[发明专利]用于断路器的冷却装置及包括该冷却装置的断路器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于断路器的冷却装置、一种包括该冷却装置的断路器以及一种包括该断路器的配电盘。

背景技术

已知地，低压断路装置(用于额定电压高达交流1000伏/直流1500伏的应用)，例如自动断路器、切断器、和接触器，通常称为“开关装置”并在下面统称为断路器，是设计用于使电气系统的特定部件和所安装的负载能够正确操作的装置。

这种装置经常安装在位于电气系统中的配电盘内部。配电盘包括布置成用于连接所述装置和电力配电线路的合适的单元或柜体。配电线路一般由诸如汇流排和/或线缆等导体系统构成。使用合适的配电盘除了能提高系统的实用性、使用工效性、和外表美观性之外，也有助于长期保持足够安全的状态以及所有安装部件正确发挥功能。

所用装置及其相关安装构造的选择必须与配电盘的技术特性兼容，这种兼容性涉及到电气方面、尺寸方面、机械方面、以及热学方面。断电器在配电盘中有三种主要的安装构造。

具体地，断路器的第一安装构造是所谓的固定式，其中断路器的电端子直接且稳固地连接于配电线路的导体。这种连接通常通过使用夹具或螺钉来完成。

断路器的第二安装构造是所谓的插入式，其中使用了专门的适配器装置，所述适配器装置与配电盘机械地连接并借助其自身的电端子与配电线路的导线稳固地连接；每个断路器机械地耦接于相应的适配器装置并通过合适的插入式电端子来实现与配电线路的电气连接；插入式耦接通常包括插头-插座式机构。

断路器的第三安装构造是所谓的抽屉式；所述抽屉式大致是前面可拆卸构造的演变，其中增加了作为引导和/或支撑和/或移动装置的附件，以便于断路器的插入和抽出操作。

在这三种构造中，第一种是最简单的和最便宜的，但是它只适用于确定的解决方案并且在任何情形下都不可变通；另一方面，可拆卸式和抽屉式构造提供了更大的灵活性。这些实际上允许——一旦适配器固定在配电盘中后——非常迅速地和完全安全地安装或拆卸断路器，并且最重要的是，无需直接介入配电线路。

与固定式安装相比，可拆卸式和抽屉式断路器的安装确实具有至少一个缺点。为实现插入接合(插头/插座)，实际上需要引入至少一个附加的电连接器元件。考虑到由断路器及其相关适配器所构成的组件，实际上可以将组件的每一极点或分支图式化为由彼此串联布置的元件所构成的电路链。在这样的电路链中，每一元件都促使电阻增大(或类似地促使总电导率恶化)，并因此由于焦耳效应而构成潜在热源。

在多个导电区段(例如由铜制成)以及首要地在每个存在电气耦接的位置产生非期望的热。存在的各种接合、特别是插头/插座的插头和断路器的主触头本质上是不可焊接的，实际上引入了其它微小断开，在所述断开处可以发现电阻有明显的局部增加。在实践中，由焦耳效应造成的最严重的能量分布峰值以及随之产生的非期望的热趋于出现在这些区域。

可以看出，由这些分布所产生的热促使由断路器、柜体和配电盘构成的系统温度升高。但是，因为断路器的温度和配电盘的温度应该保持在预定工作范围内，由断路器及其相关适配器所构成的系统的导电分支中电阻的任何非期望的增加，都会迫使限制装置所能获取的功率。此外，温度会对断路器的工作造成负面影响。

实际可用的最大负载(相对于理论额定容量)的分数通常用基于安装的总有效状态的“减额”系数的形式来表示，这种安装条件考虑了断路器、适配器、柜体、配电盘、外部环境等特性的组合。

因此，除了与减额相关的约束外，期望将断路器的工作温度维持在较低水平；事实上众所周知地，工作温度越高，断路器(或其更敏感部件)的寿命越短。

为了减小断路器电极的电阻以及断路器和适配器之间电气耦接的接触电阻、和/或为了改善配电盘的总体热效率，多个制造商已经提出了很多的解决方案。

尽管这些现有解决方案确实提供了一些技术收益，但仍然存在进一步改进的空间和需求。

发明内容

因此，本发明的主要目的是面对这些问题提供解决方案，所述解决方案能够改进对断路器的冷却以及对在其中嵌有断路器的整个电气配电盘的冷却。