机电回路断路器及阻断所述机电回路断路器中的电流的方法技术

一种用来建立并阻断主电路（３，４）中的电流的机电回路断路器，包括：固定的接触元件（５）和移动接触元件（６），它们在第一位置彼此电接触，用于承载主电路（３，４）的电流。所述移动接触元件（６）适于设置在第二位置，在该位置所述移动接触元件与所述固定的接触元件（５）分离，从而主电路中的电流被切断。回路断路器设置有熔断设备（２），包括磁流穿过的磁线圈（８），用于产生适用于驱动所述两个接触元件（５，６）的分离所产生的电弧进入灭弧装置（１）中的磁场（２６）。所述熔断设备（２）包括与所述磁线圈（８）电连接的并适于与所述电弧协作的电极装置（１２），从而电极装置在磁线圈（８）中产生所述磁流。用于驱动电弧的所述磁场是由所述电弧的动作产生的。所述电极装置（１２）处于与所述接触元件（５，６）这样一种关系，从而所述两个接触元件的分离产生的电弧至少部分分成一个接触元件（５）和所述电极装置（１２）之间的第一电弧（１３ａ），和所述电极装置（１２）和另一个接触元件（６）之间的电二电弧（１３ｂ），所述第一或第二电弧（１３ａ，１３ｂ）设置成与一侧与所述电极装置（１２）连接的、另一侧与所述接触元件（５，６）连接的所述磁线圈（８）并联。即使当中断较小电流时，这些特征允许获得高阻断效率和性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及机电回路断路器，具体地但并不限于，适用于诸如包括轨道车辆的牵引网络这样的DC设备的保护。这种网络大 体上具有750至3000 V的额定电压。例如，回路断路器用于在设 备中某处出现短路情况下中断强电流。但是，回路断路器还具有 很多的其他工业应用。这些已知的机电回路断路器旨在建立和阻 断主回路中的电流，并且包括固定的接触元件和移动的接触元件， 它们在第一位置彼此电接触，以承载主电路的电流，所述移动接 触元件适于设置在第二位置，在该位置其与所述固定的接触元件 分离，从而主电路中的电流被切断，回路断路器设置有熔断 (blow-out)设备，该熔断设备包括磁流横贯的磁线圈，以产生 适用于在灭弧装置中，驱动由分离所述的两个接触元件产生的电 弧的磁场，所述熔断设备2包括电极装置，与所述磁线圈电连接， 并且适用于通过在磁线圈中电弧产生所述磁流的方式，与所述电 弧协作，用于驱动所述电弧的所述磁场是通过电弧的动作产生。现今，回路断路器用在大部分的牵引系统中的馈送站和轨道 车辆中。这些机电回路断路器包括固定的接触元件，其与移动的 接触元件协作。在正常情况下，这些元件彼此相互接触，并且主 电路中的电流在元件之间引导。当阻断该电流时，这些接触元件 之间的物理距离通过能在两个接触元件之间产生电弧的某些类型 的机电调节器来增加。必须消灭该电弧，以使电流的阻断有效。这通常是通过使用 现有类型的所谓的熄弧沟来实现的，在该熄弧沟中电弧由主电路产生的磁场相关的力控制。在该熄弧沟内，电弧将被分成最终导 致分离的接触元件上的导电的最终停止的多个较小的电弧。在DC回路断路器中用于将电弧放置在熄弧沟中的电磁力大 体是电流值平方的函数。当待中断的电流非常小时，出现了一个 特别的问题。在这种情况下，产生的力不足于将电弧放置在熄弧 沟中。为了解决这个问题，这种类型的回路断路器提供有为电磁类 型的所谓的熔断设备，是指电磁力用来在诸如熄弧沟这样的灭弧 设备中驱动电弧。例如，美国专利No. 4302644提出了这样的方案，根据该方 案电线圈与接触元件串联，这样接收断路器的全电流。仅使用很 少数目的线圈，以保持安装空间在限制内，而很少数目的线圈将 会在阻断较小电流时限制效率。众所周知地，现有技术中在一些情况中小电流中断比大电流 中断对中断性能的需求更多。本专利技术的一个目的是提供对机电回路断路器的熔断设备的改 进的设计，该设计消除了已有设备的麻烦。根据本专利技术通过提供具有附加的权利要求1特征的熔断设 备，来获得上述效果，权利要求1其特征在于所述电极装置与所 述接触元件处于这样一种关系，即由所述两个接触元件的分离所 产生的电弧至少局部分成一个接触元件与电极装置之间的第一电 弧，和电极装置与另一个接触元件之间的第二电弧；所述第一或 第二电弧与所述磁线圈并联，其中所述磁线圈一侧连接至所述电 极装置上的，并且另一侧连接至一个接触元件。即使在阻断较小电流时，这些特征还允许获得具有高效率的回路断路器。而且，还能获得高可靠性、长使用寿命和低成本。有利地，熔断设备被设置成，流过磁线圈的电流小于流过第 一或第二电弧的电流，其中所述第一或第二电弧设置成与电极装 置和其中一个接触元件之间的磁线圈并联。因此，有可能使用具有相当大数目的圈数的磁线圈，这允许 即使在阻断小电流时增强熔断设备的性能和效率。在有利的实施例中，移动的接触元件包括表面，在该移动接 触元件的预先设定的位置上，该表面与穿过设置在移动接触元件 的轨道两侧的电极的平面齐平，从而至少一部分电弧跳过电极， 来形成所述的第一电弧，并且从电极至移动接触元件来形成所述 的第二电弧。这种结构允许获得回路断路器的非常精确的和安全的功能。熔断设备有利地设置有磁回路，包括至少两个臂，每一个臂 端接有至少一个磁极，用于驱动电弧的所述磁场至少局部在所述 磁极之间产生。这些特征允许产生尤其适用于在熄弧沟中驱动电弧的磁场， 因此获得了高阻断性能和高安全性。此外，本专利技术涉及一种在机电回路断路器中阻断电流的方法， 该机电回路断路器旨在阻断主电路中的电流，并且该机电回路断 路器包括固定的接触元件和移动的接触元件，它们在第一位置彼 此之间电接触，以携带主电路上的电流，所述的移动接触元件适 于设置在第二位置，在该位置上其与固定的接触元件分离，从而 使主电路中的电流中断，通过熔断设备所述两个接触元件的分离 产生的电弧被驱动进入灭弧装置中，所述熔断设备包括磁流横贯 的磁线圈，用于产生适用于驱动所述电弧的磁场，用于驱动所述电弧的所述磁场是通过电弧的动作产生的，该电弧被强制和与磁 线圈电连接的电极装置协作，从而在磁线圈中产生所述磁流，用 于将电弧驱动进入灭弧装置中，其特征在于，所述两个接触元件 的分离产生的电弧至少部分分成在一个接触元件与电极装置之间 的第一电弧，和电极装置与另一个接触元件之间的第二电弧，所 述第一或第二电弧设置成与一侧连接在电极装置和另一侧连接在 其中一个接触元件上的所述磁线圈并联。从权利要求书和以下参见附图形成其一部分的说明书中，本 专利技术的其他特征、目的、用途和优点将会很明显；其中附图说明图1示出了本专利技术具有熔断设备和相关的熄弧沟的回路断路器；图2示出了图1熔断设备的结构的另一视图；图3示出了本专利技术回路断路器中的电极的机械结构；图4示出了所述熔断设备中的磁路的结构的实例；图5示出了所述熔断设备中的磁路的细节；图6示出了图5中描述的元件的侧视图；图7示出了图5中描绘的一些元件的详细视图；图8示出了多种在熔断设备中包括永磁体的回路断路器；图9A、 9B、 9C和9D示意性地示出了本专利技术在回路断路器 中电弧的形成。图1示意性地并以一般方式地示出了本专利技术具有熔断设备2 和相关的熄弧沟1的回路断路器。该熄弧沟是传统结构，并将不 会在说明书中进步说明。主电流路径穿过接触杆3至固定的机械 接触元件5，穿过相关的移动机械接触元件6和接触杆4。在正常的情况下，这些接触元件携带着主电流彼此电接触。穿过机械接 触元件的电流在回路断路器激活时可在任一方向流动。机械接触元件6的移动是由非常快的调节器(acuator) 7控 制的，通过例如将接触元件拉开并加大元件之间的距离，产生需 要的物理移动来打开电接触的方式控制的。回路断路器被激活的典型的情形是回路断路器连接的主回路 中的某些地方由于某些原因出现短路。这种短路会很大地增加电流超过额定值，该电流将很明显地 损坏所述主回路中的部件和设备。因此，尽可能快地将电流全部阻断是重要的，从而这是通过 回路断路器完成的，以最小化这种短路的影响。但是，回路断路器还能阻断能引起较大设计问题的较小的电流。探测装置(未示出)例如设置在主回路中，并且旨在探测主 电路应阻断的情形。这种情形会出现在结果会是短路的电流增加 中。共同操作的控制装置(未示出)发送信号给回路断路器的调 节器7，该调节器7然后打开接触元件。但是，回路断路器还可 以手动启动，或者通过使用发送给调节器7的普通的控制信号来 启动而不探测异常情况。图2示出了图1的熔断设备2的结构的另一个视图。在该图 中熄弧沟没有示出。指出了调节器7和接触杆3、 4，以及将在下 面详细描述的两个磁极(pole piece) 9。基本平的上表面15是相 关的熄弧沟的支持面。图3示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来建立并阻断主电路（３，４）中的电流的机电回路断路器，包括：固定的接触元件（５）和移动接触元件（６），它们在第一位置彼此电接触，用于承载主电路（３，４）的电流，所述移动接触元件（６）适于设置在第二位置，在该位置，所述移动接触元件与所述固定的接触元件（５）分离，从而主电路中的电流被切断，回路断路器设置有熔断设备（２），包括磁流横贯的磁线圈（８），用于产生适用于将由所述两个接触元件（５，６）分离所产生的电弧驱动进入灭弧装置（１）中的磁场（２６），所述熔断设备（２）包括与所述磁线圈（８）电连接的并适于与所述电弧协作的电极装置（１２），从而所述电弧在磁线圈（８）中产生磁流，用于驱动所述电弧的磁场通过电弧的动作产生，其特征在于，所述电极装置（１２）与所述接触元件（５，６）处于这样的关系，即由所述两个接触元件的分离所产生的电弧至少局部分成一个接触元件（５）和所述电极装置（１２）之间的第一电弧（１３ａ），和所述电极装置（１２）和另一个接触元件（６）之间的第二电弧（１３ｂ），所述第一或第二电弧（１３ａ，１３ｂ）设置成与一侧与所述电极装置（１２）连接的且另一侧与所述接触元件（５，６）连接的所述磁线圈（８）并联。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2005-6-16 PCT/EP2005/0064721、一种用来建立并阻断主电路(3，4)中的电流的机电回路断路器，包括固定的接触元件(5)和移动接触元件(6)，它们在第一位置彼此电接触，用于承载主电路(3，4)的电流，所述移动接触元件(6)适于设置在第二位置，在该位置，所述移动接触元件与所述固定的接触元件(5)分离，从而主电路中的电流被切断，回路断路器设置有熔断设备(2)，包括磁流横贯的磁线圈(8)，用于产生适用于将由所述两个接触元件(5，6)分离所产生的电弧驱动进入灭弧装置(1)中的磁场(26)，所述熔断设备(2)包括与所述磁线圈(8)电连接的并适于与所述电弧协作的电极装置(12)，从而所述电弧在磁线圈(8)中产生磁流，用于驱动所述电弧的磁场通过电弧的动作产生，其特征在于，所述电极装置(12)与所述接触元件(5，6)处于这样的关系，即由所述两个接触元件的分离所产生的电弧至少局部分成一个接触元件(5)和所述电极装置(12)之间的第一电弧(13a)，和所述电极装置(12)和另一个接触元件(6)之间的第二电弧(13b)，所述第一或第二电弧(13a，13b)设置成与一侧与所述电极装置(12)连接的且另一侧与所述接触元件(5，6)连接的所述磁线圈(8)并联。2、 如权利要求1所述的回路断路器，其特征在于，所述熔断 设备设置成，在所述磁线圈(8)中穿过的电流(I(b))小于所述 第一或第二电弧U3a， 13b)中穿过的电流(I(m，))，其中所述所 述第一或第二电弧设置成与所述电极装置(12)和其中一个所述 接触元件(5， 6)之间的所述磁线圈(8)并联。3、 如权利要求2所述的回路断路器，其特征在于，所述电极 装置包括一个或两个电极(12)，所述电极安装在所述移动接触元 件(6)的两侧上，从而包围所述移动接触元件。4、 如权利要求3所述的回路断路器，其特征在于，所述移动 接触元件(6)包括表面(17)，在所述移动接触元件(6)的预先 设定的位置，所述表面与穿过设置在所述接触元件(6)的轨道两 侧的电极(12)的平面齐平，从而至少一部分所述电弧(13)跳 到所述电极(12)以形成所述第一电弧(13a)，并且从所述电极(12)跳到所述移动接触元件(6)以形成所述第二电弧(13b)。5、 如权利要求3所述的回路断路器，其特征在于，所述电极 装置包括两个电极(12)，所述电极安装在所述移动接触元件(6) 的两侧上，并且两个电极都设有彼此面对的凸起(30)，所述凸起(30)成形成捕获所述电弧。6、 如前述权利要求任一所述的回路断路器，其特征在于，所 述熔断设备(2)设有磁路(25)，该磁路包括至少两个臂(11)， 每一个端接有至少一个磁极(9)，用于驱动电弧的所述磁场(26) 至少局部在所述磁极(9)之间产生。7、 如权利要求6所述的回路断路器，其特征在于，所述灭弧 装置是熄弧沟(1)，所述熄弧沟安装在所述熔断设备(2)上，所 述熄弧沟(1)在其侧部设置在所述熔断设备(2)附近的侧部上 设有两个辅助的磁极(IO)，它们设置成靠近或接触所述磁极(9)。8、 如权利要求6或7所述的回路断路器，其特征在于，所述磁极(9， 10)的设计和结构使得在灭弧装置(1)的区域内获得 较高的感应，并且在移动和固定的接触元件(5， 6)之间的区域 中获得较低的感应。9、 如前述权利要求任一所述的回路断路器，其特征在于，所 述熔断设备(2)设有至少一个永磁体(14)，其适于在所述电弧 上产生力，以移...

【专利技术属性】
技术研发人员：S马丁，H迪富尔，R基斯林，B菲舍尔，
申请(专利权)人：赛雪龙公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]