一种基于电弧做功的电路保护方法及装置与流程

1.本发明属于电路保护技术领域，具体涉及一种基于电弧做功的电路保护方法，本发明还包括基于这种保护方法设计的电路保护装置。


背景技术：

2.在新能源行业中，如电动汽车，风电，储能等，直流电力系统得到了广泛应用，而直流系统的保护也成为了重中之重。例如在电动汽车中，若电池包发生短路，会产生燃烧甚至爆炸，严重的会威胁到了车上人员的生命安全。
3.在直流系统中普遍使用的保护方法为传统熔丝，其作用原理与常见的保险丝原理相同，在发生短路时，电流会急剧上升，熔丝在电流的热效应作用下熔断，完成对于短路电流的遏制和切断。但随着市场对于直流系统负载的要求提升，其电流工况越来越严苛，传统熔丝已经难以满足保护需要。例如，在目前电动汽车的保护中，一部分高性能车在正常行驶时，会频繁出现急加、减速，充电时也会有超级快充的情况，那么其回路中电流就会维持在一个较高的水平，对于熔丝的耐受能力有极高的要求。同时又要求传统熔丝在短路时，能够快速熔断。从传统熔丝的原理来说，很难解决这个问题。
4.目前，市场上出现了以pyro fuse（火工品熔断器）为主的新型熔断器，主要生产厂家包括eaton bussmann，sensata，autoliv等，其主要原理在于，通过点爆火药，来完成保护。相比于传统熔丝，pyro fuse（简称pyro）类型的产品有更好的耐受能力和更强的分断能力。目前pyro类型的产品已经开始在各大车厂，包括戴姆勒，大众，特斯拉等，装车试验，使用新型的pyro fuse产品代替传统熔丝已经成为未来的趋势。
5.现在普遍使用的短路保护装置为传统熔丝（快速熔断器），世界范围内主要生产厂家以bussmann，pec等为首，国内主要是西安中熔为主。传统熔丝作为一种非常成熟的短路保护器件，可以满足以往大部分情况下的要求。以电动汽车上的电路为例，以图1为例，其供电系统中由继电器进行正常开断，并串联传统熔丝进行保护。传统熔丝的工作原理比较简单，其内部大致结构如图2所示，熔丝的金属片上设有数个截面积变小的薄弱处。当通流时，薄弱处会迅速集热并熔断，断口处会产生电弧。高温电弧通过烧蚀周围包裹的吸能物质（石英砂或水玻璃）降温释能，逐渐熄灭，金属片的断口处建立起绝缘，完成电路的分断。
6.传统熔丝目前在使用时存在严重问题，以电动汽车上的工况为例，若其额定电流为400a，在汽车急加速时，短时间内（1~10秒）电流会达到600a以上，且反复出现；在汽车充电时，尤其是超级快充工况，回路内电流会较长时间（10~30分钟）的达到700a左右。
7.为了保证传统熔丝能耐受住电车中的电流冲击，在设计时需要使其薄弱处集热更少，散热更快。但带来的弊端在于，在短路时，传统熔丝也更加难以熔断。一般传统熔丝的最小动作电流至少会大于10倍额定电流，且动作时间非常长（几秒至数十秒）。因此，当发生短路，且短路电流小于传统熔丝最小动作电流时，传统熔丝无法动作，继电器也无法开断，会造成继电器及其他零件的损坏，导致非常严重的后果。
8.为了解决传统熔丝在小短路电流时的保护盲区，各大车厂开始尝试新的保护措
施-pyro fuse。pyro fuse的功能主要是针对传统熔丝的保护盲区进行保护，以最先一批开始研制pyro fuse的厂家autoliv为例，其使用时将pyro fuse也串入回路中，如下图3所示，当短路时且传统熔丝无法动作时，汽车bms系统（电池管理系统）会对pyro fuse发出信号，使其分断，完成保护。市场上主流使用的pyro fuse原理基本大致相同，其主要组成部分大致分为火工品，绝缘栅片（杆件），通流铜排，以及灭弧腔室等组成（如图4所示）。
9.当正常通流时，电流会从通流铜排上流过，其耐受能力相比传统熔丝有极大提升。当发生短路时，火工品会接收到点火信号，随之被点爆，通过火工品点爆时产生的高温高压，推动绝缘栅片运动，并打断通流铜排，将通流铜排分为两部分并绝缘隔离开。在打断过程中，产生的电弧会进入到放有吸能物质的灭弧熔丝内，吸能降温，最终完成分断（如图5所示）。
10.目前多数pyro fuse使用时会和传统熔丝串联，一同进行保护。当短路电流较小时，由汽车bms检测短路电流并对pyro fuse发送分断信号，当短路电流较大时，由传统熔丝自行分断。
11.在电动汽车的工况上，其实pyro fuse的分断能力与传统熔丝相差无几，也可以分断较大短路电流，但其无法自行动作，需要外部的点火信号进行触发。由于bms系统的判断时间，判断逻辑等问题，从发生短路到检测出短路并发出信号，需要至少几百毫秒。若短路电流很大时，如10ka~20ka，系统内元器件无法耐受这么长时间，在pyro fuse分断前就已经造成危害。
12.因此，为解决pyro fuse单独分断时的触发问题，研制出了自带触发功能的pyro fuse。
13.第一种是电控型产品，主要生产厂家是sensata，在上述pyro fuse的基础上，添加了一套电子测控装置，如图6所示。
14.电控装置设有检测加判断的功能，内置检测装置，可以感应回路中电流大小。通过内置的芯片进行计算，判断其是否超过设定阈值，形成短路。若判断为短路，则向火工品发送点火信号，完成分断。
15.电控式pyro fuse内置的电子测控装置相比bms更加灵活，成本更低，判断的逻辑可以按照不同需求自行设计。其采样频率更高，在发生短路到发出点火信号的时间最短可以在几百微秒，相比bms速度有极大提升。
16.但作为电子类器件，从元器件的选择，组装，使用过程中，失效模式更多，失效的可能性更大，可靠性有待商榷，因此目前电控式pyro fuse比较少见。
17.第二种自触发式的产品是电弧触发式pyro fuse，为了在短路时迅速的检测并发出点火信号，在上述pyro fuse（开断器）的旁边串联了一个电弧触发器，如图7所示。电弧触发器的主要原理与传统熔丝相近， 在正常工作时，可以耐受额定电流，其耐受能力相比传统熔丝更强；当短路电流来临时，热量会在狭颈处快速累积，当温度提升到熔体的熔点时，狭颈处被烧断并形成断口，断口处形成电弧，如图8所示。根据高温电弧的特性，引弧熔丝两端会形成电弧电压，并作为分断信号给到开断器。与bms信号相比，电弧触发器的速度极快，其检测短路电流的时间大约在数十毫秒内。
18.上述的各类pyro fuse中，必须使用火工品作为做功能源。火工品大部分为点火管或包含点火管的产品，其作为火药类产品本身具有一定的危险性，需极其严苛的使用条件
和储存条件，在设计和使用时有很多限制。另外，火药类的产品买卖和运输也受到国家的严格管控，非常不便。同时，在使用触发器进行检测和点火时，触发器与火药之间的连接线路也存在接触不良或断路的风险。。


技术实现要素：

19.本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种基于电弧做功的电路保护方法及装置，使用电弧的能量，代替火工品成为动力源，提高整体安全性。
20.本发明采用的技术方案是：一种基于电弧做功的电路保护方法：电路短路故障时，利用电弧的能量做功，推动杆件，断开导电体连接，实现电路分断。
21.上述技术方案中，所述的电弧由电弧发生器产生，所述的导电体为铜排。
22.上述技术方案中，电弧发生器与铜排串联于电路中；当电路发生短路时，电弧发生器在短路电流的作用下熔断并开始燃弧产生能量，推动与其接触的杆件运动并切断铜排从而分断电路。
23.上述技术方案中，所述杆件切断铜排后继续运动并进入弧道，电弧被挤压到弧道与杆件间的间隙中，并进入的灭弧室内；所述灭弧室内设置有吸能材料；所述铜排、弧道和灭弧室沿杆件的运动方向依次设置。
24.上述技术方案中，电路分断后产生的短路电流由铜排换流至与铜排并联的灭弧熔丝上；由灭弧熔丝完成灭弧。
25.上述技术方案中，所述杆件切断铜排后继续运动并进入弧道，电弧被挤压到弧道与杆件间的间隙中；所述铜排和弧道沿杆件的运动方向依次设置。
26.上述技术方案中，所述杆件的头部与电弧发生器之间存在间隙；电路发生短路后，电弧发生器产生的能量使杆件的头部与电弧发生器之间的间隙内的压力增大并作用于杆件的头部。
27.上述技术方案中，所述电弧发生器实时对短路电流进行检测；当电路正常通流时，电弧发生器耐受额定电流；当电路发生短路时，流经电弧发生器的电流超过设计阈值，电弧发生器发生熔断并开始燃弧。
28.上述技术方案中，所述电弧发生器做功的原理为：根据理想气体状态方程：式中：p为杆件的头部与电弧发生器之间的间隙内的压强，v为杆件的头部与电弧发生器之间的间隙内气体体积，t为杆件的头部与电弧发生器之间的间隙内温度，n为杆件的头部与电弧发生器之间的间隙内气体的物质的量，r为摩尔气体常数，当n和r不变的情况下，电弧发生器和杆件之间的间隙内的气体体积v越小，其中杆件的头部与电弧发生器之间的间隙内的压强p越大；杆件的头部与电弧发生器之间的间隙内的压强p推动杆件切断铜排实现电路的分断。
29.本发明还提供了一种基于电弧做功的电路保护装置，包括串联于电路中的电弧发生器和导电体；还包括杆件；其中杆件与电弧发生器相接触；杆件位于电弧发生器和导电体之间；电路短路故障时，电弧发生器放出能量做功，推动杆件运动断开导电体，实现电路分断。
30.上述技术方案中，还包括灭弧室；导电体位于灭弧室和杆件之间，电弧发生器产生的电弧进入灭弧室，灭弧室内设置有吸能物质。
31.上述技术方案中，还包括灭弧熔丝，所述灭弧熔丝与导电体并联；电路发生短路时，短路电流由导电体换流至灭弧熔丝上，灭弧熔丝完成灭弧。
32.上述技术方案中，所述杆件的头部与电弧发生器之间存在间隙；电路发生短路后，电弧发生器产生的能量使间隙内的压力增大并作用于杆件的头部。
33.上述技术方案中，还包括杆件轨道；灭弧室和导电体之间设置有弧道；杆件设置于杆件轨道内；在电弧作用下，杆件的头部在杆件轨道中运动，杆件的尾部在弧道中运动。
34.上述技术方案中，还包括杆件轨道；灭弧熔丝和导电体之间设置有弧道；杆件设置于杆件轨道内；在电弧作用下，杆件的头部在杆件轨道中运动，杆件的尾部在弧道中运动。
35.上述技术方案中，杆件的尾部的外表面与弧道的内壁之间存在间隙。
36.上述技术方案中，所述杆件及其对应设置的杆件轨道、弧道均设置有多个。
37.本发明的有益效果是：本发明采用电弧发生器可以替代火工品，避免了火工品在购买，运输，使用，设计上的不便。本发明采用的电弧做功装置结构更加简单小巧，省去了火药和之前的连接过程，体积更小，可靠性更高。本发明采用的电弧发生器的工作原理均为纯物理过程，相比火药点燃更加可靠。本发明通过在电弧发生器和杆件的头部之间设置极小的间隙，保证电弧发生器产生的能量能够有效推动杆件切断铜排。本发明通过设置于杆件同轴的杆件轨道和弧道，为杆件的运动和电弧的转移提供有效通道。本发明提出了灭弧室和灭弧熔丝两种不同的灭弧方式，保证产品使用安全性的同时，进一步适用于不同的工况需求。本发明提出了多杆件的设置方式，进一步保证在电弧发生器作用下多个杆件可同时作用，确保电路有效实现切断。
附图说明
38.图1为现有技术中传统熔丝的电路示意图；图2为现有技术中传统熔丝的内部示意图；图3为现有技术中pyro fuse的电路示意图；图4为现有技术中pyro fuse的结构示意图；图5为现有技术中pyro fuse的工作示意图；图6为现有技术中电控式pyro fuse的电路示意图；图7为现有技术中电弧触发式pyro fuse的电路示意图；图8为现有技术中电弧触发式pyro fuse的内部示意图；图9为本发明电路示意图；图10为本发明仿真示意图；图11为具体实施例一的结构示意图；图12为具体实施例一的仿真示意图；图13为具体实施例二的电路示意图；图14为具体实施例二的结构示意图；图15为具体实施例二的仿真示意图；图16为具体实施例三的结构示意图；
图17为具体实施例四的结构示意图。
39.其中， 1.1-火工品，1.2-药室，1.3-开断器，1.4-绝缘栅片，1.5-铜排，1.6-灭弧；1-电路，2-开断器，3-杆件，4-电弧发生器，5-杆件的头部与电弧发生器之间的间隙，6-杆件轨道，7-弧道，8-灭弧室，9-灭弧熔丝，10-铜排。
具体实施方式
40.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
41.如图9所示，本发明提供了一种基于电弧做功的电路保护方法，包括以下步骤：s1，电弧发生器4与和铜排10均在电路1中正常通流；s2，电路1发生短路，电弧发生器4在短路电流的作用下发生熔断并开始燃弧；电弧发生器4产生大量的热量和巨大的压力，推动与其接触的杆件3向下运动；s3，杆件3高速向下运动的过程中，切断铜排10从而分断电路1。
42.其中，如图11所示，所述杆件3切断铜排10后可以继续运动并进入弧道7，电弧被挤压到弧道7与杆件3间的间隙中，并进入的灭弧室8内；所述灭弧室内设置有吸能材料，用于灭弧。
43.或者，如图13所示，电路1分断后产生的短路电流由铜排10换流至与铜排10并联的灭弧熔丝9上；由灭弧熔丝完成灭弧。
44.本发明的基本工作原理为：当正常工作时，电弧发生器4与铜排10在电路1中正常通流，图9中箭头方向为电流方向。
45.当发生短路时，电弧发生器4在短路电流的作用下发生集热效应后熔断并开始燃弧，产生大量的热量和巨大的压力，从而推动与其接触的杆件3运动。杆件3高速向下运动，切断电路1铜排10。
46.本发明采用的电弧发生器4的主要功能在于：1.对短路电流进行检测，当正常工作时，可以耐受额定电流；当发生短路，电流超过其设计阈值时，内部会发生熔断并开始燃弧。2.在开始燃弧后，会产生高温高压，推动杆件3运动。
47.本发明中铜排10和杆件3组成开断器2，其做功能量的来源为电弧发生器4的燃弧能量。电弧发生器由2个金属片组成，2个金属片之间通过金属熔丝连接。所述金属片可采用两种不同的金属。本发明中也可采用其他金属材质的导电体代替铜排10。
48.电弧发生器4在短路电流条件下熔断后，在断口处会形成空气击穿，产生电弧，电弧作为高温等离子体，其温度会达到上万开尔文。电弧会迅速的加热周围的空气，空气极速膨胀，产生巨大的压力推动杆件3运动。
49.短路电流和电弧发生器4燃弧时产生弧压。电弧发生器4燃弧的发热功率至少可以达到200kw，与60mg等级的点火管功率基本相近，因此电弧发生器4从功率上可以与火药媲美。同时根据短路电流的不同，电弧发生器4的功率也会改变，短路电流越大，其做功功率越大。
50.在初始状态下，杆件3的头部会与电弧发生器4之间存在间隙。根据理想气体状态方程：
（式中：p为压强（pa），v为气体体积(m
³
)，t为温度(k)，n为气体的物质的量(mol)，r为摩尔气体常数 (j/（mol.k）)），在电弧发生器4和杆件3的头部之间的间隙5内中，t为电弧温度，假设为50000k，当n和r不变的情况下，电弧发生器4与杆件3的头部之间的间隙5的空间体积v越小，其中空气产生的压强p会越大。当两者紧密接触，即v趋近于无穷小时，内部的高温气体会产生极大的压强。
51.根据实验结果及仿真计算，如图10所示，电弧发生器与4杆件3的头部之间的间隙5内瞬时最大压强会达到30mpa，杆件3运行速度可达到至少50m/s，相比火药产生的推动力更大且持续时间更长，因此电弧发生器4可以非常好的替代火药。
52.具体实施例一为直开式电弧型熔断器（电弧做功装置加灭弧室8），电弧发生,4、铜排10和灭弧室8共同组成开断器2，如图9所示。该直开式电弧型熔断器使用电弧做功装置加灭弧室8为一个整体，形成一个完整的，集检测，分断，灭弧为一体的直流电路保护装置。具体的内部零件组成如图11所示。
53.具体实施例一采用的基于电弧做功的电路保护装置，包括串联于电路1中的电弧发生器4和铜排10；还包括杆件3；其中，杆件3的头部位于电弧发生器4的下方，杆件3的头部与电弧发生器4之间存在间隙；杆件3的尾部位于铜排10的上方；电路1短路故障时，电弧发生器4的能量做功，推动杆件3向下运动断开铜排10，实现电路1分断。
54.具体地，灭弧室8设置于铜排10的下方。电弧发生器4产生的电弧经杆件3和铜排10进入灭弧室8，灭弧室8内设置有吸能材料，用于对电弧进行降温；电弧温度在灭弧室8内降低到阈值以下后，无法再维持，随之熄灭。
55.具体地，电路1发生短路后，电弧发生器4产生的热量和压力经杆件3的头部与电弧发生器4之间的间隙5传导至杆件3头部；灭弧室8和铜排10之间设置有弧道7；杆件3在电弧作用下向下运动过程中，杆件3头部在杆件轨道6中运动，杆件3尾部在弧道7中运动；杆件轨道6与弧道7均为腔体结构；杆件3的头部与电弧发生器4之间的间隙5、杆件3、杆件轨道6、弧道7和灭弧室8同轴设置。
56.当正常工作时，电弧发生器4与铜排10都在电路1中正常通流。
57.当发生短路时，电弧发生器4在短路电流的作用下发生集热效应，熔断并开始燃弧，产生大量的热量和巨大的压力，从而推动与其接触的杆件3运动。杆件3高速向下运动，切断电路1铜排10。
58.在杆件3切断电路1铜排10后，杆件3继续高速向下运动并进入铜排10下方的弧道7，保证被打断的铜排10的两节之间有足够的爬电距离，不被击穿；弧道7与杆件3之间只留有极小的间隙，电弧被挤压到间隙中，并进入位于弧道7下方的灭弧室8内。在灭弧室8内设置有吸能材料（金属或其他类型），通过吸能材料对电弧进行降温。电弧温度在降低到阈值以下后，无法再维持，随之熄灭。
59.使用具体实施一进行电动汽车上常见的最大短路工况分断实验。具体使用的工况为系统电压700v，预期短路电流峰值10ka，回路电感20uh。试验结果如图12所示。
60.其中，平台电流与平台电压为系统的短路电流和电压，试品电压为直开式电弧型熔断器两端电压（即电弧发生器4和开断器2两端的电压之和）。
61.在0时刻，开始发生短路，短路电流开始上升，此时试品电压的值为其本体电阻和
短路电流的乘积。
62.在0.111ms时刻，电弧发生器4检测到短路电流，开始燃弧。可以看到此时试品电压突升到200v左右，此为电弧发生器4燃弧时产生的电弧电压。此后，燃弧的能量开始产生压力并推动杆件3运行，并打断开断器2中的铜排10。
63.在0.305ms时刻，杆件3在电弧发生器4的推动下打断铜排10，并开始向下进入弧道7，开断器2产生的电弧也随之进入弧道7和灭弧室8。此时试品电压快速上升是由于电弧在随着杆件3的运动被逐渐拉长，根据电阻定律r = ρ*l/s（其中，ρ表示电阻的电阻率，是由其本身性质决定，l表示电阻的长度，s表示电阻的横截面积），开断器2电弧作为电阻，其截面积在狭缝中极其小，且长度不断增长，因此其电阻不断增大，而其产生的电压也不断增大。当电弧电压大于系统电压后，短路电流在其过电压的作用下开始下降。电弧电压越大，电流下降的越快。
64.在0.64ms时刻，短路电流降低到极小的值，不会对系统造成危害。短路保护完成。
65.具体实施例一在1ms内完成了短路保护，且其保护完成后的绝缘性能极其优秀，可大于100mω。具体实施例一结构简单，成本低，可靠性高，电动汽车上应用时分断能量一般在1~2kj。
66.具体实施例二为混合式电弧型熔断器（电弧做功装置并联灭弧熔丝9）。混合式电弧型熔断器使用电弧做功装置加灭弧熔丝9为一个整体，形成一个完整的，集检测，分断，灭弧为一体的直流电路保护装置。
67.混合式电弧型熔断器的基本组成原理图如图13所示，具体的内部零件组成如图14所示。
68.具体实施例二采用的基于电弧做功的电路保护装置，包括串联于电路1中的电弧发生器4和铜排10；还包括杆件3；其中杆件3的头部与电弧发生器4之间存在间隙5，杆件3的头部位于电弧发生器4的下方，杆件3的尾部位于铜排10的上方；电路1短路故障时，电弧发生器4的能量做功，推动杆件3向下运动断开铜排10，实现电路1分断。
69.具体地，灭弧熔丝9设置于铜排10的下方。杆件3与铜排10共同组成了开断器2。铜排10串联于电路1中，灭弧熔丝9并联于铜排10两端。电路1发生短路时，短路电流由铜排10上迅速换流到灭弧熔丝9上，灭弧熔丝9在短路电流的作用下，起弧，分断，完成灭弧。
70.具体地，电路1发生短路后，电弧发生器4产生的热量和压力经杆件3的头部与电弧发生器4之间的间隙5传导至杆件3的头部；灭弧熔丝9和铜排10之间设置有弧道7；杆件3在电弧作用下向下运动过程中，杆件3的头部在杆件轨道6中运动，杆件3的尾部在弧道7中运动，电弧经由杆件通道6进入弧道7内。在并联铜排10与灭弧熔丝9的情况下，杆件3打断铜排10后并进入弧道7的电弧很小，由于电弧发生器4产生弧压之后会短路电流就会迅速换流到灭弧熔丝9上，弧道7的电弧可以自行熄灭。杆件轨道6与弧道7均为腔体结构；杆件3的头部与电弧发生器4之间的间隙5、杆件3、杆件轨道6、弧道7同轴设置。
71.当正常工作时，电弧发生器4与铜排10都在电路1中正常通流，由于灭弧熔丝9的电阻相比开断器2大很多，因此灭弧熔丝9上几乎没有电流。图13中箭头方向为电流方向。
72.当发生短路时，电弧发生器4在短路电流的作用下发生集热效应熔断并开始燃弧，产生大量的热量和产生巨大的压力推动与其接触的杆件3运动。杆件3高速向下运动，切断电路1中的铜排10。
73.在杆件3切断电路1中的铜排10后继续向下运动进入弧道7，保证被打断的铜排10的两节之间有足够的爬电距离，不被击穿；短路电流由开断器2上迅速换流到灭弧熔丝9上，灭弧熔丝9在短路电流的作用下，起弧，分断，完成灭弧。
74.使用上述混合电弧型熔断器，进行电动汽车上常见的最大短路工况分断实验，此处使用的工况为系统电压1000v，预期短路电流峰值15ka，回路电感20uh。具体试验结果如图15所示。
75.平台电流与平台电压为系统的短路电流和电压，试品电压为直开式电弧型熔断器两端电压（即电弧发生器4和开断器2两端的电压之和）。
76.在0时刻，开始发生短路短路电流开始上升，此时试品电压的值为其本体电阻和短路电流的乘积。
77.在0.558ms时刻，电弧发生器4检测到短路电流，开始燃弧，燃弧的能量开始产生压力并推动杆件3运行，并打断开断器2中的通流铜排10。
78.在0.638ms时刻，杆件3在电弧发生器4的推动下打断通流铜排10，随着开断器2被打断，电流逐渐换流到灭弧熔丝9上。
79.在0.78ms时刻，灭弧熔丝9起弧，弧压逐渐升高，电流逐渐减小，直至过零。
80.在1.5ms时刻，短路电流降低到极小的值，不会对系统造成危害。短路保护完成。
81.保护完成后的绝缘性能极其优秀，可大于1gω。具体实施例二相较于具体实施例以结构和工艺相对复杂，体积较大，分断能力更强，电动汽车上应用时分断能量可以达到1~10kj甚至更大。
82.如图16所示，具体实施例三，在具体实施例一的基础上，增设了一个杆件3和对应的弧道7以及灭弧室。具体实施例三包括串联于电路1中的电弧发生器4和铜排10；还包括两个杆件3；其中每个杆件3的头部均与电弧发生器4之间存在间隙5，每个杆件3的头部均位于电弧发生器4的下方，每个杆件3的尾部位于铜排10的上方；电路1短路故障时，电弧发生器4的能量做功，推动两个杆件3同时向下运动断开铜排10，实现电路1分断。铜排10的下方设置有分别与两个杆件3的尾部相配合的弧道7。每个弧道的下方对应设置有灭弧室。
83.在两个杆件3切断电路1铜排10后，两个杆件3继续高速向下运动并进入铜排10下方的对应的弧道7，弧道7与对应的杆件3之间只留有极小的间隙，电弧被挤压到间隙中，并进入位于弧道7下方对应的灭弧室8内。在灭弧室8内设置有吸能材料（金属或其他类型），通过吸能材料对电弧进行降温。电弧温度在降低到阈值以下后，无法再维持，随之熄灭。
84.相较于具体实施例一的单杆件结构，具体实施例三的多杆件结构可应用于电路系统电压更高，能量更大的情况。
85.如图17所示，具体实施例四在具体实施例二的基础上，增设了一个杆件3和对应的弧道7。具体实施例四包括串联于电路1中的电弧发生器4和铜排10，铜排10两端并联有灭弧熔丝10；还包括两个杆件3；其中连个杆件3的头部均与电弧发生器4之间存在间隙5，两个杆件3的头部位于电弧发生器4的下方，两个杆件3的尾部位于铜排10的上方；电路1短路故障时，电弧发生器4的能量做功，推动两个杆件3向下运动断开铜排10，实现电路1分断。
86.灭弧熔丝9设置于铜排10的下方。两个杆件3与铜排10共同组成了开断器2。电路1发生短路时，短路电流由铜排10上迅速换流到灭弧熔丝9上，灭弧熔丝9在短路电流的作用下，起弧，分断，完成灭弧。
87.相较于具体实施例二的单杆件结构，具体实施例四的多杆件结构可应用于电路系统电压更高，能量更大的情况。
88.本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。