带有改进的电弧屏障的开关设备的制作方法

1.本发明涉及电气开关设备，其包括开关设备壳体，开关设备壳体提供防周围环境的防护以防直径≥12.5毫米(单位：mm)的对象，并且还包括在开关设备壳体内的多根母线，其中至少两根母线通过接头相互连接。


背景技术：

2.由于作用在其上的电磁力，在具有纵向延伸的电导体之间燃烧的电弧有移动的趋势。特别是这包括电气开关设备中的母线，其中电弧会破坏电器的大部分区域，甚至是那些没有发生电气故障的区域。因此，为了避免较大的电器内的电弧散开并将其保持在其原点的一部分中，已知要安装屏障。例如这些屏障(例如塑料屏障)可以安装在单独的开关设备部分之间。因此，电弧不能进一步移动到下一部分，而必须停留在这一点，直到上游断路器/保护装置跳闸。尽管可以通过这种方式避免电弧的散开，但是这些屏障还有另一个不良影响。
3.通常，单独的开关设备部分的母线通过接头(例如，通过螺栓接头或夹紧接头)互连。不幸的是，电弧的运动通常在接头所在的位置受到阻碍，这意味着电弧的影响在那里特别强。由于高电流，接头可能被焊接在一起，这使开关设备的维修复杂得多。例如，用于螺栓接头或夹紧接头的螺钉不能够再松开。
4.这意味着整个受影响的部分都需要更换。如果主母线的互连部分受到影响，则在无需大程度地拆卸开关设备中的装备(无需使其未受影响)的情况下将其移除几乎是不可能的，或者至少是非常具有挑战性的。


技术实现要素：

5.因此，本发明的问题是提供一种改进的电气开关设备。特别是，应避免母线的互连部分的焊接，并且应在电弧事件缓解后维修开关设备。
6.本发明的问题通过在开头段落中限定的电气开关设备来解决，其中母线的接头被所述开关设备壳体内的接头盒包围，从而提供防直径≥2.5mm的对象的防护。
7.特别是，开关设备壳体可提供iec60529标准的至少代码ip2x的防周围环境的防护，且接头盒可提供iec60529标准的至少代码ip3xd的防护。
8.通过上述措施，可使电弧远离母线的接头并且电弧的破坏作用不会作用于该接头。这样，母线不能在那里焊接在一起，且在电弧事件缓解后易于维修开关设备。特别是，无需大量拆卸开关设备中的装备即可更换母线。
9.因为与接头盒外部(但在开关设备壳体内)的其长度相比，接头盒内部的母线长度短，所以在接头盒内部引燃电弧的风险很小。这是为什么电弧可能保留在接头盒外部的第一个原因。
10.接头盒内极不可能发生电弧闪光的另一个原因是基于接头盒的防护(等级)。由于母线接头被接头盒包围或罩住，这提供防直径≥2.5mm的对象的防护，尤其是iec60529标准
的至少代码ip3xd的防护，因此有利于引燃电弧的条件可靠地远离母线接头。
[0011]“iec60529标准的ip3xd”具体意味着该防护针对直径≥2.5mm的对象有效。因此，ip3xd几乎可以针对任何动物进行防护。只是小昆虫可能通过ip3xd屏障，但是预计不会引起电弧闪光。另外，该屏障还有效地防止由开关设备内的开关装置排出的吹出气体ip3xd。
[0012]“吹出气体”是电离的空气，其还可以包括源自开关装置的开关触头的金属蒸气。由于这些特性，吹出气体具有很高的导电性，并且可能容易在不同电压的裸露导体之间引起电弧闪光。
[0013]
在这种情况下，应该注意，电气开关设备可以包括开关装置，该开关装置布置在开关设备壳体内并且电连接至母线。特别是，开关装置是在母线的区域上可能闪光的上游或下游的断路器。
[0014]
在接头盒的情况下“包围”尤其是指“完全包围”。这意味着，接头盒在向内面向开关设备壳体的所有侧面(例如，顶侧、底侧、前侧、后侧)包围着母线的接头。
[0015]
在这种情况下应当注意，接头既可以被接头盒包围，也可以被电气开关设备的框架包围。相应地，由于框架提供双重功能，因此可以节省材料，并且接头盒易于安装，特别是在现有的电气开关设备中。然而，在替代实施例中，接头可以仅由接头盒包围(即，不包括用于防护功能的框架)。因此，防护功能是特别安全的。
[0016]“iec60529标准的ip2x”具体意味着该防护针对直径≥12.5mm的对象有效。因此，较大的动物可能通过该屏障并进入开关设备。经验表明，甚至更大的动物(如小鼠、大鼠等)也可以进入开关设备并引起电弧闪光。但是，它们几乎不可能通过母线接头盒形成的第二个(ip3xd)屏障。
[0017]
总之，母线接头盒外部的电弧闪光的危险要比内部的高得多。换句话说，(ip
‑
)防护的级联提供了母线接头盒内比外部更小的电弧闪光的可能性。进而，在几乎所有可想象的情况下，即使开关设备内发生电弧事件，母线接头也不会焊接在一起，并且保持工作(即仍可能未紧固)。这意味着，除电弧不能进入接头盒的事实之外，也(几乎)不可能在该隔室中引起电弧。
[0018]
在上述情况下，如果接头盒的防护优于开关设备壳体的防护，则是非常有利的，特别是这意味着接头盒的ip代码高于开关设备壳体的ip代码。以这种方式，甚至进一步降低了在母线接头盒内产生电弧的风险。在此情况下注意，针对直径≥2.5mm的对象的防护已经比针对直径≥12.5mm的对象的防护更好，并且ip3xd已经高于ip2x，但是例如电气开关设备也可以提供针对直径≥2.5mm的对象的防护，对于开关设备壳体，尤其是ip3x，以及针对直径≥1.0mm的对象的防护，对于母线接头盒，尤其是ip4x。
[0019]
应当注意，尽管所提出的措施对于布置在连锁的开关设备框架的边界处(即，在开关设备部分的边界处)的接头特别有利，但是它们通常对于母线的接头是有利的。这意味着，本发明也确实适用于更位于开关设备的中心的接头，并且特别还适用于t型接头、交叉接头和x型接头(而不仅仅是纵向或线性接头)。
[0020]
通常，接头可以尤其实施为螺栓接头或夹紧接头。在本发明的上下文中，“螺栓接头”或“螺纹接头”特别是一种接头，其包括切入母线或条状连接部件的螺纹。“螺栓接头”或“螺纹接头”不一定包括用于固定母线连接的部件的螺母。比较而言，“夹紧接头”是包括螺母的接头。母线或条状连接部件不必包括螺纹，而是可以仅具有通孔，或甚至可以根本不具
有孔。
[0021]
有利的是接头盒被设计为可拆卸的，以便在维护和修理的情况下可以接近母线接头。
[0022]
有利的是，接头盒的直接与母线相邻的部分由电绝缘材料制成。通过这种方式，在接头盒的区域中阻止了母线之间的电弧闪光。
[0023]
在另一个有利的实施例中，整个接头盒由电绝缘材料制成。以这种方式，也阻止了向接头盒外部的导体的电弧闪光。应当注意，该实施例不排除将金属螺钉拧入接头盒中。但是，这些螺钉在电压下不应与母线或其它部件导电连接。
[0024]
还应注意，接头盒通常可以由金属笼制成，该金属笼还可以涂覆绝缘材料。在这种情况下，网孔尺寸应<2.5mm，以特别提供至少代码ip3xd。
[0025]
最后，如果电气开关设备包括布置在接头盒内的母线保持器，这是有利的。借助于该母线保持器，将母线彼此保持在适当的位置。通常，母线保持器可以是接头盒的单独部分或一体部分。
附图说明
[0026]
将在下文中参考特定实施例更详细地描述本发明，然而本发明不限于这些实施例，其中：
[0027]
图1在斜视图中示出了示例性电气开关设备。，
[0028]
图2在分解图中示出了接头盒的实例，
[0029]
图3示出处于安装状态的图4的接头盒，
[0030]
图4示出了带有已经引起的电弧的开关设备的示意性后视图，
[0031]
图5示出了处于电弧已移至接头盒并停留在那里的状态中的图4的开关设备，和
[0032]
图6示出了母线接头的详细视图。
[0033]
附图标记列表
[0034]
1 电气开关设备
[0035]
2 开关设备框架
[0036]
3 开关设备壳体
[0037]
4 母线
[0038]
5a、5b 开关设备部分
[0039]
6a、6b 母线接头
[0040]
7a..7c 接头盒
[0041]
8 主体
[0042]
9 顶板
[0043]
10 母线板
[0044]
11 母线保持器
[0045]
12 开关装置
[0046]
13 竖直母线部分
[0047]
14a..14c 接头隔室
[0048]
15 螺钉
[0049]
16 螺母
[0050]
17 连接板
[0051]
a 周围环境
[0052]
b 连锁开关设备部分/框架的边界
[0053]
c 电弧
[0054]
p 电源
具体实施方式
[0055]
通常，相同的部件或类似的部件用相同/类似的名称和附图标记表示。说明书中公开的特征适用于分别具有相同/相似名称和附图标记的部件。指示方位和相对位置(上、下、侧向等)与相关联的附图有关，并且方位和/或相对位置的指示必须根据情况在不同附图中相应地进行更改。
[0056]
图1示出了电气开关设备1，其包括开关设备框架2、安装至开关设备框架2的开关设备壳体3以及开关设备壳体3内的多根母线4。开关设备壳体3提供防周围环境a的防护，以防直径≥12.5mm的对象，尤其是iec60529标准的至少代码ip2x的防护(注意，壳体3在图1中仅以部分显示，实际中壳体3是封闭的壳体)。
[0057]
在该例子中，开关设备1包括两个开关设备部分5a、5b，每个部分具有其自己的开关设备框架2和其自己的母线4。在连锁的开关设备框架2的边界b处，母线4通过接头6a互连，该接头在图6中更详细地示出。
[0058]
接头6a被所述开关设备壳体3内的接头盒7a围绕(这就是为什么接头6a本身在图1中不可见的原因)。另外，在开关设备1的外边界处还有另外的接头盒7b、7c。以这种方式，可以将其它开关设备部分5a、5b容易地添加到开关设备1中并且可以将其连接到开关设备，就像开关设备部分5a、5b被互连一样。
[0059]
图2和图3更详细地示出接头盒7a的一半，图2为分解图，图3为安装状态。在该实例中，接头盒7a包括主体8、顶板9以及四个母线板10。在该实例中，在接头盒7a内布置有任选的母线保持器11，通过母线保持器，母线4彼此保持就位。
[0060]
图4和图5示出处于两种不同状态的开关设备1的示意性后视图，稍后将对其进行详细说明。在该实例中，开关设备1(在此为开关设备部分5a)包括任选的开关装置12，该开关装置布置在开关设备壳体3内，并且通过竖直母线部分13电连接至母线4。竖直母线部分13通过另一接头6b连接到母线4。该实例的开关装置12布置在母线4上的区域上方的潜在闪光的下游。然而，它也可以布置在该区域的上游。
[0061]
图4和图5还示出接头隔室14a..14c由接头盒7a..7c形成。具体地，接头隔室14a由接头盒7a形成，接头隔室14b由接头盒7b形成，接头隔室14c由接头盒7c形成。
[0062]
此外，在图4和5中示出了电弧c和连接到母线4的象征性电源p。
[0063]
最后，图6更详细地示出了接头6a。借助于螺钉15和螺母16以及借助于可选的连接板17来连接母线4。
[0064]
现在，图1
‑
6中公开的开关设备1的功能如下：
[0065]
所述开关设备壳体3内的接头盒7a(其包围母线4的接头6a)提供防直径≥2.5mm的对象的防护，尤其是iec60529标准的至少ip3xd的防护。因此，受保护的隔室14a由容纳母线
接头6a的接头盒7a形成或封闭。在该实例中，接头盒7a的主体8和顶板9由金属制成，而形成接头盒7a的直接与母线4相邻的部分的四个母线板10由电绝缘材料制成。然而，这不是必要条件，而是整个接头盒7a可以由电绝缘材料制成。在此情况应当注意，接头盒7a(尤其是主体8和顶板9)可以由金属笼制成，该金属笼可以涂覆有绝缘材料。在这种情况下，网孔尺寸应<2.5mm，以特别提供至少代码ip3xd。此外，也可以将金属螺钉拧入接头盒7a中以将其固定。通常，如果接头盒7a是可拆卸的以便在维护和修理的情况下可以接近母线接头6a是有利的。
[0066]
图4示出了在母线4之间已经引燃了电弧c的状态。在电磁力的驱动下，它向左移动，直到到达接头盒7a。此状态如图5所示。由于接头盒7a，电弧c不能进一步移动，尽管它仍由电磁力驱动。这样，电弧c保持远离母线接头6a，并且母线接头6a不会受到电弧c的破坏作用。因此，母线4不能在那里焊接在一起，并且在电弧事件缓解之后对开关设备1进行维修。特别是，不需要在很大程度上卸载开关设备1中的装备(例如，开关装置12)以更换可能被静电弧c破坏的母线4，该静电弧一直停留在那里，直到上游断路器切断电源p。
[0067]
原则上，也可以在接头盒7a内引燃电弧c。但是，有两种原因阻止这种引燃。
[0068]
首先，与在接头盒7a外部的母线长度相比，在接头盒7a内部的母线4的长度小。因此，在接头盒7a内引燃电弧c的风险很小。
[0069]
第二，接头盒7a的防护等级相对较高。因此，由开关装置12排出的吹出气体或值得注意大小的动物不可能进入受保护的隔室14。
[0070]
第三，动物通常必须通过两个屏障。第一个是开关设备壳体3，其对直径≥12.5mm的对象形成屏障，尤其是根据iec60529标准的至少ip2x。第二个是接头盒7a，其对直径≥2.5mm的对象形成屏障，尤其是根据iec60529标准的至少ip3xd。动物不可能在开关设备壳体3内受到致命的电击之前通过第二道屏障。
[0071]
在上述情况下，如果接头盒7a的防护优于开关设备壳体3的防护，则是非常有利的，特别是这意味着接头盒7a的ip代码高于开关设备壳体3的ip代码。以这种方式，在母线接头盒7a内产生电弧c的风险被进一步降低。
[0072]
所提出的措施对于布置在开关设备部分5a、5b或连锁的开关设备框架2的边界b处的接头7a特别有利。尽管如此，它们通常也适用于母线接头。例如接头6b也可以由接头盒7a..7c包围。此外应该注意，接头盒7a可以围成一个公共的受保护的隔室14a或两个相邻的(但分开的)隔室。
[0073]
此外应当注意，尽管母线接头6a被实施为夹紧接头(由螺母16固定)，但是也可以被实施为螺栓接头(例如，具有切入母线4或连接板17的螺纹)。
[0074]
在附图所示的实例中，接头6a、6b被接头盒7a..7c以及因此电气开关设备1的框架2包围(具体参见图2和3)。相应地，由于框架2提供双重功能，因此可以节省材料，并且接头盒7a..7c易于安装，特别是在现有的电气开关设备1中。尽管这些措施是有利的，但是在替代实施例中，接头6a、6b可以仅由接头盒7a..7c包围(即，不包括用于防护功能的框架2)。因此，防护功能是特别安全的。
[0075]
注意，本发明不限于上文公开的实施例，而是不同变型的组合是可能的。实际上，开关设备1可以具有比图中所示更多或更少的部件。开关设备1及其部件也可以以不同的比例示出，并且可以比所示的大或小。最后，所述描述可包含其它独立发明的主题。
[0076]
还应当注意，术语“包含”不排除其它元件，并且使用冠词“一”或“一个”不排除多个。还可以组合结合不同实施例描述的元件。还应当注意，权利要求书的附图标记不应当被解释为限制权利要求的范围。