的是，硬質(zhì)塑料尤其適合用來(lái)冷卻電弧，而不會(huì)由于電弧出現(xiàn)硬質(zhì)塑料的損壞。
[0016]如果磁場(chǎng)生成裝置具有永磁體，則優(yōu)點(diǎn)是，不需特別供應(yīng)電能來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)。此外，借助永磁體所做的工作與電磁鐵或線圈相比容易維修，且不容易出故障。
[0017]直流電開(kāi)關(guān)可指四相的交流電開(kāi)關(guān)，它通過(guò)單個(gè)開(kāi)關(guān)單元的相應(yīng)聯(lián)結(jié)構(gòu)造得用來(lái)接通直流電。
[0018]本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用可能性從以下描述并且結(jié)合附圖中示出的實(shí)施例得出。
【附圖說(shuō)明】
[0019]在后面列出的參考標(biāo)記清單中使用的概念以及所屬的參考標(biāo)記也應(yīng)用在描述、權(quán)利要求、摘要和附圖中。
[0020]這些附圖示出了:
[0021]圖1示出了按本發(fā)明的用于直流電的負(fù)載斷路開(kāi)關(guān)的實(shí)施例，其具有四個(gè)開(kāi)關(guān)單元和四個(gè)磁場(chǎng)生成裝置；
[0022]圖2在側(cè)視圖中示出了無(wú)磁場(chǎng)生成單元的圖1的負(fù)載斷路開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)單元以及該單元的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)之間的電弧；
[0023]圖3示出了圖2所示的開(kāi)關(guān)單元，其具有用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的永磁體，用來(lái)根據(jù)流經(jīng)開(kāi)關(guān)單元的電流通路的電流流動(dòng)方向來(lái)引開(kāi)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)之間的電??；以及
[0024]圖4示出了圖3所示的開(kāi)關(guān)單元，其具有用來(lái)消滅朝滅弧柵片引開(kāi)的電弧的滅弧柵片。
【具體實(shí)施方式】
[0025]在下面的描述中相同的、功能上相同且功能上連續(xù)的元件能夠用相同的參考標(biāo)記表示。下面只是示例性地說(shuō)明絕對(duì)值，并不看作是對(duì)本發(fā)明的限制。
[0026]圖1所示的負(fù)載斷路開(kāi)關(guān)10 (其設(shè)置在四相交流電的開(kāi)關(guān)上)具有四個(gè)基本上結(jié)構(gòu)相同的開(kāi)關(guān)單元12、14、16和18，用于每個(gè)相位N、L1，L2和L3。所用的開(kāi)關(guān)單元12、14、16和18指分別具有兩個(gè)電流通路和兩個(gè)斷路器路段的旋轉(zhuǎn)雙觸點(diǎn)斷路器，它們相互串聯(lián)地連接，以便達(dá)到需要的高的總電弧電壓，并因此抵抗從外面施加的驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)電壓，并且盡可能快地熄滅電流。
[0027]由于雙觸點(diǎn)斷路器的串聯(lián)聯(lián)結(jié)，通過(guò)電流通路使電流流動(dòng)方向?qū)γ總€(gè)雙觸點(diǎn)斷路器來(lái)說(shuō)都相同。在圖1的旋轉(zhuǎn)雙觸點(diǎn)斷路器中，兩個(gè)電流通路示例性地用參考標(biāo)記20和22表示，而兩個(gè)斷路器路段用參考標(biāo)記24和26表示。
[0028]每個(gè)雙觸點(diǎn)斷路器12、14、16和18還具有由硬質(zhì)塑料構(gòu)成的開(kāi)關(guān)軸區(qū)段38，它與(未示出的)開(kāi)關(guān)軸耦合并且與之一起旋轉(zhuǎn)，以便分開(kāi)或連接斷路器路段24和26的觸點(diǎn)28,30 和 29,31ο
[0029]圖2示出了雙觸點(diǎn)斷路器的側(cè)視圖。在此可看到，第一電流通路20具有帶下方固定觸點(diǎn)28的第一斷路器路段24，并且還具有帶上方可動(dòng)觸點(diǎn)30的開(kāi)關(guān)部位。具有上方可動(dòng)觸點(diǎn)30的開(kāi)關(guān)部位通過(guò)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)臂40與開(kāi)關(guān)軸區(qū)段38耦合，并且能夠通過(guò)該區(qū)段38的旋轉(zhuǎn)而運(yùn)動(dòng)，因此能夠斷開(kāi)或閉合斷路器路段24。相應(yīng)地，第二電流通路22具有第二斷路器路段26，該斷路器路段具有上方固定觸點(diǎn)31和帶下方可動(dòng)觸點(diǎn)29的開(kāi)關(guān)部位，該可動(dòng)觸點(diǎn)同樣通過(guò)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)臂與區(qū)段38耦合。這些可動(dòng)觸點(diǎn)29和30因此通過(guò)開(kāi)關(guān)軸區(qū)段38同步地運(yùn)動(dòng)，因此同步地?cái)嚅_(kāi)和閉合這兩個(gè)斷路器路段24和26。
[0030]為了消滅電