用于猝灭电弧的系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开的实施例涉及电路的保护，并且更特定地涉及用于猝灭电路中的电弧的系统和方法。
【背景技术】
[0002]保护电气设备以防止例如过电流状况或超温状况等故障状况在配置家庭或工业电气设置时是至关重要的。主电力供应中的故障或由短路状况产生的故障可导致电气设备出故障和/或损坏电气设备。因此，在出现这样的故障时中断流过电气设备的电流以便保护电气设备是所希望的。
[0003]当前，在故障状况期间，采用例如断路器等设备来中断流过电气设备(其连接到断路器)的电流。由于断路器的可重用性，断路器的使用比保险丝的使用更普遍。保险丝一旦燃烧则必须更换以便恢复电流供应。断路器可用于感测过电流状况、超温状况和电流的手动中断。一旦检测到故障状况，断路器就用于中断流过电气设备(其连接到断路器)的电流。
[0004]—般，断路器典型地包括固定接触和可拆分地耦合于该固定接触的移动接触。在正常操作条件下，固定接触和移动接触这样的耦合允许电流流过断路器。在出现例如过电流状况和/或超温状况等故障时，移动接触与固定接触分离来中断电流的流动。另外，流过断路器的电流的手动中断也可导致移动接触与固定接触分离。然而，移动接触与固定接触的分离在电流仍然继续流动时可在移动接触与固定接触之间产生电弧。
[0005]移动接触与固定接触之间该电弧的存在导致不希望的结果。例如，电弧的存在允许电流甚至在固定接触和移动接触分离之后持续某一时段地流动。而且，电弧可由于增加的温度和在固定接触与移动接触之间存在高度电离空气而再闪击(re-strike)。电弧的该再闪击还允许电流流过电气设备。因此，迅速减轻电弧是所希望的。
[0006]减轻电弧的一个这样的技术方案是使用消弧系统，例如熄弧室。当前可用的熄弧室包括多个静止熄弧板，其由例如金属等导电材料组成。这些熄弧板靠近固定接触和移动接触而合在一起。由于电弧和熄弧板的存在产生的磁和/或气体力迫使电弧移入熄弧室。因此，电弧在熄弧板之间划分。电弧的该划分允许打断电弧并且使其减少。
[0007]在划分弧的过程中，熄弧板可由于热点(在这里电弧闪击熄弧板)引起的熄弧板的腐蚀而被损坏。因此，熄弧室的寿命以及因此断路器的寿命减少。此外，熄弧板的腐蚀导致在固定接触和移动接触附近形成金属蒸汽。金属蒸汽可使固定接触与移动接触之间的等离子体的电导率增加。因此，在熄弧板静止的常规消弧系统中，电弧可能再闪击使断路器的性能下降。
【发明内容】
[0008]根据本说明书的方面，提出消弧系统。该消弧系统包括安装结构、安装在该安装结构上的多个可移动熄弧板和机械耦合于安装结构的运动传递单元。该运动传递单元配置成将旋转运动和振动运动中的至少一个传递到多个可移动熄弧板的一个或多个可移动熄弧板来猝灭电弧。
[0009]根据本说明书的另一个方面，提出消弧系统。该消弧系统包括安装结构、安装在该安装结构上的多个可移动熄弧板，和外壳，其配置成包围至少安装结构和多个可移动熄弧板。外壳包括窗口，其配置成引导加压气体以将旋转运动和振动运动中的至少一个传递到多个可移动熄弧板的一个或多个可移动熄弧板。
[0010]根据本说明书的另一个实施例，提出断路器。该断路器包括固定接触、可拆分地耦合于该固定接触的移动接触和消弧系统。该消弧系统包括靠近固定接触和移动接触设置的多个可移动熄弧板，其中该多个可移动熄弧板的一个或多个可移动熄弧板配置成响应于电弧的产生而旋转、振动或既旋转又振动以促进猝灭电弧。
[0011]根据本说明书的再另一个实施例，提出用于猝灭在电气通路中连接的断路器中的电弧的方法，其中该断路器包括可拆分地耦合于固定接触的移动接触。方法包括确定一个或多个故障状况。方法还包括响应于检测到一个或多个故障状况实现移动接触与固定接触的分离。此外，方法包括在移动接触与固定接触分离时将旋转运动、振动运动或两者传递到多个可移动熄弧板的一个或多个可移动熄弧板来猝灭电弧。
[0012]一种消弧系统，其包括:
安装结构；
多个可移动熄弧板，其安装在所述安装结构上；和
运动传递单元，其机械親合于所述安装结构并且配置成将旋转运动和振动运动中的至少一个传递到所述多个可移动熄弧板的一个或多个可移动熄弧板来猝灭电弧。
[0013]如技术方案1所述的消弧系统，其中所述安装结构包括条、杆、圆柱体或其组合。
[0014]如技术方案1所述的消弧系统，其中所述安装结构包括一个或多个绝缘材料。
[0015]如技术方案1所述的消弧系统，其中所述运动传递单元包括马达、弹簧、齿轮或其组合。
[0016]一种消弧系统，其包括:
安装结构；
多个可移动熄弧板，其安装在所述安装结构上；和
外壳，其配置成包围至少所述安装结构和所述多个可移动熄弧板，其中所述外壳包括窗口，其配置成引导加压气体以将旋转运动和振动运动中的至少一个传递到所述多个可移动熄弧板的一个或多个可移动熄弧板。
[0017]如技术方案5所述的消弧系统，其中所述安装结构的至少一端由所述外壳可移动地支承。
[0018]如技术方案5所述的消弧系统，其中所述多个可移动熄弧板中的一个或多个可移动熄弧板包括一个或多个突出。
[0019]如技术方案5所述的消弧系统，其中所述多个可移动熄弧板中的至少一个可移动熄弧板配置成在顺时针方向上旋转并且所述多个可移动熄弧板的其他可移动熄弧板配置成在逆时针方向上旋转。
[0020]一种断路器，其包括:
固定接触；
移动接触，其可拆分地耦合于所述固定接触；和消弧系统，其包括靠近所述固定接触和所述移动接触设置的多个可移动熄弧板，其中所述多个可移动熄弧板的一个或多个可移动熄弧板配置成响应于电弧的产生而旋转、振动或既旋转又振动以促进猝灭所述电弧。
[0021]如技术方案9所述的断路器，其进一步包括耦合于所述移动接触的杠杆，其中所述杠杆在所述移动接触耦合于所述固定接触时处于第一位置，并且所述杠杆在所述移动接触与所述固定接触解耦合时转变到第二位置。
[0022]如技术方案9所述的断路器，其进一步包括配置成检测流过电气通路的电流的电流感测单元。
[0023]如技术方案11所述的断路器，其中所述电流感测单元包括螺线管、电流互感器和Rogowski线圈中的至少一个。
[0024]如技术方案11所述的断路器，其进一步包括控制单元，所述控制单元配置成: 基于在所述电气通路中流动的检测电流来检测过电流状况；以及
生成代表所述过电流状况的控制信号。
[0025]如技术方案13所述的断路器，其进一步包括致动器单元，所述致动器单元配置成:
接收所述控制信号；以及
响应于接收所述控制信号使所述移动接触与所述固定接触分离。
[0026]如技术方案9所述的断路器，其中所述消弧系统进一步包括安装结构，用于在其上安装所述多个可移动熄弧板。
[0027]如技术方案15所述的断路器，其中所述消弧系统进一步包括运动传递单元，其耦合于所述安装结构并且配置成将旋转运动和振动运动中的至少一个传递到所述多个可移动熄弧板。
[0028]如技术方案16所述的断路器，其中所述运动传递单元包括马达、弹簧、齿轮或其组合。
[0029]如技术方案9所述的断路器，其进一步包括外壳，所述外壳配置成包围至少所述多个可移动熄弧板。
[0030]一种用于猝灭在电气通路中连接的断路器中的电弧的方法，所述断路器包括可拆分地耦合于固定接触的移动接触，所述方法包括:
确定所述电气通路中的一个或多个故障状况；
响应于确定所述一个或多个故障状况实现所述移动接触与所述固定接触的分离；
在所述移动接触与所述固定接触分离时将旋转运动、振动运动或两者传递到多个可移动熄弧板的一个或多个可移动熄弧板来猝灭所述电弧。
[0031]如技术方案19所述的方法，其中实现所述移动接触与所述固定接触的分离包括: 响应于检测到所述一个或多个故障状况来生成控制信号；以及
将所述控制信号传达到致动器单元。
[0032]如技术方案20所述的方法，其中将所述旋转运动、所述振动运动或两者传递到所述多个可移动熄弧板的一个或多个可移动熄弧板包括响应于指示出现所述一个或多个故障状况的控制信号经由运动传递单元将所述旋转运动、所述振动运动或两者传递到所述多个可移动熄弧板的一个或多个可移动熄弧板。
[0033]如技术方案19所述的方