[发明专利]弧跳跃电路断路器及电路断开的方法

说明书

技术领域

本发明的方面涉及电路断路器，尤其是用于断开AC电流的电路断路器，并且涉及通过此类电路断路器断开电路(尤其是流过电路的AC电流)的方法。

背景技术

为了保护电路免于过流，提供了电路断路器，其在故障情形的情况下触发和开启，从而中断电路中的主电流通路。电路断路器大体上提供为机械开关。这些开关典型地具有至少两个触头(标称触头)，其最初压靠彼此并且在正常操作中传导电流。本文中，标称触头限定为可分开触头，其传导操作电流，或操作电流的至少大部分(超过50%)，当开关闭合并且处于正常操作时，该操作电流流过开关。

在故障的情况下，触发分开开关的两个触头的机构。如果电流在这一刹那流动，则其将继续通过加热触头和/或隔离触头周围的气体来流过开启的间隙，直到触头的材料和/或气体被电离，并且变为传导的，即，达到等离子状态。从而，产生了电弧。只有电流和伴随其的等离子电加热足够高，弧才可维持。这典型地为故障电流状态的情况。

为了断开电流，弧必须熄灭。这可通过减小电流和伴随其的加热功率到一定阈值以下来实现，低于该阈值，加热不足以维持弧。等离子冷却，并且失去其传导性。此类情形典型地仅可在AC电流的电流过零附近达到，正如消失的电流那样，等离子的加热也消失。

因此，常规电路断路器在过零时切断电流。然而，必须考虑电路断路器的性能的另外的限制因素：在电流对时间的图表中，电流分布可由线性斜坡近似描述为在电流零点附近。对于电流的低斜度(过零之后电流缓慢增加)，冷却功率大于长时间段的加热，并且因此足以增大弧和伴随其的切断电流的阻力。在另一方面，如果线性斜坡的斜度连续地增大(在过零之后朝电流的较高增大)，则在一些斜度下，冷却时段将不再足够长，并且弧将在过零之后再点燃。对于多种电路断路器，这是性能的主要限制因素中的一个。

因此，存在对电路断路器的需要，即使电流的电流增加在过零之后相对高，该电路断路器也减小了再点燃的风险。

发明内容

鉴于上文，提供了根据权利要求1的电路断路器和根据权利要求14的方法。可与本文所述的实施例组合的其它优点、特征、方面和细节从从属权利要求、描述和附图中为明显的。

根据方面，提供了一种用于断开AC电流的电路断路器。电路断路器包括具有第一断路器触头部件和第二断路器触头部件的一对断路器触头部件，其中成对的断路器触头部件可分开，由此运送电路电流的弧在第一断路器触头部件与第二断路器触头部件之间形成；电弧触头部件，其构造用于使弧的弧根部从第二断路器触头部件跳跃至电弧触头部件，由此电弧电流从第二断路器触头部件传递至电弧触头部件，传递的电弧电流具有第一方向；以及电流整流元件，其电连接于电弧触头部件，并且构造成用于传送具有第一方向的传递的电弧电流，并且用于阻挡具有与第一方向相反的第二方向的电流。

根据又一个方面，提供了一种使用电路断路器断开AC电路的方法。电路断路器包括具有第一断路器触头部件和第二断路器触头部件的一对断路器触头部件、电弧触头部件，以及电流整流元件。该方法包括分开成对的断路器触头部件，由此弧形成在第一断路器触头部件与第二断路器触头部件之间，弧在第一断路器触头部件与第二断路器触头部件之间运送电弧电流；引起弧根部从第二断路器触头部件跳跃至电弧触头部件，由此电弧电流从第二断路器触头部件传递至电弧触头部件，传递的电弧电流具有第一方向；将传递的电弧电流传送穿过电连接于电弧触头部件的电流整流元件；以及当电弧电流经历过零以使传递的电弧电流的方向反向时，以电流整流元件来阻挡电弧电流。

优点在于，电流整流元件使电弧电流仅在电弧电流具有第一方向的情况下才传送穿过。在电流接着经历过零并且随后改变方向以具有第二方向之后，电流由整流元件阻挡。因此，在过零之后，经由电流整流元件至电弧触头部件的电流通路被阻挡，并且电流不可以以该方式再点燃。

附图说明

在下文中参照附图描述了本发明的方面和实施例的更多细节，在附图中：

图1a到1c为根据本发明的第一实施例的处于闭合构造(图1a)和在电路断开期间(图1b和1c)的电路断路器的示意图；

图2a到2c为根据本发明的第二实施例的处于闭合构造(图2a)和在电路断开期间(图2b和2c)的电路断路器的示意图；

图3为根据本发明的第三实施例的电路断路器的示意图；

图4为根据本发明的第四实施例的电路断路器的示意图；以及