[发明专利]用于断路器的灭弧栅、断路器和用于组装灭弧栅的方法

说明书

技术领域

本公开涉及用于特别地针对中等电压定额或具有标称中等电压的直流(DC)断路器的灭弧栅(arc chute)。更特别地，本公开涉及直流断路器，其包括：多个基本平行金属板形成的至少一个叠堆，至少一个叠堆限定平行于叠堆方向的第一轴线；电弧空间，其适于允许电弧沿着第一轴线延伸，其中，第二轴线平行于金属板而横穿至少一个叠堆和电弧空间，并且基本垂直于第一轴线。典型地，中等电压是介于400V和4000V之间的电压。

另外，本公开涉及断路器和用于组装灭弧栅的方法。

背景技术

典型地，断路器或空气断路器用于轨道运载工具上的DC电路中。其它示例可为吊车索道或无轨电车。例如，这样的高速DC断路器可开关具有超过900伏的电压电平的1.5 kA的直流。

在传统DC断路器的灭弧栅组件中，塑料框架和金属板交替地叠堆在彼此上，其中，金属板设置在塑料框架上。塑料框架具有切口，使得可在两个相邻金属板之间建立电弧。塑料框架用来在脱开开关触头时产生气体，使得电弧中的热快速从灭弧栅中排出，以及用来通过改变金属板之间的空气的化学成分来增加电弧电压。典型地，气体排到灭弧栅中的金属板的所有侧部。

塑料框架形成金属板之间的介电层。然后用模制壳体覆盖灭弧栅。随着气体在所有侧部上排出，断路器需要大量无法被其它装备使用的空间。典型地，在机车车辆上的空间有限。

众所周知的是，必须在灭弧栅内拉长电弧和将电弧推入灭弧栅内，以建立足够的电压，使得可切断DC电流。电压建立得越快，电弧放电的总时间将越短。

相对于标称电流在低电流下，例如在标称电流为1200A至4500A的情况下的10A至100A的电流下，特别是在电弧中存在低电流密度，使得将电弧推入灭弧栅内所需的磁场受到限制。另外，电弧脚可能难以离开触头尖部而爬到电弧室或灭弧栅的内部。因而，在某些情况下，建立所需的电压可能需要时间，电弧可粘附到一个触头尖部，使得仅建立50%的电压，并且电流决不会被切断。在另一种情形中，电弧可粘在或粘附到固定触头和移动触头上，使得不建立电压，并且电流决不会被切断。

DE 102008021025 A1公开一种用于马达保护开关的灭弧栅单元，其具有布置成三组且布置在电弧滑行板(runner plate)之间的成单个叠堆的平行灭弧栅板。相应的组的距离或者在外围组和相邻电弧滑行板之间的距离为相邻的电弧放电栅板之间的距离的至少2倍。照这样，大量灭弧栅板布置在电弧放电室的有限空间中。

由于那个原因，一些灭弧栅或断路器包括自拱胀(blow up)线圈，自拱胀线圈取决于电流而被启动，使得磁场被提供来将电弧上推到灭弧栅中。

但是，这种解决方案复杂，并且需要拱胀线圈和控制电路(例如印刷电路板)，以控制产生磁场的线圈。

本发明的目标是提供一种不会带来已知灭弧栅的不便的灭弧栅、断路器以及用于组装灭弧栅的方法，特别是提供一种需要较少维护且较容易建设的灭弧栅。

发明内容

根据第一方面，提供一种用于DC断路器的灭弧栅，其包括：多个基本平行金属板形成的至少两个叠堆，至少两个平行叠堆限定平行于堆叠方向的第一轴线，其中，同一叠堆的金属板在第一轴线的方向上、在相邻金属板之间具有基准距离，以及其中，第二轴线平行于金属板而横穿至少两个平行叠堆和电弧空间(109)，其中，第二轴线基本垂直于第一轴线；电弧空间，其限定在两个平行叠堆之间，并且适于允许电弧沿着第一轴线移动；以及灭弧栅壳体，其具有在第一轴线的方向上限定灭弧栅壳体的内部的至少一个顶壁，其中，在顶壁和至少一个叠堆的最靠近顶壁的金属板之间形成通道，通道在第一轴线的方向上具有为基准距离的至少2倍的延伸部。

在实施例中，多个平行金属板形成的同一叠堆的两个相邻金属板之间的基准距离可为多个平行金属板形成的同一叠堆的两个相邻金属板之间的平均距离。

在另一个实施例中，基准距离是在第一轴线的方向上、在同一叠堆的大部分成对的两个相邻金属板中的两个相邻金属板之间的距离。例如，大部分成对的两个相邻金属板可包括超过70%的金属板，特别地超过80%的金属板，例如超过90%的金属板。因而，大部分金属板，特别是超过70%的金属板(例如超过80%或超过90%的金属板)等距地布置在各个叠堆中。

在典型的实施例中，通道在第一轴线的方向上具有为基准距离的2.5倍以上、特别地3倍以上的延伸部，以及/或者通道在第一轴线的方向上具有为基准距离的10倍以下、特别地7倍以下的延伸部。