用于电气开关的限制器极和包括该限制器极的DC电气开关的制作方法

本发明涉及用于电气开关的限制器极(limiterpole)和包括该限制器极的dc电气开关。

背景技术：

对于在高电压(例如1500v)下运行的电气设备，使用高额定值(高于2000a)的dc电气开关。在光伏设备中尤其遇到这种情况。

例如从ep3232457中已知的使用磁路、设置有隔离器的熄灭室、电弧触点和电弧角来减少电弧的技术使得能够将电弧控制到一定的电压和安培数水平。然而，对于上述应用，已知技术不够可靠或没有足够的电流切换能力。

技术实现要素：

本发明旨在通过提供一种允许切换高压和高安培数线路的用于电气开关的新颖的限制器极来克服这些缺点。

为此，本发明涉及一种用于多极dc电气开关的限制器极，其包括隔室，其中设置有用于直流电流的输入端子和输出端子。根据本发明，该限制器极包括连接到输入端子的第一电触点和连接到输出端子的第二电触点、彼此串联连接的第三和第四电触点，该第三和第四触点能够分别相对于第一和第二电触点在闭合位置和断开位置之间同时移动，在闭合位置，第一和第三触点与第二和第四触点彼此接触，以允许直流电流在输入端子和输出端子之间流动，在断开位置，所述触点彼此远离，中断电流在输入端子和输出端子之间的流动。限制器极包括：第一电弧形成室，其中放置有第一和第三电触点；第二电弧形成室，其中放置有第二和第四电触点；以及第一和第二电弧熄灭室，其分别与第一和第二电弧形成室相关。

借助于本发明，实现了双切换极，其使得可以形成和隔离在两个不同位置处形成的电弧并且独立地对其进行处理。这使得可以显著增加流过该极的安培数，特别是对于高达1500v的电压。

根据本发明的有利但非强制性的方面，这种限制器极可以任何技术上可行的组合结合以下一个或多个特征：

-第一和第二熄灭室包括具有突起的隔板，所述突起指向电弧形成室的方向并且设置在每个熄灭室的中间平面的任一侧上；

-第三和第四触点设置在由开关的切换机构致动的第一活动部件上，并且第一活动部件包括在第三和第四触点之间的电连接元件；

-第一和第二电弧形成室中的每一个包括磁路，其包括磁体并产生磁场，该磁场配置成在与该电弧形成室相关的熄灭室的方向上引导在断开位置形成于设置在该电弧形成室中的触点之间的电弧；

-第一和第二电弧形成室沿着开关的纵向轴线并排定位；

-第三和第四电触点各自由一对指状件形成。

本发明还涉及一种高压多极dc电气开关，包括模制外壳，该模制外壳包括主体，该主体被划分为多个内部隔室，每个内部隔室与开关的一个极相关，以及切换机构。开关的一个极由限制器极形成，其隔室由主体的内部隔室之一形成并且其触点被切换机构分开。开关包括至少一个导电极，其设置有输入端子和输出端子、连接到输入端子的第一系列电触点以及连接到输出端子的第二系列电触点，第一和第二系列电触点能够被切换机构分开。切换机构配置成在限制器极的触点之前将一个或多个导电极的触点分开。

根据本发明的有利但非强制性的方面，这种开关可以任何技术上可行的组合结合以下一个或多个特征：

-限制器极的第三和第四触点设置在第一活动部件上，导电极的第二系列触点设置在第二活动部件上，切换机构包括：致动轴，其上设置有旋转臂；第一连杆，其将其中一个旋转臂连接到第一活动部件；以及至少一个第二连杆，其将其中一个旋转臂连接到第二活动部件，并且第一连杆的长度大于第二连杆的长度；

-导电极的第二系列电触点包括至少10个触点，每个触点由一个指状件支承，指状件刚性地连接到该导电极的活动部件，该部件由切换机构致动；

-该多极开关包括三个导电极。

附图说明

根据以下对开关的极和根据其原理的开关的描述，将更好地理解本发明，并且其其他优点将变得更加明显，描述是通过非限制性示例并且参照附图提供的，其中：

图1是根据本发明的开关的透视图；

图2是图1的开关的纵剖面图；

图3是根据本发明的限制器极的通过图2中的平面iii-iii的截面图；

图4是根据本发明的用于开关的极的通过图2中的平面iv-iv的截面图；

图5是沿着图4中的平面v-v的通过图1的开关的截面图；

图6是图5中的细节vi的放大图；

图7是通过平面iii-iii截取的图1的开关的透视图；

图8是通过平面iv-iv截取的图1的开关的透视图；

图9是沿着图2中的平面ix-ix的通过用于图1的开关的导电极的截面图；

图10是沿着图2中的平面x-x的通过限制器极的截面图。

具体实施方式

本发明涉及具有高额定值(例如高于2000a)的dc开关。这种开关尤其在1500v光伏设备或电站中得到应用。

图1示出了具有模制外壳4的高压多极dc电气开关2，该模制外壳包括主体6，该主体被划分为多个内部隔室，在该示例中是四个隔室6a、6b、6c和6d，它们沿着开关2的纵向轴线x并排定位。开关2包括多个极a、b、c和d，并且每个隔室6a、6b、6c和6d与开关2的其中一个极a、b、c和d相关。

开关2还包括切换机构8，当必须通过机械、电气、电子或其他手段来中断电流时，该切换机构被触发。

开关2包括由极b形成的限制器极，其包括由主体6的隔室6b形成的隔室。在该隔室6b中设置有用于直流电流的输入端子10和输出端子12。这些端子10和12分别连接到配电网络和电气设备。

限制器极b包括连接到输入端子10的第一电触点14和连接到输出端子12的第二电触点16。触点14和16由从端子10和12延伸的细长部件形成。触点14和16包括接触垫140和160，它们形成平面表面并且沿轴线x并排定位。

限制器极b还包括第三电触点18和第四电触点20，它们彼此串联连接。这些第三和第四触点18和20能够分别相对于第一和第二电触点14和16在闭合位置和断开位置之间同时移动。在图10所示的闭合位置，第一和第三触点14和18以及第二和第四触点16和20分别彼此接触，从而允许直流电流在端子10和12之间流动。在图10中，仅可见触点14和18之间的触点，触点16和20被隐藏。在图3、4、7和8所示的断开位置，触点彼此远离，从而中断电流在端子10和12之间的流动。触点可被切换机构8分开。

第三和第四触点18和20设置在由切换机构8致动的活动部件22上。活动部件22能够通过绕平行于纵向轴线x延伸的旋转轴线x22的旋转而移动。

触点18和20中的每一个由刚性连接到活动部件22的相应一对指状件24和26支承。触点18和20以接触垫的形式提供，该接触垫附接到成对指状件24和26。成对指状件24和26能够通过绕轴线x24相对于活动部件22旋转而移动，并通过弹簧28在触点14和16的方向上被推动，从而最大化在闭合位置的接触强度。

活动部件22包括在第三和第四触点18和20之间的电连接元件，从而允许它们串联电连接。该接触元件可以是由导电材料制成的销30，其由成对指状件24和26共用并穿过活动部件22，与轴线x24对准并且允许成对指状件24和26在被支撑的同时相对于活动部件22自由旋转。然后，触点18和20通过销30的导通而串联连接。

作为变型，可以使用导电元件来进行连接，比如在成对指状件24和26之间延伸的导电编织连接器32和34以及支撑绕轴线x22旋转的活动部件22的导电销(未示出)。在这种情况下，触点18和20通过导电编织连接器32和34以及轴线x22上的对准的导电销串联连接。

当触点闭合时，电流如图7和8中的箭头f1所示从端子10流到触点14，然后到触点18，然后通过销30或编织连接器32和34到触点20，然后到触点16，最后到端子12。

限制器极b包括第一电弧形成室36，其中放置有第一电触点14和第三电触点18。限制器极b包括第二电弧形成室38，其中放置有第二电触点16和第四电触点20。室36和38是形成当触点断开时产生的电弧的地方。室36和38在轴线x的方向上由主体6的中心壁60分开，该中心壁垂直于轴线x延伸到隔室6b的中心。

为了熄灭因触点分开而产生的电弧，限制器极b还包括第一熄灭室40和第二熄灭室42，它们分别与第一电弧形成室36和第二电弧形成室38相关。熄灭室40与室36相连，并且这两个室36和40形成单个空间，该空间沿着轴线x由中心壁60和主体6的壁62界定，该壁62将隔室6b与隔室6c分开。在中心壁60的另一侧，熄灭室42与室38相连，并且这两个室38和42形成单个空间，该空间沿着轴线x由中心壁60和主体6的壁64界定，该壁64将隔室6b与隔室6a分开。第一和第二电弧形成室36和38沿着轴线x并排定位。

第一和第二熄灭室40和42中的每一个包括由平行金属板形成的隔板44，金属板堆叠在平行于轴线x延伸的平面上。这些隔板44(其中可以有30个)相对于隔室6b沿高度方向堆叠在端子66位于其附近的底部66和上壁68之间。隔板44具有中央凹口440，其界定位于垂直于轴线x的中间平面p44的任一侧上的两个部分，该中间平面也是每个熄灭室40和42的中间平面。有利地，每个隔板44都具有突起442，其指向电弧形成室36和38的方向并且部分地伸入这些室中，并且其设置在每个熄灭室40和42的中间平面p44的任一侧。这些突起使得可以捕获低安培数的电弧，特别是在10a和100a之间，如在高安培数(高于100a、高达40000a)的电弧的情况下，它们没有被电磁力沿熄灭室40和42的轴线方向引导。

每个熄灭室40和42包括电弧触点46，其在堆叠顶部的隔板44和上壁68之间延伸并且倾斜地指向相关的电弧形成室36或38。这些电弧触点的目的将电弧引向隔板44。

每个熄灭室40和42还包括电弧角48，其在堆叠的底部于底部46和隔板44之间延伸，并且指向位于与熄灭室40或42相关的形成室36或38中的相应触点14或16。电弧角48的目的还在于将电弧引向隔板44。

第一和第二电弧形成室36和38中的每一个包括磁路，该磁路包括磁体并产生磁场，该磁场配置成在与该电弧形成室36或38相关的熄灭室40或42的方向上引导在断开位置形成于设置在该电弧形成室36或38中的触点之间的电弧。更具体地，电弧形成室36包括磁路50，该磁路50包括磁体500，其位于触点14的下方，以及由“u”形的磁性材料制成的棒502，其也位于触点14的下方并紧靠着磁体500，并且其臂在成对指状件24的任一侧延伸到室36中。磁体500产生并由棒502引导的磁场朝向熄灭室40吸引低安培数的电弧。

类似地，形成室38包括磁路52，该磁路52包括磁体520，其位于触点16的下方，以及由“u”形的磁性材料制成的棒522，其也位于触点16的下方并紧靠着磁体520，并且其臂在成对指状件26的任一侧延伸到室38中。磁体520产生并由棒522引导的磁场朝向熄灭室42吸引低安培数的电弧。

限制器极b的结构允许在串联的两个点处切换电流，这使得与中断电流有关的电弧在两个不同的熄灭室中分开划分和处理。结果，可被切换的电压比仅具有一个熄灭室的常规限制器极高得多。在当前情况下，限制器极b的两个“电弧形成室/熄灭室”对使得可以每对切换到高达例如750v，总共为1500v，特别是对于产生这种电压的光伏电站。

开关2还包括至少一个导电极。在该示例中，开关2包括由极a、c和d形成的三个导电极。由于导电极c和d在结构上与导电极a相同，因此以下仅描述导电极a。

导电极a设置有输入端子54和输出端子56。导电极c和d还各自包括输入端子54。如图2所示，导电极a、c和d的输入端子54以及限制器极b的输入端子10通过等电位棒76彼此连接。该等电位棒76是由导电材料制成的元件，该元件插入三个输入端子54和输入端子10中的孔中并防止这些元件之间的电位差。

导电极a还包括连接到输入端子54的第一系列电触点58和连接到输出端子56的第二系列电触点70。第一和第二系列电触点58和70可被切换机构8分开，如图9所示，其中触点处于断开配置。

切换机构8配置成在限制器极b的触点之前将导电极a、c和d的触点分开。极a、b、c和d以并联布置连接。期望的目标是将电弧效应集中在限制器极b中。

导电极a的第二系列电触点70包括至少10个触点，每个触点由指状件72支承，该指状件刚性地连接到由切换机构8致动的活动部件74。活动部件74能够通过绕平行于轴线x延伸的轴线x74的旋转而移动。在触点58和70处于闭合配置的情况下，电流通过指状件72和活动部件74流经触点70朝向输出端子56。

切换机构8包括致动轴80，其上设置有旋转臂82，这些旋转臂82中的每一个都与极a、b、c和d之一相关，并且其作用是致动该极的触点的断开。致动轴80的旋转引起旋转臂82的同时旋转。旋转臂82通过连杆连接到活动部件22和74。切换机构8包括：第一连杆84，其将其中一个旋转臂82连接到第一活动部件22；以及至少一个第二连杆86，其将另一个旋转臂82连接到第二活动部件74。为了在限制器极b之前断开导电极a，第一连杆84的长度l2大于第二连杆86的长度l1。这允许对于在紧接导电极a的触点断开之后的时间(图9)，对于轴80的相同旋转角度，限制器极b的触点保持相互抵靠(图10)。

因此，所获得的是开口之间的偏移，该偏移可以使用机械手段即在没有电子控制或其他配件干预的情况下例如为5°。从而提高了开关2的可靠性。

图2中所示的开关2是单极隔离开关，例如额定电流为10000a(通过三个导电极a、c和d，其中具有并联的10个指状件)，其可以在1500v的电压下(使用限制器极b)切换例如20ka。

根据未示出的实施例，开关2可以包括除三个之外的多个导电极，特别是一个或两个导电极。