CN1008415B - 气吹开关 - Google Patents

Abstract

高压用气吹开关有两个同轴相对移动的电弧触头，有同轴的加热室和压缩室。压缩室中的熄弧气被滑动件压缩。小电流断开时加热室中产生较低的熄弧气压，如压缩室气压够高则部分熄弧气经止回阀进加热室加强吹两电弧触头间拉出之弧。由于活动触头构件的电弧触头有一排气管由它面对的固定触头构件的自由端轴向延伸入膨胀室；压缩室和膨胀室间有一控制压力及给压缩室再充熄弧气的装置；故使此种开关的断开容量增加，致动能量减少。

Description

本发明关系到气体吹弧开关。

这种气吹开关从美国注释文件（Auslegeschrift）4，139，732获知。在这种开关中，当开关断开时，加热和压缩过的熄弧气体贮藏在加热室中。在开关作断开动作时，由压缩室的压缩活塞的移动另外再产生压缩的熄弧气体，压缩室经止回阀接到加热室。用这种方法有可能用较低的驱动能量熄弧，即使在加热室内由加热压缩的熄弧气体压力很低时。当断开大的短路电流时，在加热室中贮藏的压缩熄弧气体的高压作用下使止回阀关闭，并阻止压缩室的压缩活塞的滑动。

从欧洲专利申请，0，035，581中也获知一种气吹开关，熄弧所需的吹气压力是由电弧室的电弧 本身产生的，它经止回阀进到贮压室，并在该处一直贮存到吹气开始。此外，还装有一压缩活塞，它经一定延时能进一步压缩熄弧气体，该气体经止回阀进到贮压室，从这里，气流连同由电弧本身产生的压缩气体经下一个止回阀进到电弧室，从这里气流进入膨胀室，同时吹弧。

在小电流断开的情况下，由于电弧产生的吹气压力低，用电弧室贮藏它是足够的，从电弧室到贮压室的止回阀不打开。由压缩活塞产生的压缩熄弧气体与断开电流的大小无关，该气体如前所述经下两个止回阀（在另二个后面）进到电弧室，并从这里吹弧。

在断开非常大的电流情况下，由电弧产生的气压相当大，至使电弧室和贮压室都充满气体。于是起初由压缩活塞产生的压缩熄弧气体不可能通进贮压室，因为它的气压较低。在压缩冲程时，由于气体不可能排到贮压室，在压缩室压缩活塞下的压力进一步增加。为了避免开关传动机构过载，有另一个可调止回阀装在压缩室壁上，如果压缩的压力太大，压缩室直接排气到膨胀室。安装这么多止回阀，且它们中有些可能接触到热气体和开关转换产生的残余物，这应该视为弱点，因为在这些地方不可能排除密封座的腐蚀所引起的弹簧缺陷。

本发明的目的在于创造一种本文开始时提到的一类气吹开关，但使它的断开容量增加，同时驱动能量减少。

根据本发明的气吹开关所具特征为：在不超出为驱动设计规定的某一最大值时不使用附加活动部件的条件下，能可靠并有选择地限制或减小压缩压力;它同时表明存在有特别有效的双重熄弧的可能。另外还发现有这一优点，在整个开关断开过程中压缩滑阀的力是可控的，于是避免产生不允许的应力。

在下文中，通过附图说明本发明要点的实施方案，其中：

图1表示根据本发明的气吹开关的实施方案。

图2表示根据图1的气吹开关提出的另一变型。

在图1和图2中表示根据本发明制造的气吹开关的轴向截面，在每个图中，用点划线画的中心线右手侧表示开关断开状态，线的左侧表示开关接通状态，在这些图中将相同部件或有相同作用的部件标以相同的符号。

根据本发明图1的气吹开关有一个圆柱形罩1，它由合适的绝缘材料组成。它的顶部嵌入金属连接法兰2，且是气密的。气吹开关底部用圆柱形金属壳3封闭，也是气密的，在图中未完全示出金属壳3。金属壳3的端壁4上支承一个空心气缸5。在端壁4的中心，备有活塞环的穿孔。该孔和空心气缸5被用作压缩滑动件6的导向装置，开关的致动器能使压缩滑动件沿轴向上下移动，图中未示出致动器。

压缩滑动件6由空心圆筒轴7和压缩活塞9组成，在空心轴上端，连接着活动触头构件8a的空心电弧触头8，压缩活塞9有圆柱形延伸部分，该部分作为触头构件8a的额定电流触头9a，在延伸部分的顶部，绝缘喷嘴10被拧入该处。绝缘喷嘴10、压缩活塞9和额定电流触头9a构成熄弧室罩10a，围成加热室11，同轴地包围电弧触头8。端部4、空心气缸5、轴7和压缩活塞9围成压缩室12，压缩室12能经装在端壁4内的止回阀12a从膨胀室13吸气，并且压缩室12能经装在压缩活塞9内的止回阀14向加热室11排气。如果压缩室12中的压力超过某一值，超压阀30起作用，使得超过的压力排到膨胀室13。此外，在轴7中有几个槽15、16，这些槽可在短时间内使压缩室12向膨胀室13排气。这些槽沿轴向延伸，沟的深度比宽度大，使得在它们上面滑动的活塞环的机械磨损小。他们还可以有不同的长度，并且还可以至少是部分地配置在空心气缸5的内壁。

在开关接通状态，电弧触头8和额定电流触头9a（它们在径向限定了熄弧室罩10a）嵌入触头构件17a的实心电弧触头17和空心额定电流触头18，触头构件17a与连接法兰2电气连接。气吹开关的额定电流从连接法兰2经额定电流触头18和9a到压缩活塞9，再经轴7到另一连接法兰的接触器引线（未示出）。

在下文中，更详细地解释本发明的工作过程，见图1：

在开关接通位置（图1的左手侧），压缩室12经槽15与膨胀室13相连，两个室内的熄弧气体压力通过槽15能达到相等。另一办法是，通过空心气缸5底部的止回阀12a也可使压力相等。在 开关断开位置，开关的致动器作用在压缩滑动件6上，并传递向下的加速度，当额定电流触头9a与额定电流触头18分开时，额定电流回路断开，电流向内换向到电力电流电弧触头8、17上，该电流从连接法兰2经电弧触头17和8到轴7。

接着，电弧触头8和17分开，并且在两个触头8、17间形成电弧（未示出）。电弧使加热室11中的熄弧气体热起来，使它形成高压，同时一部分电离和受污染的气体从电弧区经排气管32排出，该管位于空心电弧触头8和空心轴7内。

如果电弧电流小，电弧能量可能不足以充分增加加热室11中的气体压力。为此，设有一个与电弧无关的附加压缩装置，用以产生高压的熄弧气体。其措施是：选定排气管32的一个合适的长度，使电弧在形成的初始阶段，仅有少量的加过热的熄弧气体能漏出，管32位于电弧触头8的面向固定触头构件17的自由端与轴7上的孔33之间。在轴7上，排气管32经孔33通到膨胀室13。

在附加的压缩装置的压缩室12中，当压缩滑动件6作压缩冲程时，就产生高压气体。在开关断开动作开始时，较短的槽15可使一些熄弧气体从压缩室12漏出，这样经一定的延时后形成高压，并且在需要吹弧时，高压熄弧气体就可供使用。可以这样选定合适的排出管32的长度，使得在加热过程中，即使用较弱的电弧电流加热的熄弧气体能达到加热室11，它不会完全经排出管32排到膨胀室。

所选定的排出管32的合适长度可能在c/32f和c/3f之间，其中c是充气状态下熄弧气体的声速，f是开关断开的电流的电源频率。已经证明，当起弧电流小时，这样选定的尺寸使熄弧气体很难从电弧区流到膨胀室13。这可能是因为，用这种方法选定排气管32长度的情况下，位于排气管32内的冷熄弧气体阻止位于电弧区的加热熄弧气体流出，并促使加热的熄弧气体流进加热室11。因为在电弧加热状态，在电弧区熄弧气体中，以声速c传播的压缩波形成，这种波沿排出管32传导，在排气管32长度合适情况下，这种波在它的端孔（朝着膨胀室13）处以膨胀波反射，这样，反射的膨胀波约在电流过零时返回到电弧区。

如果在加热室11中的熄弧气体的压力还是不足以吹熄电弧，在压缩室12中产生的高压熄弧气体沿着很短的路径经止回阀14进入加热室11。当电流接近过零时，只要固定的电弧触头17已离开熄弧室壁10a中的孔34，在加热室11中的高压熄弧气体就进到熄弧区，产生双重的而且特别有效的吹弧。

在实际压缩过程中，槽是遮盖着的，因此是不起作用的。然而在与致动特性有关的压缩过程中，最大压力可能出现。通过采用超压阀30和（或）使槽16更靠近槽15就能控制这些最大值，而不致于增加驱动力。在开关达到断开位置前不久，在行程区内，电弧已经熄灭，并且也不再需要吹弧，剩余的压缩压力经槽16排到膨胀室13。采用这种方法的结果，所需的开关致动能量以及还有致动器本身都特别小。

如果必须截断很大的断开电流，很高的气压就在加热室11中出现，到熄弧时，由它自己贮藏在加热室的气体足以熄弧。在这种情况下，止回阀14不必打开。避免小尺寸的致动器的堵塞，不过，全部压缩气体都能从压缩室12经槽16和（或）超压阀30进入膨胀室13中。

图2表示根据图1派生的气吹开关的实施方案，这里换掉了压缩活塞9，压缩滑件6含有带套筒20的压缩活塞，用固定活塞19代替了端壁4，活塞19刚性地接到金属壳3上的。压缩滑件6气密地在活塞19上方滑动，该滑件与活塞一起围成压缩室12。在活塞19中，安装有给压缩室12充气的止回阀12a，当开关接通时，该阀允许压缩室12从膨胀室13抽气。固定触头构件17a的电弧触头17是空心结构，这样，在电弧触头的电弧根部被强烈地吹弧。

图2中的布置有这种优点，嵌入活塞19的活塞环的两个移动表面不受开关动作从上面落下的灰尘的影响。内活塞环的移动表面得到很好的保护，因为经槽15和16流到间隙21的压缩气体能进一步排除污染。如果槽15和16的一部分移到带套筒20的压缩活塞的内壁，外活塞环的移动表面能以类似的有利方式得到保护。

部件名称表

1    绝缘罩

2    连接法兰

3    金属外壳

4    端壁

5    空心气缸

6    压缩滑动件

7    轴

8    电弧触头

8a    触头构件

9    压缩活塞

9a    额定电流触头

10    绝缘喷嘴

10a    熄弧室罩

11    加热室

12    压缩室

12a    止回阀

13    膨胀室

14    止回阀

15、16槽

17    电弧触头

17a    触头构件

18    额定电流触头

19    活塞

20    带套筒的压缩活塞

21    间隙

30    超压阀

32    排气管

33    孔

34    孔

Claims (8)

1、气吹开关由以下部分组成

-充有熄弧气体的罩(1)，

-由罩(1)包围的膨胀室(13)，

-两个触头构件(8a，17a)，它位于罩(1)内，并能沿轴向彼此接合或脱开，每个触头构件由电弧触头(8、17)和额定电流触头(9a、18)组成，

-一个熄弧室罩(10a)，它同轴地围绕两个触头构件(8a、17a)的活动触头(8a)的电弧触头(8)，并刚性地接到这一活动触头，

-一个孔(34)，它穿过熄弧室罩(10a)，在开关接通状态，两个触头构件(8a、17a)的固定触头构件(17a)的电弧触头(17)穿过该孔。

-一个加热室(11)，它在熄弧室罩(10a)内，而且相对于活动触头构件(8a)的电弧触头(8)来说是同轴配置的，在开关断开动作时，它用以容纳由熄弧室罩(10a)内的开关电弧加热的熄弧气体。

-一个压缩滑动件(6)，它安装在熄弧室罩(10a)处，在开关断开动作时，由该滑动件在压缩室(12)内产生压缩的熄弧气体，压缩室(12)相对于活动触头构件(8a)是同轴布置的，以及

-一个止回阀(14)，它装在压缩滑动件(6)上，而且在加热室(11)内，

其特征为：

-活动触头构件(8a)的电弧触头(8)有一个排气管(32)，从它面对固定触头构件(17a)的自由端轴向延伸，一直通到膨胀室(13)，

-在压缩室(12)和膨胀室(13)之间，装有一个用于控制压力和给压缩室(12)内再充熄弧气体的装置。

2、根据权利要求1的气吹开关特征为：

-在活动触头构件（8a）的电弧触头（8）的自由端与进到膨胀室（13）的排气管（32）的孔之间的排气管（32）的长度应具有这样的尺寸，使得在开关断开时，在排气管中形成驻波。

3、根据权利要求2的气吹开关特征为：

-排气管（32）的长度是大于c/32f并小于c/3f，其中c是熄弧气体的声速，f是被切断电流的电源频率。

4、根据权利要求1、2或3的气吹开关特征为：

-用于控制压力和给压缩室（12）充熄弧气体的一种装置有一个超压阀（30）和另一个止回阀（12a），和（或）至少两个槽（15、16），它们沿轴向延伸，在开关接通位置时，槽（15）将压缩室（12）与膨胀室（13）接通，

在开关断开位置时，槽（16）将压缩室（12）与膨胀室（13）接通。

5、根据权利要求4的气吹开关特征为：

-所提供的槽（15、16）至少是部分地处在轴（7）上，该轴在压缩滑动件（6）的中心。

6、根据权利要求4的气吹开关特征为：

-提供的槽（15、16）至少部分地处在空心气缸（5）的内壁，该气缸构成压缩室（12）的外壳。

7、根据权利要求4的气吹开关特征为：

-槽（15、16）的深度大于宽度，且有不同的长度。

8、根据权利要求1到7中之一的气吹开关特征为：

-固定的触头构件（17a）有一个空心额定电流触头（18），它以一定距离围绕它的电弧触头（17），在开关接通位置时，它与活动触头构件（8a）的额定电流触头（9a）接合，触头（9a）装在熄弧室罩（10a）上。

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