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专利号: 2025105920041
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-10
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种新型高性能断路器,应用于额定电压1500V及以上的新能源发电及储能系统,其特征在于,整体结构呈中心对称分布,包括静触头组、动触头组以及由多个栅片(1)围设形成的灭弧室;

所述灭弧室的上方设置静触头组,所述静触头组包括N个静触头(4),其中N为大于等于

4的偶数;每个所述静触头(4)的上方连接有U型导体,U型导体内部设有永磁体(3);

所述灭弧室的内部设置动触头组,所述动触头组对应设置在所述静触头组的下方,所述动触头组包括N个动触头(2);所述动触头组与动触头连接件(6)连接,所述动触头组及动触头连接件(6)的中心开孔,用于穿设导向轴(7),所述动触头组通过所述动触头连接件(6)与所述导向轴(7)旋转滑动连接;

所述动触头(2)与静触头(4)一一对应设置,构成N个端口串联结构;闭合状态下,所述动触头(2)与静触头(4)接触,动触头连接件(6)位于导向轴(7)的旋转滑动起点;开断时,所述动触头(2)与静触头(4)分离,所述动触头(2)在动触头连接件(6)带动下,沿导向轴(7)向下旋转滑动,使得动触头组与静触头组之间形成螺旋状电弧并自生旋转磁场,磁场方向与电弧离心力方向协同作用,驱动电弧进入栅片(1),实现灭弧;其中,动触头组的每个动触头(2)依次旋转到静触头组的每个静触头(4)的下方,当前一个动触头(2)旋转360/N度时,下一个动触头(2)旋转到与前一个动触头(2)对应的静触头(4)下方,使得前一个动触头(2)上的电弧的弧根跳变到下一个动触头(2),以此类推,电弧在0度到360/N度之间旋转,使得动触头组与静触头组之间形成螺旋状电弧并自生旋转磁场;当动触头组旋转360度以后旋转结束,在旋转磁场的作用下,动触头(2)不动,但电弧继续旋转,在旋转电弧离心力的作用下,电弧的弧柱加速向栅片(1)内部运动,直至电弧(8)熄灭。

2.根据权利要求1所述的新型高性能断路器,其特征在于,所述静触头(4)连接有第一跑弧道(5);

所述导向轴(7)的底端设有与第一跑弧道(5)对应的第二跑弧道(10),所述第二跑弧道(10)延伸至所述灭弧室的下方;

所述动触头(2)远离导向轴(7)的一端设有引弧角,所述引弧角与第二跑弧道(10)的位置相配合,当动触头(2)位于最大开距时,引弧角与第二跑弧道(10)相接触,以将动触头(2)上电弧转移到第二跑弧道(10)。

3.根据权利要求1所述的新型高性能断路器,其特征在于,N的取值为4,所述静触头组和动触头组均为“十”字形,4个静触头(4)和4个动触头(2)分别按“十”字形的四个方位对称分布。

4.根据权利要求1所述的新型高性能断路器,其特征在于,所述导向轴(7)的外壁上开设有螺旋状的滑梯槽(7‑1),所述动触头连接件(6)与所述导向轴(7)相接触的一侧内部安装弹簧(6‑1)和滑块(6‑2),与所述滑梯槽(7‑1)相匹配;所述滑块(6‑2)在弹簧(6‑1)作用下抵接在滑梯槽(7‑1)内,用于引导动触头(2)沿导向轴(7)旋转滑动。

5.根据权利要求3所述的新型高性能断路器,其特征在于,所述U型导体设置有4个,其中,两个相邻的U型导体之间通过导体短接板(9)连接,另外两个U型导体分别为进线端和出线端。

6.根据权利要求2所述的新型高性能断路器,其特征在于,所述栅片(1)垂直于动触头(2)的引弧角设置,所述栅片(1)靠近动触头(2)的一侧为喇叭口形且其内凹部分为圆弧面。

7.根据权利要求6所述的新型高性能断路器,其特征在于,所述栅片(1)布置有75‑85个且围设成圆环形结构,每片栅片(1)的厚度为1.2‑1.7mm、内侧间隔为1‑1.5mm,相邻栅片(1)之间的角度相差3‑5度,两个栅片(1)之间布置为喇叭形结构,即内窄外宽。

8.根据权利要求1所述的新型高性能断路器,其特征在于,所述额定电压1500V及以上的新能源发电及储能系统包括交流或直流额定电压1500V及以上的风力发电、光伏发电及储能系统。

9.一种旋弧灭弧方法,应用于如上述权利要求1‑8任意一项所述的新型高性能断路器,其特征在于,包括如下步骤:开断时,动触头(2)与静触头(4)分离,动触头(2)与静触头(4)之间形成电弧;

动触头(2)在动触头连接件(6)带动下,沿导向轴(7)向下旋转滑动,动触头(2)上的弧根也随着动触头(2)旋转;

动触头组的每个动触头(2)依次旋转到静触头组的每个静触头(4)的下方,其中,当前一个动触头(2)旋转360/N度时,下一个动触头(2)旋转到与前一个动触头(2)对应的静触头(4)下方,使得前一个动触头(2)上的电弧的弧根跳变到下一个动触头(2),以此类推,电弧在0度到360/N度之间旋转,使得动触头组与静触头组之间形成螺旋状电弧并自生旋转磁场;

当动触头组旋转360度以后旋转结束,在旋转磁场的作用下,动触头(2)不动,但电弧继续旋转,在旋转电弧离心力的作用下,电弧的弧柱加速向栅片(1)内部运动,直至电弧(8)熄灭。

10.根据权利要求9所述的旋弧灭弧方法,其特征在于,所述N的取值为4,所述静触头(4)和动触头(2)均设置4个,电弧(8)在0度到90度之间旋转。