專利名稱：使用移動電極防電壓沖擊的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)計成用于在線路電壓超過給定閾值的時候?qū)㈦娏鞑ㄒ虼蟮氐难b置。
背景技術(shù)：
在文獻DE3228471中，介紹了一種由設(shè)置在與線路連接的輸入端子和與大地相連的輸出端子之間的兩個并聯(lián)電路支路形成的這種類型的裝置。這兩個支路之一包括火花放電器，另一個支路包括可變電阻器。已知火花放電器具有比可變電阻器高的響應(yīng)時間。當位于該裝置的遠距離處閃電放電的小電壓沖擊特性出現(xiàn)在端子之間時，可變電阻器在幾個納秒之內(nèi)導(dǎo)通，且電流流動，而火花放電器未投入工作，因為根本沒有達到火花放電器的起弧電壓。當緊鄰著該裝置的閃電放電的大電壓沖擊特性出現(xiàn)在端子之間時，可變電阻器首先做出反應(yīng)，但是火花放電器的端子處的電壓足以使火花放電器開啟，這能夠使隨后流入可變電阻器的電流受到限制。不過，包括可變電阻器的電路支路在火花放電器進入工作狀態(tài)的時候仍然保持導(dǎo)通。因此在長持續(xù)電流波的情況下可變電阻器不會受到有效的保護。因此存在著可變電阻器遭到破壞的風險。當可變電阻器遭到破壞時，它能夠以連續(xù)的方式使泄漏電流通過。此外，很有可能再也達不到火花放電器的點火電壓。因此提出了在包括可變電阻器的支路中插入用于監(jiān)測可變電阻器的狀態(tài)的裝置，這個裝置在可變電阻器的特性遭到降低的時候?qū)崿F(xiàn)可變電阻器所處的支路的斷開。在這種情況下，該裝置繼續(xù)以性能降低的模式工作，此時保護僅僅是由火花放電器實現(xiàn)的。
此外，該裝置的正確工作有助于元件的匹配、保證了可變電阻器的工作域與火花放電器的工作域之間的精確重疊范圍。實際上，對于可變電阻器來說，能夠經(jīng)受住大于火花放電器的點火電壓的電壓是絕對必要的，而且可變電阻器能夠快速達到火花放電器的點火電壓也是絕對必要的。這要求使用具有低電流/電壓特性分散性的元件，這種情況下的特性在時間上相對恒定，導(dǎo)致成本價格很高。
為了克服這一第二個問題，在文獻DE3812058中提出了在包括可變電阻器的電路支路上串接阻抗。以適當?shù)姆绞竭x擇該阻抗的特性，使得火花放電器關(guān)閉的情況下的操作模式與火花放電器打開的情況下的操作模式之間的轉(zhuǎn)換是以對可變電阻器和火花放電器的特性變化相對不太敏感的方式發(fā)生的。不過，這種手段沒有克服可變電阻器過早老化的問題。
在文獻FR1052741中，還介紹了一種電弧轉(zhuǎn)移放電器，包括兩個相互間隔一定距離的金屬電源電極和一個由半導(dǎo)體電阻形成的中間電極，該半導(dǎo)體電阻與金屬電極之一串接并且伸向另一個金屬電極。如果發(fā)生了電壓沖擊，首先在阻性電極的末端激起放電電弧，然后放電電弧轉(zhuǎn)移到在兩個金屬電極之間激發(fā)。這樣的放電器的阻性電極對小幅度和短時間的放電保持為串聯(lián)，而對大幅度或長時間的放電為短路。這樣就對阻性電極實現(xiàn)了一定的保護作用。這只是該文獻中聲稱的效果。實際上，在某些應(yīng)用條件下，電弧可能會在阻性電極和與其連接的電源電極之間發(fā)生折合或者具有振蕩行為。此外，看起來很難精確限定該裝置的起弧電壓，這與阻性電極和面對該阻性電極的金屬電極的表面狀態(tài)、阻性電極的特性以及在這些電極所處的氣體氛圍中的擊穿電壓的所有參數(shù)特性有關(guān)，即，作為第一近似值的阻性電極和面向該阻性電極的電極之間的距離和氣體壓力，而且還與電極的形狀和氣體介質(zhì)的特性(磁導(dǎo)率、濕度、溫度或壓力)有關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種防止電壓沖擊的保護裝置，該保護裝置不存在上述缺點。更具體地說，本發(fā)明的目的是提供這樣一種防止電壓沖擊的保護裝置，其包括非線性電偶極子，尤其是帶有一個可變電阻器，該電偶極子被設(shè)計成快速響應(yīng)在裝置端子處發(fā)生的電壓沖擊，并包括將非常大的電流直接轉(zhuǎn)向地而不流過偶極子的裝置。
為此，本發(fā)明的目的是提供一種防止電壓沖擊的保護裝置，包括-第一連接電極，與第一連接焊盤電連接，-第二連接電極，與第二連接焊盤電連接，-第三移動電弧切換電極，與第二連接焊盤電連接，-熄弧槽，朝向第一和第二連接電極張開，
-用于相對于第一連接電極驅(qū)動驅(qū)動電極的裝置，該裝置驅(qū)動移動電極離開第一連接電極并且朝向第二連接電極移動地從工作位置到達切換位置，從而當移動電極從工作位置移動到切換位置時，拖曳在第一連接電極和移動電極之間的電弧切換到了第一連接電極和第二連接電極之間，-電偶極子，其以這樣一種方式連接當移動電極處于工作位置時，電偶極子一方面與電弧切換電極相連接，另一方面與第一或第二連接焊盤相連接，并且當移動電極處于切換位置并且電弧拖曳在第一連接電極和第二連接電極之間時，電偶極子得以從電路中斷開，該電偶極子具有隨施加于該偶極子的電壓非線性變化的歐姆阻抗，當電壓低于起弧電壓時該歐姆阻抗高，而當電壓增大到起弧電壓以上時該歐姆阻抗減小。
通過將切換電極移動到切換位置，電弧首先在移動電極和第一連接電極之間產(chǎn)生，該電弧對限制偶極子中流動的電流具有直接效果。當切換電極接近切換位置時，電弧切換到連接電極之間，這樣將電偶極子排除出了電路。這樣就實現(xiàn)了電偶極子的雙重保護。
優(yōu)選的是，電偶極子串聯(lián)在切換電極和第二連接焊盤之間。于是所得到的裝置特別簡單。具體地可以將處于工作位置的移動電極設(shè)置成與第一連接電極相接觸。
按照另外一種可選實施方式，電偶極子串聯(lián)在第一連接電極和離開第一連接電極一定距離的固定第四電極之間，并且該固定第四電極是以這樣的方式定位的處于工作位置上的移動電極與該固定第四電極電連接。
優(yōu)選的是，該裝置此外還包括電磁感應(yīng)投射裝置，該裝置用于感生作用于形成在第一連接電極和移動電極之間的電弧的電磁力，該電磁力有助于將電弧投射到熄弧槽中和/或有助于進行電弧向第二連接電極的切換。該電磁感應(yīng)投射裝置具有造成電弧拉長、促進持續(xù)電流的限制和/或促進電弧在連接電極之間切換的功能。當然，作用在電弧上的力隨著弧電流的強度增大，這對良好的限流起到了很好的促進作用。
切換電極的移動不必要是大幅度的，而是可以通過適當?shù)难b置來實現(xiàn)。優(yōu)選的是，驅(qū)動構(gòu)件包括電磁感應(yīng)排斥裝置，用于感生作用于移動電極的電磁力，流過移動電極的電流有助于將移動電極驅(qū)動到切換位置。與單純的機械驅(qū)動裝置相比，電磁感應(yīng)排斥裝置具有速度非?？斓膬?yōu)點。在實踐中，電磁感應(yīng)排斥和投射裝置是相同的它們可以例如具有由第一連接電極給出的環(huán)形的形式。
按照一種尤其有利的實施例，電磁感應(yīng)排斥裝置包括磁激勵電路，用于將由第一連接焊盤和第一連接電極之間流動的電流產(chǎn)生的磁通量引向處于工作位置的移動電極，從而當電流從第一連接焊盤流向移動電極時，在移動電極中感生出電磁力，有助于將移動電極驅(qū)動到切換位置。而且在這種情況下，磁路將能夠兼?zhèn)潆娀⊥渡溲b置的功能和驅(qū)動移動電極的功能。
驅(qū)動裝置可以包括可能的組合方式，具體為-機電繼電器，該繼電器敏感于第一連接電極或移動電極中流動的電流，-配備有用于操作的移動裝置和傳動連桿，該移動裝置用于在工作位置和斷開位置之間操作，而傳動連桿位于用作操作的裝置和移動電極之間，當用于操作的裝置從工作位置移動到斷開位置時，傳動連桿將移動電極驅(qū)動到斷開位置，-彈性回復(fù)裝置，用于將移動電極復(fù)位到工作位置，-儲能彈簧，在將移動電極從工作位置驅(qū)動到切換位置時，該儲能彈簧放電。
優(yōu)選地，電偶極子包括可變電阻器。
按照另外一種方案，可以將電偶極子設(shè)置成包括火花放電器。還可以將電偶極子設(shè)置成包括火花放電器和/或串接在一邊是可變電阻器和另一邊是第二連接焊盤或移動電極之間的阻抗。


通過下面僅作為非限制性實例給出且在附圖中示出的本發(fā)明的具體實施方式
的說明，其它的優(yōu)點和特征將會變得更加顯而易見，其中圖1和2表示分別處于工作位置和切換位置的根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的保護裝置；圖3和4表示分別處于工作位置和切換位置的根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的保護裝置；圖5表示處于工作位置的根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的保護裝置；圖6、7、8和9表示分別處于工作位置、斷開位置、第一切換位置和第二切換位置的根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的保護裝置。
具體實施例方式
在圖1和2中，給出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的防電壓沖擊的保護裝置。在絕緣合成材料制成的模制機殼10內(nèi)，設(shè)置有配備有固定觸點14并且與第一連接焊盤16相連接的第一連接電極12、與第二連接焊盤20相連接的第二連接電極18和配備有移動觸點24的移動轉(zhuǎn)移電極22，該移動轉(zhuǎn)移電極22圍繞著固定軸26從圖1中所示的工作位置(確保兩個觸點14、24之間的接觸)樞轉(zhuǎn)到圖2中所示的切換位置，在該切換位置上，移動電極22靠近第二連接電極18。兩個連接電極12、18相互之間相隔一定距離定位，并且限制出裝備有去電離翅片32的熄弧槽30的入口。
第二連接焊盤20也借助電路支路34與移動電極22相連接，該電路支路34包含電子起弧偶極子36，該起弧偶極子36由串聯(lián)的可變電阻器38和火花放電器40形成。這個偶極子36的特征在于，低于起弧電壓，該偶極子中流過的電壓為零(無窮大歐姆阻抗)，而高于起弧電壓，該偶極子導(dǎo)通，此時具有低歐姆阻抗。萬一可變電阻器36確實老化了，火花放電器38的存在就不會出現(xiàn)泄漏電流。就可變電阻器36而言，它為偶極子提供了適當?shù)碾妷?電流曲線，當電壓增高時，偶極子的歐姆阻抗逐漸地降低。
感應(yīng)線圈42(半匝或繞組)串聯(lián)在第一連接焊盤6和連接電極12之間。這個感應(yīng)線圈42是圍繞著芯44纏繞的，該芯44構(gòu)成U形磁路46的基底，該U形磁路46的側(cè)面支路圍繞著移動電極22，確保了電磁耦合。弱剛度的復(fù)位彈簧48沿圖1中的順時針方向、朝向固定電極12對移動電極22施加偏置力。
為了簡明起見，將第一連接焊盤16表示成與電線50連接，并且將第二連接焊盤20表示成與大地52相連接，不過也可以設(shè)想到相反的安裝方式，同樣可以設(shè)想采用對于具有防電壓沖擊保護裝置方面的專業(yè)知識的技術(shù)人員而言為公知的其它更加復(fù)雜的方案。
該裝置以下述方式工作。
在線路上沒有電壓沖擊的情況下，兩個連接焊盤16、20之間的電位差低于起弧偶極子36限定的起弧電壓。該裝置不導(dǎo)通。
當出現(xiàn)了超過起弧電壓的電壓沖擊時，起弧偶極子36導(dǎo)通并且電流開始從線路50流向大地52，此時電流流經(jīng)第一焊盤16、感應(yīng)線圈42、固定觸點14、移動觸點24、移動電極22、起弧偶極子36和第二焊盤20。保護程序的后續(xù)階段取決于流過這些觸點的電流的強度。
如果電流強度不是很高，感生磁場不足以抵償由復(fù)位彈簧48限定的接觸壓力，從而不能導(dǎo)致移動觸點24升起。電流波一通過以后，起弧偶極子36的端子上的電位差降回到起弧電壓以下，并且起弧偶極子再次截止。因此持續(xù)電流被起弧偶極子36中斷。
如果電流強度較高，由流過感應(yīng)線圈42的電流感生的電磁場足以抵償由復(fù)位彈簧48限定的接觸壓力，并且足以將移動電極22彈向圖2中所示的切換位置。只要發(fā)生了觸點24的分離，就會在觸點14、24之間形成電弧(圖2中的細點劃線)，被切換的電弧腳高速移動到第一電極12上。電流強度可能沒有大到足以將電路投射到熄弧槽內(nèi)，不過在這種情況下，電磁排斥力至少防止了移動電極的回落。然后電流被與拖曳在電極之間的電弧串聯(lián)的起弧偶極子中斷。如果電流非常高，由于第一電極的形狀造成的環(huán)圈效應(yīng)感生的磁場，和由將感應(yīng)線圈42感生的場集中得接近移動電極22的磁路感生的磁場，迅速變得非常高，從而將電弧向熄弧槽30推進。當移動電極22在遠離其分離位置移動而朝向第二電極18移動時，并且這樣使得電弧能夠切換到第二電極18上去。此時，到達并且然后經(jīng)包含起弧偶極子36的電路的支路34流動的電流，也切換到了由第一電極12、電弧、第二電極18和第二連接焊盤20構(gòu)成的支路上。這個切換將起弧偶極子36與電路斷開并且使得它能夠受到保護。
當該裝置經(jīng)受到跟隨著持續(xù)電流的直雷電流型的更高的電流波時，幾乎瞬時地在觸點12、24之間形成第一電弧，并且甚至是在移動電極22到達其靠近第二電極的分離位置之前，第一電弧在電磁環(huán)圈效應(yīng)的作用下猛烈地向熄弧槽30的后面投射。在第二階段，出現(xiàn)了相當于第二電弧的持續(xù)電流，其行為與前面段落中介紹的相似。這一第二電弧在之前段落中介紹的條件下遭到消滅。
在電流高得足以抬起移動電極22的所有情況下，電磁排斥力防止了移動電極22回落，直到移動電極中的電流消失。移動電極22的重量和恢復(fù)彈簧48的剛度是依照這樣的臨界值選取的期望將電流限制在電偶極子36之內(nèi)，而且期望確保在連接電極之間的電弧已經(jīng)得到消滅之前，移動電極不會落到第一連接電極上。因此在實踐中，會選取慣性很小的電極22和剛性較弱的彈簧。
在圖3和4中示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的保護裝置。這一裝置是以類似于第一實施方式的形式構(gòu)成的，從而采用了相同的附圖標記來標注相同或相似的元件。這個裝置包括，容納在絕緣材料制成的機殼10中的與第一連接焊盤16相連接的第一連接電極12、與第二連接焊盤20相連接的第二連接電極18、圍繞固定軸26樞轉(zhuǎn)的移動電極22和固定導(dǎo)電接線柱60，該導(dǎo)電接線柱60給出了構(gòu)成面向第一連接電極12的固定電極(附圖4)的表面62和構(gòu)成擱放移動電極的接觸電極的反面64。將這些電極設(shè)置成面向裝備有冷卻翅片32的熄弧槽30。兩個連接電極12、18在熄弧槽30的入口處相互面對。
在第一連接電極12和接線柱60之間，設(shè)置有起弧電極66，該起弧電極66由起弧電路68控制，該起弧電路68檢測第一連接焊盤16和接線柱60之間的電位差。機電繼電器70面向樞轉(zhuǎn)臂設(shè)置。該繼電器70包括串聯(lián)在連接焊盤16和固定電極12之間的線圈72、構(gòu)成磁路的磁軛74、伸出有撞針78的移動電樞76和用于將移動電樞76復(fù)位到位于附圖3和4左側(cè)的空閑位置的復(fù)位彈簧80。
移動電極22借助包括由可變電阻器40形成的電偶極子36的電路支路34與第二連接焊盤20和第二連接電極18相連接。
在工作過程中，連接焊盤之一與電線50相連接，而另一個連接焊盤與大地52相連接。在工作過程中，該裝置不開啟，因為第一連接電極12與接線柱60的電極62離開一定距離。如果固定電極和焊盤之間的電位差超過由起弧電路68設(shè)定的閾值并且高于可變電阻器40的起弧電壓時，起弧電路68將起弧電極66的電壓增大到在起弧電極66與電極12、62之一之間激發(fā)電弧的程度。這個電弧立即在連接電極12和接線柱60之間建立起來，從而電流在連接焊盤16、20之間得出了一條通路，該電流流經(jīng)連接電極12、電弧、接線柱60、處于擱放位置的移動電極22和已經(jīng)導(dǎo)通的可變電阻器36。環(huán)形的電極12感生出了針對電弧的電磁力，該電磁力將電弧推向熄弧槽30。從而該電弧直接切換到了第二連接電極上，并且穿入到熄弧槽中，在這里，該電弧在電流波的末端遭到消滅。電弧的消滅斷開了電路，從而電線與大地隔離開。電弧的總壽命，有幾十微秒，在繼電器的慣性作用下，小得足以不會使繼電器工作。
不過，在某些環(huán)境下，電弧可能會在第一連接電極12和接線柱60之間繼續(xù)存在，這不是由持續(xù)電流造成的，就是由于電極經(jīng)時老化造成的。在這樣的情況下，機電繼電器70得到了足夠長時間的供電，以致移動了移動組件76，其端部78會撞擊移動電極22，從而使其彈向切換位置，如圖4所示。然后電弧切換到連接電極12和移動電極22，然后切換到兩個連接電極12、18之間，從而遭到拉長，直到它進入熄弧槽。從電弧切換到兩個連接電極12、18之間那一刻起，將包括可變電阻器的電路支路36排除到了電路之外，從而確保了對可變電阻器40的保護。然后電弧得到了自由，完全穿入到熄弧槽30中，在這里，電弧遇到去電離翅片32，這些翅片對電弧進行冷卻并且造成它們的消滅。可以設(shè)置卡鎖來防止移動電極22回落?？梢栽O(shè)置復(fù)位機構(gòu)來使得移動電極22和/或繼電器70能夠回復(fù)到工作位置。
在圖5中，給出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的裝置，該裝置與按照第二實施方式的裝置的不用之處僅在于，偶極子36在第一連接電極12和接線柱60之間的具體連接方式。在這種情況下，偶極子36的可變電阻器40與由第一連接電極12構(gòu)成的火花放電器并聯(lián)連接，從而使得起弧電壓僅受偶極子36的控制，與此相反，按照第二實施例，該電壓是由與火花放電器串聯(lián)的偶極子限定的。并且按照這種實施例，在電弧切換到了連接電極12、18之間時，將偶極子36排除到了電路之外。
在圖6到9中給出了根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的保護裝置。該裝置具有與第一實施例類似的構(gòu)造，從而采用了相同的附圖標記來標注相同或相似的元件。與按照第一實施例的裝置類似，它包括配備有固定觸點14并且與第一連接焊盤16相連接的第一連接電極12、與第二連接焊盤20相連接的第二連接電極18和移動電極22。第一連接電極12是U形的，用于促進對移動電極22的電磁排斥效應(yīng)。為了清晰地闡明思路，將第一連接焊盤16與電線50相連接，而將第二連接焊盤與大地52連接。移動電極22配備有觸點24，該觸點24在附圖6中所示的工作位置上與固定觸點14協(xié)同工作。兩個連接電極12、18相互間隔一定的距離，并且限制出裝備有去電離翅片32的熄弧槽30的入口。第二連接焊盤20還借助電路支路34與移動電極22相連接，在該電路支路34上串接著電子起弧偶極子36，該偶極子36包括可變電阻器40和串聯(lián)連接的火花放電器38。
按照第四實施方式的裝置與前面的實施方式的不同之處主要在于，它配備有通常可在電路斷路器找到的那種類型的斷路機構(gòu)90。這樣的機構(gòu)包括上桿92和下桿94，該上桿92和下桿94構(gòu)成肘接96，該肘接96將鎖鍵98與電極支撐棒100相連接，該電極支撐棒100借助接觸加壓彈簧102對移動電極22進行支撐。鎖鍵98圍繞著固定軸104樞轉(zhuǎn)，并且由卡鎖106保持在鎖定位置。圍繞著固定幾何軸110樞轉(zhuǎn)的手柄108借助儲能彈簧114與肘接96的活節(jié)軸112相連接。機電繼電器116依照諸如作為時間的函數(shù)的電偶極子36中流動的電流的強度這樣的電參數(shù)控制卡鎖的位置。在該機構(gòu)的閉合位置上，如圖6所示，鎖鍵98處于鎖定位置，并且移動電極22處于工作位置，與第一連接電極12相接觸。然后可以通過進行向圖中的右側(cè)搖動手柄108來斷開該設(shè)備，該手柄108借助肘接96的彎折驅(qū)動電極支撐棒100。在該機構(gòu)的斷開位置(圖7)，移動電極22位于接近第二連接電極18的位置上。反過來，可以通過再次進行手柄108的搖動重新閉合該機構(gòu)，該手柄108伸展開肘接96并且將電極支撐棒100和移動電極22移動到工作位置。無需操縱手柄108，通過催動卡鎖106松脫鎖鍵98，也可以從閉合位置高速移動電極支撐棒100。然后處于閉合位置的儲能彈簧114的殘余電荷足以將電極支撐100和移動電極22移動到圖9中所示的切換位置，接近第二連接電極18，于是該機構(gòu)處于脫開位置。
根據(jù)第四實施例的裝置的工作過程與第一實施例的類似。在兩個連接電極12、18之間有超過偶極子36的起弧電壓的大電位差的情況下，偶極子36導(dǎo)通，使得電流能夠流向大地。如果電流強度很高，則移動電極22上感生的電磁排斥力足以通過壓縮接觸加壓彈簧102抬起電極22，電極支撐100保持不動，如圖8所示。只要觸點一發(fā)生分離，就會出現(xiàn)電弧，該電弧有助于限制偶極子36中流過的電流。U形的連接電極12也有助于促進電弧在熄弧槽30的方向上的拉長。雖然該機構(gòu)保持不動，但是移動電極22和第二連接電極18朝向彼此的輕微移動，結(jié)合熄弧槽30的入口處的強電磁場，足以使電弧拉長，以致在熄弧槽中彎曲，從而然后切換到第二連接電極18上。因此可以將移動電極22的排斥位置看成是切換位置。
不過，如果在足夠長的時間內(nèi)電流強度保持得較高，機電繼電器116催動卡鎖106松脫鎖鍵98。將該機構(gòu)移動到圖9中所示的脫開位置，造成電極支撐100和移動電極22的樞轉(zhuǎn)，這一樞轉(zhuǎn)將移動電極22朝向第二連接電極18移動。然后發(fā)生了電弧到第二連接電極18的切換，從而將偶極子36從電路中斷開。電弧得到拉長并且然后在熄弧槽30中遭到消滅。該機構(gòu)的脫開位置因此相當于移動電極22的第二切換位置。
該機構(gòu)給出了額外的優(yōu)點。首先，能夠通過將手柄108催動到斷開位置(圖7)實現(xiàn)電線與大地之間的斷開。而且可以設(shè)置成將手柄108鎖定在斷開位置，以實現(xiàn)從該裝置的上行線或下行線操作。
此外，當在包括可變電阻器的支路34中檢測到泄漏電流的時候，可以脫開該機構(gòu)。這樣，通過手柄108的定位特征，獲得了偶極子失效時的脫開和合乎要求的直觀指示。
各種不同的修改方案自然是可行的。
偶極子可單獨由可變電阻器構(gòu)成，或者由與火花放電器或阻抗或者具有類似效果的其它元件串聯(lián)的可變電阻器構(gòu)成。在所有的情況下，起弧偶極子都具有電壓-電流起弧特性，這一特性使得起弧電壓能夠被限定成，在低于該起弧電壓的情況下，流過偶極子的電流為零或非常低(非常高的歐姆阻抗)，而高于該起弧電壓的情況下，偶極子導(dǎo)通，此時該偶極子具有較低的歐姆阻抗。當偶極子導(dǎo)通并且電流增大時，偶極子端子上的電壓必定為或變?yōu)榇笥谕弦吩谶B接電極之間的電弧的電壓。
本發(fā)明的第四實施方式的機構(gòu)僅僅是多種可行方案中的一種，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將有能力選取通常用于電路斷路器的任何機構(gòu)來實現(xiàn)脫開功能。
處于切換位置上的移動電極可以觸碰到第二連接電極。也可以將第二連接電極設(shè)置為形成幾何上垂直于移動電極的移動平面的平面內(nèi)的U形形狀，移動電極從處于該幾何平面一邊的工作位置移動到處于該幾何平面的另一邊的切換位置，并且通過第二連接電極形成的U形的兩個分支之間的幾何平面，以實現(xiàn)電弧的切換。
應(yīng)當強調(diào)的是，在附圖中，移動電極的切換位置是以離工作位置相對較遠的示意性方式給出的。不過在實踐中，可以通過小幅度的移動來實現(xiàn)電弧切換。
權(quán)利要求
1.一種防電壓沖擊的保護裝置，包括-第一連接電極(12)，其與第一連接焊盤(16)電連接，-第二連接電極(18)，其與第二連接焊盤(20)電連接，-第三移動電弧切換電極(22)，其與第二連接焊盤( 20)電連接，-熄弧槽(30)，其朝向第一(12)和第二(18)連接電極張開，-用于相對于第一連接電極(12)驅(qū)動移動電極的裝置，該裝置驅(qū)動移動電極離開第一連接電極(12)并且朝向第二連接電極(18)移動地從工作位置到達切換位置，從而當移動電極(22)從工作位置移動到了切換位置時，拖曳在第一連接電極(12)和移動電極(22)之間的電弧切換到了第一連接電極(12)和第二連接電極(18)之間，-電偶極子(36)，該電偶極子以這樣一種方式連接當移動電極(22)處于工作位置時，電偶極子(36)一方面與電弧切換電極(22)相連接，另一方面與第一或第二連接焊盤相連接，并且當移動電極(22)處于切換位置并且電弧拖曳在第一連接電極(12)和第二連接電極(18)之間時，電偶極子得以從電路中斷開，該電偶極子具有隨施加于該偶極子的電壓非線性變化的歐姆阻抗，當電壓低于起弧電壓時該歐姆阻抗高，而當電壓增大到起弧電壓以上時該歐姆阻抗減小。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中電偶極子(36)串聯(lián)在切換電極和第二連接焊盤之間。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中處于工作位置的移動電極(22)與第一連接電極(12)相接觸。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中電偶極子(36)串聯(lián)在第一連接電極(12)和離開第一連接電極(12)一定距離的固定第四電極(62)之間，并且該固定第四電極(62)是以這樣的方式定位的處于工作位置上的移動電極(22)與該固定第四電極(62)電連接。
5.如上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，還包括電磁感應(yīng)投射裝置，該裝置用于感生作用于形成在第一連接電極(12)和移動電極(22)之間的電弧上的電磁力，該電磁力趨于將電弧投射到熄弧槽中和/或趨于進行電弧向第二連接電極(18)的切換。
6.如上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其中驅(qū)動裝置包括電磁感應(yīng)排斥裝置，用于感生作用于電流流過的移動電極上的電磁力，趨于將移動電極(22)驅(qū)動到切換位置。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中電磁感應(yīng)排斥裝置包括磁激勵電路(46)，用于將由第一連接焊盤(16)和第一連接電極(12)之間流動的電流產(chǎn)生的磁通量引向處于工作位置的移動電極，從而當電流從第一連接焊盤(16)流向移動電極(22)時，在移動電極(22)中感生出電磁力，趨于將移動電極(22)驅(qū)動到切換位置。
8.如上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其中驅(qū)動裝置包括機電繼電器(70)，該繼電器敏感于第一連接電極(12)或移動電極(22)中流動的電流。
9.如上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其中驅(qū)動裝置包括配備有用于操作的移動裝置(108)和傳動連桿(90)，該移動裝置用于在工作位置和斷開位置之間操作，傳動連桿位于用于操作的裝置和移動電極之間，當用于操作的裝置從工作位置移動到斷開位置時，傳動連桿將移動電極(22)驅(qū)動到斷開位置。
10.如上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其中驅(qū)動裝置包括彈性復(fù)位裝置(48，102)，用于將移動電極回復(fù)到工作位置。
11.如上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其中驅(qū)動裝置包括儲能彈簧(114)，在將移動電極(22)從工作位置驅(qū)動到切換位置時，該儲能彈簧放電。
12.如上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其中電偶極子(36)包括可變電阻器(40)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種防電壓沖擊的保護裝置，該裝置連接在電線(50)與大地(52)之間，包括第一連接電極(12)、第二連接電極(18)和移動電極(22)，該移動電極(22)用于在與第一連接電極相接觸的工作位置和與第二連接電極相接近的切換位置之間切換。包括例如可變電阻器(40)和/或火花放電器(38)的電偶極子(36)將移動電極22連接到第二連接電極(18)。移動電極(22)可以由機械機構(gòu)、機電繼電器和/或在電流強度變得非常高時進行排斥的磁路(46)來移動。電極(12，22)的分離產(chǎn)生電弧，該電弧限制了偶極子中流動的電流，然后，通過切換到第二連接電極(18)上，實現(xiàn)了偶極子與電路的斷開，這樣確保了對其進行保護。
文檔編號H02H9/04GK1706018SQ200380101847
公開日2005年12月7日 申請日期2003年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月25日
發(fā)明者埃里克·多米瓊, 羅伯特·迪康尼 申請人:施耐德電器工業(yè)公司