一种灭弧室及其工作方法与流程

本发明属于开关，具体涉及一种灭弧室及其工作方法。

背景技术：

1、自能灭弧原理的断路器可以有效地降低机构的操作功，实现产品的小型化和经济化。但是由于开断电流所需要的能量全部或者大部分来自于电弧能量，因此自能灭弧断路器对能量的利用效率具有较高的要求。如果对电弧能量的利用效率不够充分，则不能在热膨胀室建立起足够的压力，其灭弧效率也会受到影响。所以，采用自能灭弧原理的断路器需要解决电弧能量利用效率的问题。

2、从宏观看，电弧它相当于一个带电的导体，会产生磁场。从本质看，电弧是带电的等离子体，它要受到磁场的影响。所以电弧在自身磁场的影响下，会有收缩的趋势。开断电流越大，收缩压力越大。电弧的收缩压力会产生强大的轴向气流，该轴向气流会携带巨大的电弧能量。

3、在专利zl202010866044.8中，公布了一种灭弧室结构，其具有轴向和周向的两个热膨胀室，可以完全收集利用电弧的能量。其具有两个热膨胀室，可以充分利用电弧的能量在其内均建立起较高的气压。电流过零后，断口间的气压降低，两个膨胀室内的高压气体会同时吹出，同时吹出的两股气流会相互影响，在断口出产生湍流，不利用与断口间热量快速地耗散，从而对吹弧的效果产生不利的影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种灭弧室及其工作方法，解决了现有灭弧室采用两个膨胀室所存在的吹弧湍流的问题。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种灭弧室，所述灭弧室具有至少一个燃弧系统，该燃弧系统包括固定安装的第一触头和第二触头，可改变位置的第三触头，及安装在第一触头和第二触头相对内侧的第一燃弧环和第二燃弧环；第一燃弧环和第二燃弧环形成电弧间隙；

4、还包括热膨胀室、功能件和压气缸；

5、热膨胀室设置在第一触头远离第二触头的一侧，热膨胀室与电弧间隙连通；

6、功能件设置在第一燃弧环和第二燃弧环之间，功能件中具有一个与电弧间隙连接的环状通道，环状通道的入口端环形包围着电弧间隙，出口端与热膨胀室连接；

7、环状通道的出口端设置有第一单向阀；

8、功能件中还具有管道，管道一端与环状通道相连，另一端与断路器壳体围成的空间连通；

9、压气缸通过连接通道与热膨胀室连通，连接通道连接热膨胀室的一端设置有第二单向阀。

10、进一步，管道与环状通道的连接点靠近环状通道的入口端。

11、进一步，环状通道的截面形状为流线形。

12、进一步，压气缸位于热膨胀室的外侧，且与热膨胀室同轴。

13、进一步，连接通道设置有若干个，且围绕第三触头的轴线均布。

14、进一步，功能件为材质为耐高温材料。

15、进一步，管道设置有若干个，且围绕第三触头的轴线均布。

16、进一步，热膨胀室的体积远大于环状通道的体积。

17、进一步，功能件为整体件，或由若干个零件组合而成。

18、本发明还公开了基于所述的灭弧室的工作方法，包括以下过程：

19、第三触头沿轴线a运动，在合闸位置与第一触头和第二触头接触，并在分闸位置与第一触头、第二触头相距一定距离并拉开一个位于两个触头之间的电弧间隙；第一燃弧环和第二燃弧环之间燃烧电弧产生的轴向能量，进入热膨胀室；

20、电弧产生的周向能量进入环状通道，当环状通道中气压高于热膨胀室内的气压时，第一单向阀打开，允许环状通道内的气体进入热膨胀室；当热膨胀室内的气压高于环状通道中的气压时，第一单向阀关闭；

21、电弧燃烧的前期，热膨胀室中的气压较环状通道中的气压低，电弧产生的径向能量一部分通过管道排入断路器壳体围成的空间，一部分通过环状通道进入热膨胀室去加热里面的气体；随着燃弧时间的增加，热膨胀室中的气压高于环状通道，这时第一单向阀关闭，电弧产生的径向能量通过管道排入断路器壳体围成的空间；

22、在开断小电流时，电弧的能量不足以使热膨胀室建立起足够的压力，需要压气缸去辅助建立压力，当压气缸中气压高于热膨胀室内的气压时，第二单向阀打开，允许压气缸内的气体进入热膨胀室；当热膨胀室内的气压高于压气缸中的气压时，第二单向阀关闭。

23、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

24、本发明公开了一种灭弧室，仅仅设计了轴向的热膨胀室，在径向上设计了功能件，在功能件上开设环状通道，径向的电弧能量可通过该环状通道进入热膨胀室，轴向的电弧能量通过轴向直接进入热膨胀室，电弧各个可能流向上均设置了进入热膨胀室的结构，让绝大部分电弧能量都被利用；在热膨胀室的一侧还连接有压气缸，在开断小电流时，电弧的能量不足以使热膨胀室建立起足够的压力，需要压气缸去辅助建立压力，当压气缸中气压高于热膨胀室内的气压时，第二单向阀打开，允许压气缸内的气体进入热膨胀室；当热膨胀室内的气压高于压气缸中的气压时，第二单向阀关闭。同时，本发明仅有一个热膨胀室，仅具有一个吹弧通道，在吹弧时不会产生湍流，具有较高的效率，且结构更简单。

25、进一步，管道与环状通道的连接点尽量靠近入口端，是因为电弧熄灭后，电弧间隙的压力会降低，管道与环状通道的连接点与电弧间隙之间的这部分气体可能会流回到电弧间隙，从而影响开断性能。因此减少连接点与入口端之间的体积，尽可能地减少环状通道中气体回流到电弧间隙。

技术特征：

1.一种灭弧室，其特征在于，所述灭弧室具有至少一个燃弧系统，该燃弧系统包括固定安装的第一触头(6)和第二触头(12)，可改变位置的第三触头(11)，及安装在第一触头(6)和第二触头(12)相对内侧的第一燃弧环(8)和第二燃弧环(13)；第一燃弧环(8)和第二燃弧环(13)形成电弧间隙(15)；

2.根据权利要求1所述的一种灭弧室，其特征在于，管道(14)与环状通道(9)的连接点靠近环状通道(9)的入口端(91)。

3.根据权利要求1所述的一种灭弧室，其特征在于，环状通道(9)的截面形状为流线形。

4.根据权利要求1所述的一种灭弧室，其特征在于，压气缸(1)位于热膨胀室(7)的外侧，且与热膨胀室(7)同轴。

5.根据权利要求1所述的一种灭弧室，其特征在于，连接通道(3)设置有若干个，且围绕第三触头(11)的轴线均布。

6.根据权利要求1所述的一种灭弧室，其特征在于，功能件(10)为材质为耐高温材料。

7.根据权利要求1所述的一种灭弧室，其特征在于，管道(14)设置有若干个，且围绕第三触头(11)的轴线均布。

8.根据权利要求1所述的一种灭弧室，其特征在于，热膨胀室(7)的体积远大于环状通道(9)的体积。

9.根据权利要求1所述的一种灭弧室，其特征在于，功能件(10)为整体件，或由若干个零件组合而成。

10.基于权利要求1-9任意一项所述的灭弧室的工作方法，其特征在于，包括以下过程：

技术总结
本发明属于开关技术领域，涉及一种灭弧室，具有至少一个燃弧系统，该燃弧系统包括第一触头、第二触头、第三触头、热膨胀室、功能件和压气缸；功能件中具有一个与电弧间隙连接的环状通道，环状通道的入口端环形包围着电弧间隙，出口端与热膨胀室连接；环状通道的出口端设置有第一单向阀；功能件中还具有管道，管道一端与环状通道相连，另一端与断路器壳体围成的空间连通；压气缸通过连接通道与热膨胀室连通，连接通道连接热膨胀室的一端设有第二单向阀。电弧各个可能流向上均设置了进入热膨胀室的结构，让绝大部分电弧能量都被利用；仅有一个热膨胀室，仅具有一个吹弧通道，在吹弧时不会产生湍流，具有较高的效率。

技术研发人员：严旭,马占峰,路媛婧,吕军玲,马冲
受保护的技术使用者：西安西电开关电气有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12