КАМЕРА ГАШЕНИЯ ДУГИ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ И УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ, СОДЕРЖАЩЕЕ ТАКУЮ КАМЕРУ
EXTINGUISHING CHAMBER FOR AN ELECTRIC PROTECTION APPARATUS AND ELECTRIC PROTECTION APPARATUS COMPRISING ONE SUCH CHAMBER

Область техники
Настоящее изобретение относится к устройствам электрической защиты, выполненным с возможностью осуществления прерывания электрического тока путем разъединения контактов, с тем чтобы защитить оборудование и людей от воздействия токов короткого замыкания, и, более конкретно, к области защитных прерывателей ультра терминального типа.
Более конкретно изобретение относится к газоотводящему объему, расположенному ниже по потоку от камеры гашения дуги такого устройства.
Данная камера гашения дуги содержит камеру образования дуги, содержащую неподвижный контакт и подвижный контакт, между которыми в момент их разъединения образуется дуга, причем упомянутая камера образования дуги сообщается со входом второй камеры, называемой камерой гашения дуги, при этом по меньшей мере одна разделяющая стенка размещена в объеме, расположенном ниже по потоку от упомянутой камеры гашения дуги, причем упомянутая стенка проходит в направлении газового потока, так чтобы разделять вышеупомянутый объем в направлении этого потока газов, и по меньшей мере одно выходное отверстие обеспечивает гашение газов, которые должны быть отведены наружу из устройства.
Предшествующий уровень техники
Как только контакты разъединяются, вследствие возникновения в электрической цепи тока короткого замыкания, между контактами возникает электрическая дуга известным сам по себе образом, и эта дуга будет создавать напряжение искрения.
Затем дуга перемещается в направлении камеры гашения дуги, обычно содержащей разделители, выполненные с возможностью охлаждения газов, после которых обусловленные дугой газы выходят из камеры гашения дуги и проходят через щели, находящиеся в нижней решетке, расположенной ниже по потоку от разделителей.
Затем эти газы собираются в объеме, который расположен под камерой гашения дуги.
Этот объем может быть образован одним или более каналами, выполненными с возможностью создания потока газов к выполненным в корпусе устройства выходным отверстиям, через которые газы вытекают наружу.
Известны документы, например WO 02/075760 и FR 2575861, в которых описана камера гашения дуги, оборудованная стенкой, осуществляющей разделение вышеупомянутого объема в направлении газового потока.
Кроме того, в патенте FR 2575861 описано использование шикан, расположенных ниже по потоку от камеры гашения дуги, цель шикан - замедлять газовые потоки.
Эти известные архитектуры газоотводящей области не являются достаточно удовлетворительными. В действительности на выходе из камеры гашения дуги образуются газовые пробки и эти пробки обусловлены встречным взаимодействием между потоками, которое имеет место между разделителями. Газовые потоки фактически выходят из камеры гашения дуги в направлении, перпендикулярном направлению, которому они должны следовать, чтобы быть смещенными к выходным отверстиям, расположенным на конце объема для сбора газа.
Эта связанная с потоком газов проблема может вызвать частичное расплавление вышеупомянутой нижней решетки. Эта проблема является тем большей, чем меньше шаг прерывателя, причем это уменьшение шага прерывателя приводит к уменьшению объема для сбора газов.
Краткое изложение сущности изобретения
Настоящее изобретение решает эти проблемы, и в нем предложена камера гашения дуги для устройства электрической защиты, которое имеет простую конструкцию, позволяет устранить упомянутые газовые пробки, с тем чтобы повысить и стабилизировать напряжение дуги короткого замыкания, в частности, в предварительной камере, обеспечивая за счет этого получение более быстрого и чистого разрыва цепи, а также предлагая устройство электрической защиты, содержащее одну такую камеру.
По этой причине задача настоящего изобретения заключается в создании камеры гашения дуги для устройства электрической защиты вышеупомянутого типа, причем упомянутая камера отличается тем, что вышеупомянутая разделяющая стенка (стенки) проходит (проходят) таким образом, чтобы выполнить по существу полное разделение в направлении потока к этим отверстиям и посредством этого создать по меньшей мере один отводной канал и второй отводной канал, причем каждый из упомянутых каналов связан с выходным отверстием, а также обеспечить по существу достижение полного разделения между первым потоком, называемым основным потоком, и вторым потоком, называемым вторичным потоком, причем упомянутые потоки выходят из выходного отверстия камеры гашения дуги и протекают соответственно в первом и втором каналах. Благодаря такому полному разделению газовых потоков, предотвращается негативное влияние основного потока на вторичный поток.
Согласно частному признаку, выходные отверстия и камера гашения дуги расположены по отношению друг к другу таким образом, что газовые потоки выходят из камеры гашения дуги по существу в направлении, перпендикулярном направлению, в котором газовые потоки выходят из устройства через выходные отверстия.
Посредством такого разделения газовых потоков, в данном конкретном варианте осуществления камеры гашения дуги, предотвращено образование газовых пробок на выходе из камеры гашения дуги, обусловленных столкновениями, связанными с их возникновением между потоками между разделителями.
Согласно другому признаку, вышеупомянутые выходные отверстия расположены на задней панели устройства и выполнены с возможностью крепления устройства на крепежной опоре.
Согласно другому признаку устройство электрической защиты содержит устройство электромагнитной защиты и устройство гашение дуги, расположенное между этим устройством электромагнитной защиты и крепежной панелью устройства на крепежной опоре, при этом первый поток, называемый основным потоком, выходит со стороны, где расположена крепежная опора, тогда как второй поток, называемый вторичным потоком, выходит со стороны, где расположено устройство электромагнитной защиты.
Вследствие такой конструкции устройства основной поток имеет место со стороны, где расположена крепежная опора, например крепежный рельс, тогда как вторичный поток имеет место со стороны, где расположено устройство электромагнитной защиты, и он слабее.
Согласно другому признаку, поперечное сечение вышеупомянутых каналов постепенно уменьшается по мере приближения к выходным отверстиям.
Согласно другому признаку камера гашения дуги содержит изолирующую нижнюю решетку, расположенную ниже по потоку от камеры гашения дуги и содержащую отверстия, выполненные с возможностью обеспечения прохождения газов, получаемых при осуществлении гасящего действия.
Диссоциация потоков улучшает пересекающиеся воздействия газов между разными выходными отверстиями нижней решетки камеры.
Согласно другому аспекту эта камера дополнительно содержит средство для выравнивания длины траекторий газовых потоков в двух каналах. Длина траектории основного потока поэтому ближе к длине траектории вторичного потока. Этот признак позволяет дуге входить в направлении, перпендикулярном к оси ориентации разделителей камеры гашения дуги.
Согласно другому аспекту это средство содержит средство для разделения газовых потоков в направлении толщины устройства. Проектирование этого разделения в трех измерениях обеспечивает посредством этого, чтобы эти каналы имели соответствующую длину вместо асимметричной конструкции этих каналов, обусловленной расположением выходных апертур на крепежной поверхности устройства.
Согласно другому признаку вышеупомянутое средство разделения в направлении толщины устройства содержит две перегородки, по существу перпендикулярные друг другу и образующие ступень, причем эта ступень расположена в канале, называемом первым каналом, таким образом, чтобы создать выступающий объем в этом канале, и в то же самое время, чтобы увеличить длину траектории газового потока в этом канале, и, с другой стороны, чтобы создать углубленный объем в канале, называемом вторым каналом, причем первый поток протекает в первом канале над этой ступенью, тогда как газовый поток во втором канале протекает под этой ступенью.
Согласно другому признаку, соединенное со вторым каналом выходное отверстие расположено под вышеупомянутой ступенью, тогда как соединенное с первым каналом выходное отверстие расположено у основания ступени.
Согласно другому признаку выходное отверстие соединенное со вторым каналом расположено под вышеупомянутой ступенью, тогда как выходное отверстие, соединенное с первым каналом, расположено у основания ступени.
Согласно другому признаку вышеупомянутые выходные отверстия расположены на одной и той же высоте, причем высоту определяют в направлении, параллельном задней панели устройства и перпендикулярно продольному направлению крепежной опоры.
Согласно частному признаку вышеупомянутые каналы отлиты вместе с оболочкой устройства.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения вышеупомянутые каналы размещены внутри модульной кассеты.
Дополнительная цель настоящего изобретения заключается в создании устройства электрической защиты, содержащего камеру гашения дуги, содержащую вышеупомянутые признаки либо порознь, либо в сочетании.
Согласно частному признаку это устройство представляет собой низковольтный прерыватель.
Краткое описание чертежей
Другие преимущества и признаки изобретения станут более очевидными из нижеследующего описания, в котором даны ссылки на приложенные чертежи, приведенные только для примера и на которых:
Фигура 1 представляет собой вид сверху прерывателя согласно предшествующему уровню техники, на котором проиллюстрированы внутренние части устройства;
Фигура 2 представляет собой частичный вид сверху предыдущей фигуры, на котором проиллюстрирована только камера гашения дуги;
Фигура 3 представляет собой вид, подобный предыдущей фигуре, но на котором проиллюстрирована камера гашения дуги согласно частному варианту осуществления настоящего изобретения,
Фигура 3а представляет собой вид в разрезе по линии m-m на фигуре 3,
Фигура 3b представляет собой вид фигуры 3 с левой стороны,
Фигуры 4 и 4а представляют собой виды соответственно в двух разных ориентациях, на которых проиллюстрирована камера гашения дуги согласно частному варианту осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированному на фигурах 3, 3а и 3b; и
Фигура 5 представляет собой графическое представление, на котором проиллюстрирован ток искрения и напряжение искрения в зависимости от времени в камере гашения дуги согласно предшествующему уровню техники и в камере гашения дуги согласно изобретению.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Полюс р миниатюрного прерывателя, содержащего изолирующий корпус В, имеющий рукоятку М управления на своей передней панели и соединительные клеммы 1, 2 на двух узких боковых панелях, можно увидеть на фигуре 1. Подвижный контакт 3 и неподвижный контакт 4 размещены внутри корпуса известным сам по себе образом.
Подвижный контакт 3 управляется с помощью механизма С управления, соединяющего выше упомянутую рукоятку М с подвижным контактом для осуществления замыкания или размыкания контактов.
Реле 5 отключения при перегреве и реле 6 электромагнитного отключения выполнены с возможностью вызова автоматического размыкания контактов 3, 4 в случае перегрузки или короткого замыкания, и также размещены в этом корпусе.
Нижняя часть корпуса В содержит камеру 7 гашения дуги, образованную первой камерой, называемой камерой 8 создания дуги и сообщающейся с входным отверстием второй камеры 9, называемой камерой гашений дуги, причем последняя содержит ребра 10. Подвижный контакт 3 проходит по существу перпендикулярно плоскости, на которой пластины проходят так, чтобы создать дугу между контактами, когда происходит их разъединение, при этом исходное направление дуги является по существу параллельным пластинам.
Вышеупомянутая камера 7 гашения дуги ограничена с боков дугогасительными рогами 11, 12, соединенными соответственно электрическим образом с вышеупомянутыми двумя клеммами. Эти дугогасительные рога расположены так, чтобы захватывать дугу, созданную между контактами при их размыкании.
Этот прерыватель содержит объем v для отвода гасительных газов, ниже по потоку от камеры гашения дуги, и на выходном отверстии этого объема, газоотводящие выходные отверстия для отвода газов наружу из устройства.
Такой прерыватель хорошо известен специалистам в данной области техники, поэтому нет надобности более подробно описывать его компоновку или работу.
Камера 9 гашения дуги прерывателя известным образом предпочтительно содержит в части, расположенной ниже по потоку, решетку 13, изготовленную из пластмассового материала, которая может быть отлита вместе с корпусом или крышкой устройства, но которая может быть также выполнена отдельно. Функция этой решетки заключается в предотвращении преобразования дуги за ребрами ниже по потоку от камеры гашения дуги.
На фигуре 2 представлена камера 14 гашения дуги согласно предшествующему уровню техники, содержащая, ниже по потоку от камеры 15 гашения дуги, перегородку 16 для разделения газового потока в направлении потока.
На фигурах 3-4а можно видеть камеру 17 гашения дуги согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, в которой объем 18 для сбора газового потока разделен, с одной стороны, в направлении газового потока и, с другой стороны, в направлении толщины устройства.
Разделение в направлении газового потока осуществляется с помощью разделительной стенки 19, начинающейся от разделителей 20, в месте, расположенном между четвертью и тремя четвертями длины набора разделителей, затем, после изгиба, проходящего до плоскости задней панели 21, или крепежной панели, устройства. Таким образом, эта разделительная стенка 19 образована двумя участками 19а, 19b, проходящими с образованием угла между 90° и 160° по отношению друг к другу, причем один проходит в плоскости, по существу параллельной плоскости ребер 20, тогда как другой проходит в плоскости, проходящей по существу перпендикулярно крепежной панели 21 устройства. Можно отметить, что угол между двумя перегородками будет изменяться в зависимости от положения этой перегородки. Таким образом, эта перегородка 19 образует два газоотводящих канала 22, 23 газового потока, соответственно первый канал 22, расположенный обращенным к ребрам 24, размещенным в непосредственной близости от выходных отверстий 25, 26 для отвода газов наружу, и второй канал 23 расположенный обращенным к ребрам 27, размещенным на расстоянии от этих выходных отверстий, причем каждый канал 22, 23 соединен с выходным отверстием 25, 26.
Это разделение в направлении толщины устройства достигается посредством ступени 28, выполненной выступающей внутри первого канала 22 и углубленной внутри второго канала 23, при этом эта ступень образована с помощью двух стенок 28а, 28b, по существу перпендикулярных друг другу, создавая дополнительный объем по существу прямоугольной формы в первом канале 22 и, в то же самое время уменьшая объем второго канала 23 на этот же самый объем. Следует отметить, что другие, отличные от прямоугольной, формы также могут быть рассмотрены для этой стенки.
Это разделение в направлении толщины устройства позволяет выполнить вышеупомянутые отводные каналы 22, 23 соответственно соединенными с двумя выходными отверстиями 25, 26 для отвода газов наружу, причем отверстия расположены на одной и той же высоте, и эту высоту определяют перпендикулярно продольному направлению крепежного рельса.
Следует отметить, что эти выходные отверстия или выходы могут быть по-разному расположены, иметь разный размер и форму, например один над другим, или рядом друг с другом, или в шахматном порядке в соответствие с положением фиксатора и формой перегородок. Кроме того, как объяснено ранее, эти отверстия могут быть открываться где угодно, не только на тыльную сторону прерывателя.
Таким образом, при эксплуатации, благодаря диссоциации газовых потоков, осуществленной с помощью разделения в направлении потоков, это разделение осуществляется по всей траектории прохождения газов, и газовые потоки, расположенные гораздо дальше от выходных отверстий 25, 26, собираются отдельно от потоков, созданных поблизости от выходных газовых отверстий, причем упомянутые отверстия расположены на той же стороне, что и крепежный рельс R.
Диссоциация газовых потоков усиливает потоки, ограничивающие пересекающиеся действия газов между разными выходными отверстиями на нижней решетке 13 камеры. Ограничивая эти пересекающиеся действия, ограничивают также возмущения газового потока, связанные с созданием ранее упомянутых пробок.
Это разделение в направлении толщины устройства позволяет перекомпоновать объем v для сбора газов путем перераспределения объема, используемого во втором канале 23. Эта перекомпоновка дополнительно позволяет увеличить длину пути прохождения газов в первом канале, что позволяет выпускать газы при более низкой температуре, чем обычно, в случае с устройствами по предшествующему уровню техники.
Эта перекомпоновка объема v сбора газов также обеспечивает прогрессивное уменьшение поперечного сечения отводных каналов, которое должно быть получено в двух каналах 22, 23, по мере того как прогрессивно приближаются выходные отверстия, для того чтобы учитывать снижение температуры и, следовательно, объем газов.
Выполнение такого разделения в трех измерениях позволяет таким образом получить соответствующую длину этих каналов вместо асимметричной архитектуры отводных каналов за счет размещения отводных каналов на крепежной панели 21 устройств.
Эти компоновки могут быть преимущественно спроектированы при осуществлении отливки кожухов прерывателей.
Этот объем v для сбора гасительных газов также может быть выполнен в модульной кассете в виде кассеты, отсоединенной от этих оболочек. Одним из преимуществ такого выполнения объема для сбора газов в отсоединенной кассете является возможность регулировки различных отсеков в соответствие с напряжениями, относящимися к потоку газов, и чтобы обеспечить определенную гибкость в том, что касается материала, из которого выполнена эта кассета, независимо от устройства.
Это решение дополнительно представляет собой преимущество в том, что дает возможность оптимизировать специализированные кассеты для конкретного типа изделия согласно эксплуатационным требованиям изделия (высокая отключающая способность, низкая отключающая способность), его стоимости, соединено оно с Vigi (устройство защиты от замыкания на землю) или нет, и т.д.
Как видно на фигуре 5, действие по прерыванию устройства согласно предшествующему уровню техники может теперь быть сравнимо с действием по прерыванию устройства согласно изобретению, осуществляющему разделение потоков при 6кА.
Графическое представление на фигуре 5 иллюстрирует ток в амперах (левый график) и напряжение искрения (правый график) в зависимости от времени в секундах. Можно видеть, что в случае устройства согласно изобретению повышение напряжения искрения (участок а кривой) осуществляется на 400 миллисекунд быстрее, чем в случае с устройством согласно предшествующему уровню техники (участок b кривой). Таким образом получают лучшее ограничение тока в камере гашении дуги согласно изобретению (участок с кривой) по сравнению с ограничением, полученным в камере гашения дуги согласно предшествующему уровню техники (участок d кривой).
Можно отметить, что эта диссоциация газовых потоков может быть достигнута посредством одной или более разделяющих поток перегородок, причем эта перегородка или перегородки расположены таким образом, что разделение осуществляется по всему пути к выходным отверстиям, с тем чтобы получить эту диссоциацию. Это разделение газовых потоков обеспечивает хорошее охлаждение газов, которое должно быть получено перед тем, как газы выходят из изделия.
Таким образом, согласно изобретению были получены камера гашения дуги и устройство электрической защиты, содержащее такую одну камеру, при этом газовые потоки были диссоциированы, с тем чтобы устранить влияние одного из потоков на другой из потоков, и помимо этого при этом основной газовый поток возмущается таким образом, чтобы расположить его в более невыгодном положении по сравнению со вторичным потоком, стимулируя посредством этого гомогенный ввод дуги.
Поскольку таким образом в изобретении достигается устранение газовых пробок, которые в настоящее время возникают даже на уровне механизма устройства, это позволяет повысить и стабилизировать напряжение искрения короткого замыкания, в частности, в предварительной камере. Это также позволяет получить более быстрое и четкое прерывание, обеспечивая повышенную защиту оборудования и людей.
Данное изобретение также обеспечивает лучшее управление газовым потоком на выходе из камеры, обеспечивая посредством этого лучшее удаление остаточных последствий прерывания наружу из камеры и делая таким образом изделие более прочным.
Изобретение позволяет также обеспечить обслуживание и расположение камеры, выбрать материал, который отличается от материала корпуса в случае выбора использования кассеты, причем эта возможность является более трудной в случае перегородок, отлитых непосредственно в оболочках.
Естественно, что данное изобретение не ограничено описанными и проиллюстрированными здесь вариантами осуществления настоящего изобретения, которые приведены только в качестве примеров. Таким образом, число разделительных перегородок, например, может быть увеличено, с тем чтобы увеличить диссоциацию газовых потоков.
Подобным образом основной пункт формулы изобретения также может охватывать случай, когда выходные отверстия находятся сбоку от каналов, образованных с помощью разделительной стенки, и близко к задней панели устройства. Эти выходные отверстия, таким образом, могут быть направлены вверх, вниз или в стороны. Подобным образом эти выходные отверстия могут быть открыты в отсек клемм или в устройство дифференциальной защиты и т.д.
И наоборот, изобретение также охватывает все технические эквиваленты описанных средств, а также их сочетание, если они получены в соответствие с замыслом изобретения.