用于猝滅電弧的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)的實(shí)施例涉及電路的保護(hù)，并且更特定地涉及用于猝滅電路中的電弧的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]保護(hù)電氣設(shè)備以防止例如過(guò)電流狀況或超溫狀況等故障狀況在配置家庭或工業(yè)電氣設(shè)置時(shí)是至關(guān)重要的。主電力供應(yīng)中的故障或由短路狀況產(chǎn)生的故障可導(dǎo)致電氣設(shè)備出故障和/或損壞電氣設(shè)備。因此，在出現(xiàn)這樣的故障時(shí)中斷流過(guò)電氣設(shè)備的電流以便保護(hù)電氣設(shè)備是所希望的。
[0003]當(dāng)前，在故障狀況期間，采用例如斷路器等設(shè)備來(lái)中斷流過(guò)電氣設(shè)備(其連接到斷路器)的電流。由于斷路器的可重用性，斷路器的使用比保險(xiǎn)絲的使用更普遍。保險(xiǎn)絲一旦燃燒則必須更換以便恢復(fù)電流供應(yīng)。斷路器可用于感測(cè)過(guò)電流狀況、超溫狀況和電流的手動(dòng)中斷。一旦檢測(cè)到故障狀況，斷路器就用于中斷流過(guò)電氣設(shè)備(其連接到斷路器)的電流。
[0004]—般，斷路器典型地包括固定接觸和可拆分地耦合于該固定接觸的移動(dòng)接觸。在正常操作條件下，固定接觸和移動(dòng)接觸這樣的耦合允許電流流過(guò)斷路器。在出現(xiàn)例如過(guò)電流狀況和/或超溫狀況等故障時(shí)，移動(dòng)接觸與固定接觸分離來(lái)中斷電流的流動(dòng)。另外，流過(guò)斷路器的電流的手動(dòng)中斷也可導(dǎo)致移動(dòng)接觸與固定接觸分離。然而，移動(dòng)接觸與固定接觸的分離在電流仍然繼續(xù)流動(dòng)時(shí)可在移動(dòng)接觸與固定接觸之間產(chǎn)生電弧。
[0005]移動(dòng)接觸與固定接觸之間該電弧的存在導(dǎo)致不希望的結(jié)果。例如，電弧的存在允許電流甚至在固定接觸和移動(dòng)接觸分離之后持續(xù)某一時(shí)段地流動(dòng)。而且，電弧可由于增加的溫度和在固定接觸與移動(dòng)接觸之間存在高度電離空氣而再閃擊(re-strike)。電弧的該再閃擊還允許電流流過(guò)電氣設(shè)備。因此，迅速減輕電弧是所希望的。
[0006]減輕電弧的一個(gè)這樣的技術(shù)方案是使用消弧系統(tǒng)，例如熄弧室。當(dāng)前可用的熄弧室包括多個(gè)靜止熄弧板，其由例如金屬等導(dǎo)電材料組成。這些熄弧板靠近固定接觸和移動(dòng)接觸而合在一起。由于電弧和熄弧板的存在產(chǎn)生的磁和/或氣體力迫使電弧移入熄弧室。因此，電弧在熄弧板之間劃分。電弧的該劃分允許打斷電弧并且使其減少。
[0007]在劃分弧的過(guò)程中，熄弧板可由于熱點(diǎn)(在這里電弧閃擊熄弧板)引起的熄弧板的腐蝕而被損壞。因此，熄弧室的壽命以及因此斷路器的壽命減少。此外，熄弧板的腐蝕導(dǎo)致在固定接觸和移動(dòng)接觸附近形成金屬蒸汽。金屬蒸汽可使固定接觸與移動(dòng)接觸之間的等離子體的電導(dǎo)率增加。因此，在熄弧板靜止的常規(guī)消弧系統(tǒng)中，電弧可能再閃擊使斷路器的性能下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的方面，提出消弧系統(tǒng)。該消弧系統(tǒng)包括安裝結(jié)構(gòu)、安裝在該安裝結(jié)構(gòu)上的多個(gè)可移動(dòng)熄弧板和機(jī)械耦合于安裝結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)傳遞單元。該運(yùn)動(dòng)傳遞單元配置成將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)運(yùn)動(dòng)中的至少一個(gè)傳遞到多個(gè)可移動(dòng)熄弧板的一個(gè)或多個(gè)可移動(dòng)熄弧板來(lái)猝滅電弧。
[0009]根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的另一個(gè)方面，提出消弧系統(tǒng)。該消弧系統(tǒng)包括安裝結(jié)構(gòu)、安裝在該安裝結(jié)構(gòu)上的多個(gè)可移動(dòng)熄弧板，和外殼，其配置成包圍至少安裝結(jié)構(gòu)和多個(gè)可移動(dòng)熄弧板。外殼包括窗口，其配置成引導(dǎo)加壓氣體以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)運(yùn)動(dòng)中的至少一個(gè)傳遞到多個(gè)可移動(dòng)熄弧板的一個(gè)或多個(gè)可移動(dòng)熄弧板。
[0010]根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的另一個(gè)實(shí)施例，提出斷路器。該斷路器包括固定接觸、可拆分地耦合于該固定接觸的移動(dòng)接觸和消弧系統(tǒng)。該消弧系統(tǒng)包括靠近固定接觸和移動(dòng)接觸設(shè)置的多個(gè)可移動(dòng)熄弧板，其中該多個(gè)可移動(dòng)熄弧板的一個(gè)或多個(gè)可移動(dòng)熄弧板配置成響應(yīng)于電弧的產(chǎn)生而旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)或既旋轉(zhuǎn)又振動(dòng)以促進(jìn)猝滅電弧。
[0011]根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的再另一個(gè)實(shí)施例，提出用于猝滅在電氣通路中連接的斷路器中的電弧的方法，其中該斷路器包括可拆分地耦合于固定接觸的移動(dòng)接觸。方法包括確定一個(gè)或多個(gè)故障狀況。方法還包括響應(yīng)于檢測(cè)到一個(gè)或多個(gè)故障狀況實(shí)現(xiàn)移動(dòng)接觸與固定接觸的分離。此外，方法包括在移動(dòng)接觸與固定接觸分離時(shí)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、振動(dòng)運(yùn)動(dòng)或兩者傳遞到多個(gè)可移動(dòng)熄弧板的一個(gè)或多個(gè)可移動(dòng)熄弧板來(lái)猝滅電弧。
[0012]一種消弧系統(tǒng)，其包括:
安裝結(jié)構(gòu)；
多個(gè)可移動(dòng)熄弧板，其安裝在所述安裝結(jié)構(gòu)上；和
運(yùn)動(dòng)傳遞單元，其機(jī)械親合于所述安裝結(jié)構(gòu)并且配置成將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)運(yùn)動(dòng)中的至少一個(gè)傳遞到所述多個(gè)可移動(dòng)熄弧板的一個(gè)或多個(gè)可移動(dòng)熄弧板來(lái)猝滅電弧。
[0013]如技術(shù)方案1所述的消弧系統(tǒng)，其中所述安裝結(jié)構(gòu)包括條、桿、圓柱體或其組合。
[0014]如技術(shù)方案1所述的消弧系統(tǒng)，其中所述安裝結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)絕緣材料。
[0015]如技術(shù)方案1所述的消弧系統(tǒng)，其中所述運(yùn)動(dòng)傳遞單元包括馬達(dá)、彈簧、齒輪或其組合。
[0016]一種消弧系統(tǒng)，其包括:
安裝結(jié)構(gòu)；
多個(gè)可移動(dòng)熄弧板，其安裝在所述安裝結(jié)構(gòu)上；和
外殼，其配置成包圍至少所述安裝結(jié)構(gòu)和所述多個(gè)可移動(dòng)熄弧板，其中所述外殼包括窗口，其配置成引導(dǎo)加壓氣體以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)運(yùn)動(dòng)中的至少一個(gè)傳遞到所述多個(gè)可移動(dòng)熄弧板的一個(gè)或多個(gè)可移動(dòng)熄弧板。
[0017]如技術(shù)方案5所述的消弧系統(tǒng)，其中所述安裝結(jié)構(gòu)的至少一端由所述外殼可移動(dòng)地支承。
[0018]如技術(shù)方案5所述的消弧系統(tǒng)，其中所述多個(gè)可移動(dòng)熄弧板中的一個(gè)或多個(gè)可移動(dòng)熄弧板包括一個(gè)或多個(gè)突出。
[0019]如技術(shù)方案5所述的消弧系統(tǒng)，其中所述多個(gè)可移動(dòng)熄弧板中的至少一個(gè)可移動(dòng)熄弧板配置成在順時(shí)針?lè)较蛏闲D(zhuǎn)并且所述多個(gè)可移動(dòng)熄弧板的其他可移動(dòng)熄弧板配置成在逆時(shí)針?lè)较蛏闲D(zhuǎn)。
[0020]一種斷路器，其包括:
固定接觸；
移動(dòng)接觸，其可拆分地耦合于所述固定接觸；和消弧系統(tǒng)，其包括靠近所述固定接觸和所述移動(dòng)接觸設(shè)置的多個(gè)可移動(dòng)熄弧板，其中所述多個(gè)可移動(dòng)熄弧板的一個(gè)或多個(gè)可移動(dòng)熄弧板配置成響應(yīng)于電弧的產(chǎn)生而旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)或既旋轉(zhuǎn)又振動(dòng)以促進(jìn)猝滅所述電弧。
[0021]如技術(shù)方案9所述的斷路器，其進(jìn)一步包括耦合于所述移動(dòng)接觸的杠桿，其中所述杠桿在所述移動(dòng)接觸耦合于所述固定接觸時(shí)處于第一位置，并且所述杠桿在所述移動(dòng)接觸與所述固定接觸解耦合時(shí)轉(zhuǎn)變到第二位置。
[0022]如技術(shù)方案9所述的斷路器，其進(jìn)一步包括配置成檢測(cè)流過(guò)電氣通路的電流的電流感測(cè)單元。
[0023]如技術(shù)方案11所述的斷路器，其中所述電流感測(cè)單元包括螺線管、電流互感器和Rogowski線圈中的至少一個(gè)。
[0024]如技術(shù)方案11所述的斷路器，其進(jìn)一步包括控制單元，所述控制單元配置成: 基于在所述電氣通路中流動(dòng)的檢測(cè)電流來(lái)檢測(cè)過(guò)電流狀況；以及
生成代表所述過(guò)電流狀況的控制信號(hào)。
[0025]如技術(shù)方案13所述的斷路器，其進(jìn)一步包括致動(dòng)器單元，所述致動(dòng)器單元配置成:
接收所述控制信號(hào)；以及
響應(yīng)于接收所述控制信號(hào)使所述移動(dòng)接觸與所述固定接觸分離。
[0026]如技術(shù)方案9所述的斷路器，其中所述消弧系統(tǒng)進(jìn)一步包括安裝結(jié)構(gòu)，用于在其上安裝所述多個(gè)可移動(dòng)熄弧板。
[0027]如技術(shù)方案15所述的斷路器，其中所述消弧系統(tǒng)進(jìn)一步包括運(yùn)動(dòng)傳遞單元，其耦合于所述安裝結(jié)構(gòu)并且配置成將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)運(yùn)動(dòng)中的至少一個(gè)傳遞到所述多個(gè)可移動(dòng)熄弧板。
[0028]如技術(shù)方案16所述的斷路器，其中所述運(yùn)動(dòng)傳遞單元包括馬達(dá)、彈簧、齒輪或其組合。
[0029]如技術(shù)方案9所述的斷路器，其進(jìn)一步包括外殼，所述外殼配置成包圍至少所述多個(gè)可移動(dòng)熄弧板。
[0030]一種用于猝滅在電氣通路中連接的斷路器中的電弧的方法，所述斷路器包括可拆分地耦合于固定接觸的移動(dòng)接觸，所述方法包括:
確定所述電氣通路中的一個(gè)或多個(gè)故障狀況；
響應(yīng)于確定所述一個(gè)或多個(gè)故障狀況實(shí)現(xiàn)所述移動(dòng)接觸與所述固定接觸的分離；
在所述移動(dòng)接觸與所述固定接觸分離時(shí)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、振動(dòng)運(yùn)動(dòng)或兩者傳遞到多個(gè)可移動(dòng)熄弧板的一個(gè)或多個(gè)可移動(dòng)熄弧板來(lái)猝滅所述電弧。
[0031]如技術(shù)方案19所述的方法，其中實(shí)現(xiàn)所述移動(dòng)接觸與所述固定接觸的分離包括: 響應(yīng)于檢測(cè)到所述一個(gè)或多個(gè)故障狀況來(lái)生成控制信號(hào)；以及
將所述控制信號(hào)傳達(dá)到致動(dòng)器單元。
[0032]如技術(shù)方案20所述的方法，其中將所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、所述振動(dòng)運(yùn)動(dòng)或兩者傳遞到所述多個(gè)可移動(dòng)熄弧板的一個(gè)或多個(gè)可移動(dòng)熄弧板包括響應(yīng)于指示出現(xiàn)所述一個(gè)或多個(gè)故障狀況的控制信號(hào)經(jīng)由運(yùn)動(dòng)傳遞單元將所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、所述振動(dòng)運(yùn)動(dòng)或兩者傳遞到所述多個(gè)可移動(dòng)熄弧板的一個(gè)或多個(gè)可移動(dòng)熄弧板。
[0033]如技術(shù)方案19所述的方