專利名稱：輔助消弧裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于開關(guān)小電流的具有外部供電的電磁吹弧線圈的輔助消弧裝置。
直流功率開關(guān)、如電路斷路器及線路和整流開關(guān)在電氣鐵道等的直流電網(wǎng)中將用于不同的任務(wù)，其中在兩個電流方向的傳導(dǎo)及開關(guān)方面具有不同的要求格式。電路斷路器必需在兩個方向上傳導(dǎo)及開關(guān)電流，而線路和整流開關(guān)可在能量反饋的情況下流過與常規(guī)電流方向相反的電流，因此必需能夠在兩個電流方向上對直到5kA的確定電流強度進行開關(guān)。
在大直流功率開關(guān)的情況下當(dāng)開斷從0至400A的臨界電流或小電流時會出現(xiàn)非常長的關(guān)斷時間。這種非常長的關(guān)斷時間是在通過輔助消弧器的關(guān)斷操作中形成的并引起長的燃弧時間，由此使開關(guān)裝置的觸頭系統(tǒng)嚴重的磨損及可使開關(guān)裝置本身損壞。
產(chǎn)生長的關(guān)斷時間的原因主要在于，在小電流幅值時的電磁力低，它使開關(guān)過程引起的電弧向上驅(qū)動及伸長。該電弧可被看作載流的導(dǎo)體，當(dāng)與磁場相遇時在其上將作用一個力。當(dāng)該“載流導(dǎo)體”自身磁場很小時可施加一個外磁場來增強電弧的遷移。該外磁場譬如可通過一個串聯(lián)地連接在主電流回路中的電磁吹弧線圈來實現(xiàn)。該線圈中或是持續(xù)地流過主電流；或是在消弧過程期間流過電流，這時譬如將探測頭通過線圈與主電流回路相連接。
但是該解決方案具有其缺點，即該轉(zhuǎn)換到主電流回路中的線圈必需具有大的載流能力及動態(tài)強度，因為主電流將流過它。
另外的方案，如使用永久磁鐵產(chǎn)生磁場或通過外部供電的線圈產(chǎn)生磁場，僅能在一個事先確定的電流方向上起作用。在相反電流方向上該磁場將迫使電弧進入開關(guān)及由此損壞開關(guān)。但由于如上所述必需在兩個方向上開關(guān)電流，這些方案不適于作為解決方案。
因而，本發(fā)明的任務(wù)在于解決上述的問題并建立一種既經(jīng)濟又通用的輔助消弧裝置。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)將通過如權(quán)利要求1中所述的輔助消弧裝置來實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明公開了一種由控制電壓電源網(wǎng)路供電的線圈，它產(chǎn)生一個電磁場，其磁力線垂直地穿過電弧及其磁場方向?qū)⑼ㄟ^基于對流過開關(guān)的電流方向的識別的控制來改變。該磁場與電弧電流共同作用引起電弧變長并使它從直流功率開關(guān)的觸頭驅(qū)動到電弧室中。
在從屬權(quán)利要求中給出了本發(fā)明有利構(gòu)型的特征。
根據(jù)本發(fā)明，由外部供電的線圈產(chǎn)生的磁場其幅值與主電流回路的電流幅值無關(guān)。由此當(dāng)電流很小、如1A時，可提供使電弧變長足夠大的磁場。它不需要具有高的短時載流能力及成本大的線圈，及此外在主電流回路中連接的元件上不產(chǎn)生熱損耗。
以下參照附圖借助一個實施例來詳細描述本發(fā)明。附圖為

圖1是根據(jù)本發(fā)明的輔助消弧裝置的電路布置；圖2是使用根據(jù)本發(fā)明的輔助消弧裝置的直流功率開關(guān)；及圖3是圖1中所示的求值電路的電路框圖。
下面將參照圖1至3來詳細描述根據(jù)本發(fā)明用于開關(guān)小電流的輔助消弧裝置的一個實施例。
在圖1中，標號2表示一個轉(zhuǎn)換開關(guān)或交叉倒相開關(guān)，3表示一個電磁吹弧線圈，5表示一個開關(guān)，6表示一個儲能電容器，及7表示用于轉(zhuǎn)換交叉倒相開關(guān)2的求值電路。
在圖2中表示出霍爾傳感器1，電磁吹弧線圈3，鐵心磁路4，一個直流功率開關(guān)的動觸頭件8及定觸頭件9和主電流回路的上電流母線10。標號11表示電弧導(dǎo)向體的固定側(cè)，12表示鐵心的隔板，13表示線圈的絕緣，14表示一個消弧片裝置的側(cè)壁，15表示電弧導(dǎo)向體的運動側(cè)，16表示前觸頭及17表示直流功率開關(guān)的一個柔性帶狀引線。
用于檢測電流方向的高靈敏度霍爾傳感器1被設(shè)置在直流功率開關(guān)的主電流回路中，以測量電流。為了減小干擾的影響合乎要求的是，使這些霍爾元件1彼此以很小的距離放置。為了進一步提高抗干擾的靈敏度，這兩個霍爾傳感器1被這樣地布置，即這兩個霍爾元件的有效場強在數(shù)值上相等而在方向上相反。由此，在以下將詳細描述的求值電路7中使來自霍爾傳感器1的信號相減可濾掉干擾信號。因為主電流回路中的導(dǎo)體由于其載流能力(若干kA)將具有大的預(yù)定橫截面，霍爾元件1可被插在上電流母線10中，如圖2中所示，由此可使開關(guān)的尺寸減小。
在圖3中表示了求值電路7的電路框圖。該求值電路7由各在其后連接一個放大器及一個補償器的霍爾元件1及2組成。補償器的輸出信號被傳送到一個減法器，后者將這些信號相減并傳送到一個比較器。該比較器借助一個閾值檢驗輸送給它的信號是否大于零，并將相應(yīng)于檢驗結(jié)果的信號輸出給后級放大器。
因此，該放大器輸出一個正比于檢測的電流方向的信號。該信號將控制交叉倒相開關(guān)2，該開關(guān)使電磁吹弧線圈3中的極性或電流方向改變，即通過在圖3中觸頭a及b之間轉(zhuǎn)換的方式使電流方向改變。
為此該求值電路7必需在操作直流功率開關(guān)的輔助消弧裝置前被啟動，以便關(guān)斷。但是，當(dāng)直流功率開關(guān)以小的延時進行開斷時，亦可通過關(guān)斷指令來啟動求值電路7，以檢測電流方向。
如果操作直流功率開關(guān)的輔助消弧裝置，即通過圖1中“關(guān)斷指令”所指示的，對此將并列地合上開關(guān)5。由此電容器6將通過電磁吹弧線圈3導(dǎo)通放電。這樣在線圈中產(chǎn)生的磁場將通過鐵心磁路4到達直流功率開關(guān)觸頭8及9上的電弧區(qū)域，尤其被引導(dǎo)到電弧的根部區(qū)域。通過各種試驗得到這樣的結(jié)果，即在該區(qū)域中的磁場吹弧能特別有效地引起電弧的遷移或移動。
該電容器6還用作電荷緩沖存儲器，它在開關(guān)5打開時被充電，以致當(dāng)輔助電壓或外電源故障時上述系統(tǒng)也能工作。
本發(fā)明的優(yōu)點主要在于，由電磁吹弧線圈產(chǎn)生的磁場幅值與主電流回路中的電流幅值無關(guān)，因此在很小電流、譬如1A時可提供使電弧增長足夠大的磁場。此外，不需要必須具有高的短時載流能力(100000A)及高成本的線圈，及在主電流回路中連接的元件上不產(chǎn)生熱損耗。
根據(jù)本發(fā)明公開了一種具有用于開關(guān)小電流的、由外部供電的電磁吹弧線圈的輔助消弧裝置，其中基于對直流功率開關(guān)主電路中電流方向的檢測來轉(zhuǎn)換由外部供電的電磁吹弧線圈中的電流方向。
權(quán)利要求
1．輔助消弧裝置，具有一個檢測裝置(1,7)，用于檢測一個主電流回路中的電流方向，一個外部供電的線圈(3)，當(dāng)包括該線圈(3)的消弧電流回路閉合時它被設(shè)定方向以施加一個電磁力，及一個開關(guān)裝置(2)，用于根據(jù)由檢測裝置(1,7)提供的信號轉(zhuǎn)換消弧電流回路中的電流方向。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的輔助消弧裝置，其中檢測裝置具有兩個傳感器(1)及一個用于使這些傳感器的輸出信號相減的減法器。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的輔助消弧裝置，其中檢測裝置還具有用于傳感器輸出信號的一個放大器及一個補償器。
4．根據(jù)權(quán)利要求2的輔助消弧裝置，其中檢測裝置還具有一個比較器，用于使減法器的輸出信號與一個閾值相比較；及一個放大器，用于放大比較器的輸出信號。
5．根據(jù)權(quán)利要求2的輔助消弧裝置，其中這些傳感器為霍爾傳感器，它們被對置地插入在主電流回路的一個導(dǎo)體中。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的輔助消弧裝置，還具有一個電容器(6)，它與包括線圈的電流回路并聯(lián)地連接及它的電荷不受開關(guān)裝置(2)的影響。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于開關(guān)小電流的具有外部供電的電磁吹弧線圈(3)的輔助消弧裝置,其中外部供電的電磁吹弧線圈(3)中的電流方向?qū)⒏鶕?jù)直流功率開關(guān)主電路中電流方向的檢測來轉(zhuǎn)換。
文檔編號H01H9/30GK1310852SQ00800390
公開日2001年8月29日 申請日期2000年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月31日
發(fā)明者T·普尼奧克 申請人:Aeg低壓技術(shù)股份有限兩合公司