[发明专利]用于开关装置的电弧室和包括所述电弧室的开关装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于优选地在低压电系统中使用的具有高中断能力的开关装置的电弧室，所述开关装置尤其是电路断开器、断路器或接触器。本发明还涉及一种包括所述电弧室的开关装置。

背景技术

已知的是，开关装置(例如电路断开器、断路器、接触器、限制器)也统称为“开关装置”并且下文中出于简洁的原因而称为开关，包括壳体，一个或多个极杆，可彼此联接和脱离联接的至少一对触头与每个极杆相关联。已知技术的开关还包括控制装置，该控制装置使所述成对的触头相对移动，从而它们能够占据至少一个第一联接位置(电路闭合)和一个第二分离位置(电路断开)。

通常，与开关的每个极杆相关联的是至少一个电弧室，即能够特别适于促进电弧中断的空间区域。电弧室可以是设置在开关的壳体中的简单区域，或者能够包括成形为例如像壳体一样的各种模块化元件，其中该壳体由绝缘材料制成且装配有断弧板。更加先进的模块化电弧室具有可容易更换和可用比例如用于开关的壳体更加合适的材料实现的优点。

通常，可彼此联接和脱离联接的成对触头由第一基本固定元件(固定触头)和第二移动元件(移动触头)组成。而控制装置则包括例如终止于操作性地连接到所述移动触头上的主轴的机构。

存在这样的方案(如，在专利申请No.WO 2006120149中描述的方案)，在这些方案中，主轴和移动触头整合成单一构件，即所谓的转动移动元件。由绝缘材料制成的所述构件必须保证相间电绝缘，当然还要保证将运动适当地传递到移动触头，以及能够承受相关的力。这类开关具有明显优点，如数量有限的部件和受限的整体尺寸。轴或移动元件通常经由轴承连接到开关的壳体。

在带有传统类型的主轴的开关中，对应于每个极杆，移动触头分在不同的移动支撑件之间。在带有移动元件的开关中，移动触头则安装在专门设置的开口中，所述开口制成在移动元件自身中。

如已知那样，在开关的使用寿命期间，可能会产生将开关和电网暴露在特别高的应力下的现象。这首先在开关需要支持比标称值高的电流时发生，虽然是短时间。开关和电网暴露到过流下(例如，过载或短路)的时间取决于事件的自然持续时间，或者更有可能地，取决于保护装置将开关有效地设定在安全状态下即中断过流所需的时间。过流的中断是复杂的现象。在技术方面，开关中断给定水平的电流的能力定义为中断能力。开关短时间承受比标称电流高得多的电流的能力定义为“电动力强度”。

过流事件期间在开关和电网中流动并耗散的能量往往导致损害，这取决于电流密度和现象的持续时间，直到故障电流完全中断。最常见的损害可包括被暴露的部件的特性的过早退化，以及因此而导致的开关自身和电网性能的劣化。在一些情况下，所涉及的高温甚至会导致闪光。

如已知的那样，为了限制对电网和开关自身或其部件(接触板、灭弧室、控制装置、绝缘元件)的损害的发生，已试验和开发许多方案，以尽可能快和有效地执行电路断开。各种方案设想到例如使用适当的控制弹簧和适合于承受应力和高温的材料。

其他方案则设想到使用气化装置和/或材料，这些气化装置和/或材料能够在电弧形成区域附近释放灭弧物质；所述装置和/或材料通常由电弧发生时所达到的温度来激发。这些方案的示例在专利申请No.WO 0150488中示出。

而其他方案则往往有利地利用或者以各种方式控制在电弧的形成和中断区域中产生的电磁现象。在例如专利申请Nos.EP0887832和EP0567614中描述了这类方案。

所有这些方案共同地使用了各类和各种形状的铁磁体元件。可结合到极扩展件的所述铁磁体元件具有通过电磁效应将移动触头朝向断开位置吸引的主要功能，从而有助于电弧的快速中断。该极扩展件直接或间接地固定在开关的内表面上且通常处在与电弧室相邻的位置中，从而触头的脱离联接(即，移动触头相对于固定触头的脱离联接)发生的区域有利地受到所述电磁效应的影响。

尽管这些方案从功能角度看较为有效，但是它们具有尤其是与极扩展件在开关中的定位相关的一些缺陷。事实上，在当前，所述操作尤其证明很大程度地对能够导致短路、失效或者开关断开故障的危险的缺陷非常关键。在这一点上，在当前的方案中，很经常地，极扩展件证明是开关操作的可靠性和稳定性差的原因。事实上，在大多数情况下，它们的常规定位对开关的其他特性具有负面影响。