用于中断电流的设备制造技术

本发明专利技术涉及用于中断电流的设备。在一方面，提供例如电气系统(100)等设备。该电气系统可以包括一对导体(110)，跨该对导体偶发地维持电弧，该电弧包括来自负载电路(114)的负载电流。该电气系统还可以包括与该负载电路分开并且配置成选择性地对电极组件(126)充电的能量源(128)。导体和电极组件可以配置使得该电弧当存在时将由于电极组件上的电荷而伸长或收缩。

【技术实现步骤摘要】
用于中断电流的设备
本文提出的实施例大体上涉及电气开关，并且更具体地涉及用于电气开关的电流中断器。
技术介绍
直流(DC)配电的使用已经在过去十年期间扩大，其牵涉例如数据中心、太阳能发电场、航空和铁路等应用空间。然而，目前缺乏适合的DC电路保护技术，其包括DC断路器。当前的DC断路器通常基于固态开关、磁开关和/或已降低额定值的交流(AC)断路器。这些装置中的全部往往是相对笨重并且昂贵的，以及拥有有限的短路能力和差的接触可靠性。
技术实现思路
在一个方面，提供例如电气系统等设备。该电气系统可以包括一对导体，跨该对导体偶发地维持电弧，该电弧包括来自负载电路的负载电流。该电气系统还可以包括与该负载电路分开并且配置成选择性地对电极组件充电(例如，选择性地提供高压脉冲给电极组件)的能量源。导体和电极组件可以配置使得电弧(当存在时)将由于电极组件上的电荷而伸长。例如，该电气系统可以包括操作地耦合于该能量源的指示装置，其中能量源配置成响应于从该指示装置接收电弧被建立的指示而对该电极组件充电。在一些实施例中，电极组件可以包括一对设置在限定在导体之间的间隙的对立侧上的电极。在一些实施例中，电极组件可以包括沿着在导体之间限定的轴线而居中并且横向偏离该轴线的电极。导体可配置成移至互相接触以及移离至互相失去接触，以便分别闭合或断开负载电路的至少一部分。在一些实施例中，电气系统可以包括一对触头，其配置成移至互相接触以及移离至互相失去接触以便分别闭合或断开负载电路的至少一部分。这些导体的每个可以电连接到触头中的相应一个，并且导体可以配置成在这些触头之间建立电弧之后在导体之间接收来自触头的电弧。电弧转移装置，例如包括烧蚀等离子体枪的电弧转移装置，可以配置成驱使电弧从触头到导体。在另一个方面，提供例如电气系统等设备。该电气系统可以包括一对导体，跨该对导体偶发地维持电弧。能量源可配置成选择性地对电极组件充电以便在电弧附近建立时间上是恒定的电场。导体和电极组件可以配置使得电弧(当存在时)将由于该电场而伸长或收缩。例如，该电气系统可以包括操作地耦合于该能量源的指示装置，该指示装置提供即将建立电弧的指示。该能量源可以配置成响应于接收该指示而对电极组件充电。附图说明下列详细说明应该参照附图阅读，其中在所有图中相似的符号代表相似的部件，其中：图1是根据示例实施例配置的电气系统的示意图；图2-5是图1的电气系统的示意图，其说明该系统的示例操作；图6是图1的电极组件的示例实施例的放大示意图；图7是图1的电极组件的另一个示例实施例的放大示意图；图8是图1的电极组件的再另一个示例实施例的放大示意图；图9是作为时间的函数的充电和未充电电极组件的电弧电流的示意标绘图；以及图10是根据另一个示例实施例配置的电气系统的示意图。具体实施方式示例实施例在下文参照附图(其中所有图中相同的标号指示相同的部件)详细描述。这些实施例中的一些可解决上文的以及其他需求。参照图1，其中示出电气系统100。该系统100可以包括跨接电气负载104连接的能量源，例如电压源102。该负载104可与开关106(例如，机电开关)串联连接，该开关106具有一对配置成移至互相接触以及移离至互相失去接触的触头108。该系统100可以进一步包括一对导体110。每个导体110可以电连接到开关106的相应的侧(例如，连接到相应的触头108)，并且可以被设置以便在其之间形成间隙112。电压源102、负载104、开关106和导体可以一起被认为是负载电路114。参照图1-3，一般，开关106可以用于控制负载电路114的操作。具体地，当开关106断开以及闭合(即，相应地，当这些触头108移离至失去接触以及移至接触)时，并且假设没有任何东西桥接导体110之间的间隙112，负载电路114对应地断开和闭合(在一些情况下，负载电路可包括若干支路，仅这些支路中的一些由开关控制)。为了能够选择断开和闭合开关106，系统100可包括开关控制器116，其例如监测负载电路114中的状况并且当检测到负载电路中的故障时选择性地断开开关106。在一个实施例中，该开关控制器116可包括电流监测器118，其提供负载电路114中的电流指示。该开关控制器116可从该电流指示确定开关106应该断开并且可发送信号至开关的栅极120来发起开关断开。尽管上文描述了用于断开和闭合开关106的过程，实际上，当断开和闭合开关时，可不直接调制负载电路中的电流。相反，如果开关106处于闭合位置并且电流通过负载电路114(例如，图2中的电流ILOAD，其等于通过开关的电流IS)，那么当断开开关时，通过负载电路114的电流ILOAD将不立即转为零。反而，电弧122可在触头108之间形成(如示出的，例如，在图3中)，由此允许非零电流IS继续流过开关106。参照图1-4，系统100还可以包括电弧转移装置124。该电弧转移装置124可以配置成驱使电弧122到导体110(一旦电弧在触头108之间建立)，使得电弧可偶发地跨越间隙112并且通过导体的电流IC是负载电流ILOAD(如在图4中图示的)。例如，电弧转移装置可包括烧蚀等离子体枪，其配置成在间隙112中暂时产生等离子体，由此对于电弧中的电磁能形成比跨触头108更低阻抗的路径。可并入系统100的烧蚀等离子体枪的示例包括，但不限于在美国专利号7,821,749和美国专利申请出版号2010/0301021、2009/0308845以及2009/0134129中论述的那些，其的内容通过全文引用结合于此。在另一个实施例中，电弧转移装置可包括电弧流道(arcrunner)或电弧隔板(arcchute)，这些装置的示例在美国专利号7,705,263；7,830,232；和7,812,276中论述，其的内容通过全文引用结合于此。电弧转移装置可配置成监测负载电路中的状况以便当电弧存在时能够选择性地操作(例如，在电弧转移装置包括烧蚀等离子体枪情况下，仅当必要时激活该烧蚀等离子体过程)。备选地，电弧转移装置可以是每当电弧存在时能够固有地操作的无源装置，例如在电弧转移装置由存在于电弧中的能量驱动的情况下；参见，例如美国专利号6,100,491，其的内容通过全文引用结合于此。再次参照图1，系统100还可以包括电极组件126和能量源，例如电压源128。电压源128可以与负载电路114分开(尽管在一些情况下，电压源和负载电路可共享共同的接地连接)，并且可以配置成选择性地对电极组件126充电。关于对电极组件126选择性充电的另外的细节在下文提供。导体110、电极组件126和电压源128在一起一般称为电流中断模块130。参照图1、4和5，如上文提到的，电弧122可在触头108之间建立并且然后移至由导体110维持。导体110和电极组件126可配置使得当电弧122跨导体存在时，电弧的配置可由于电极组件上的电荷而修改以便增加电弧的整体阻抗。例如，导体110和电极组件126可配置使得电弧122由于电极组件上的电荷而伸长(如在图5中图示的)。备选地或另外，电弧122可由于电极组件126上的电荷而横向收缩，由此减小电弧的宽度。总体上，修改电弧122的配置可以导致电弧122的阻抗增加到足以使电弧熄灭。电压源128可以配置成当电弧122存在时提供高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.01.14 US 13/0068951.一种电气系统，包括：一对导体，跨该对导体偶发地维持电弧，所述电弧包括来自负载电路的负载电流；电极组件；以及能量源，其与所述负载电路分开并且配置成选择性地对所述电极组件充电，其中所述一对导体和电极组件经配置使得所述电弧当存在时将由于所述电极组件上的电荷而伸长。2.如权利要求1所述的电气系统，其进一步包括操作地耦合于所述能量源的指示装置，所述指示装置提供电弧被建立的指示，其中所述能量源配置成响应于接收所述指示对所述电极组件充电。3.如权利要求1所述的电气系统，其中所述电极组件包括一对设置在所述一对导体之间限定的间隙的对立侧上的电极。4.如权利要求1所述的电气系统，其中所述电极组件包括沿着所述一对导体之间限定的轴线居中并且横向偏离的电极。5.如权利要求1所述的电气系统，其中所述能量源选择性地提供静态高压或高压脉冲中的至少一个来对所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·阿索肯，T·F·小帕帕洛，G·加尼雷迪，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：