電器理論基礎(chǔ)(19)下進(jìn)線對斷路器的影響

低壓斷路器的進(jìn)出線方向不能接反托呕,是因為斷路器動觸頭側(cè)育谬、靜觸頭側(cè)的操作機(jī)構(gòu)介電性能不同券盅,斷路器動、靜出頭上的電弧弧根移動方式不同導(dǎo)致的膛檀。如果采用下部進(jìn)線锰镀,則斷路器可能需要采取降容措施,也即實際運(yùn)行電流會小于額定電流咖刃。

上下進(jìn)線接線示意圖

圖1和圖2 虛線框內(nèi)的區(qū)域就是斷路器本體泳炉。注意看斷路器,我們發(fā)現(xiàn)它是四極的嚎杨。在QF的虛線框內(nèi)花鹅,有三條相線有半圓的短路保護(hù)圖符和半矩形的過載保護(hù)圖符,表明這臺斷路器具有過載保護(hù)和短路保護(hù)功能枫浙。

圖1和圖2中刨肃,N線所在的極里,沒有任何保護(hù)箩帚,斷路器在這里充其量只不過具有隔離開關(guān)功能而已真友,所以這臺斷路器的接線屬于3P+N的型式。

請注意兩件事:

①進(jìn)線方向建議從上往下紧帕,也即采取上部進(jìn)線方式盔然。如果采用下部進(jìn)線,則斷路器可能需要采取降容措施焕参,也即實際運(yùn)行電流會小于額定電流轻纪。

②除非斷路器對N線也有與相線一樣的保護(hù)功能,而且整定值也一致叠纷,否則相線不建議與N線對調(diào)。

以下我們來看看為何低壓斷路器進(jìn)線方向最好是從上往下潦嘶,而不是從下往上?這個問題關(guān)系到兩個原因:

①斷路器動觸頭側(cè)和靜觸頭側(cè)的操作機(jī)構(gòu)介電性能不同我們來看圖3涩嚣。圖3是微型斷路器的實物圖。它的上側(cè)是進(jìn)線端掂僵,下側(cè)是出線端航厚。我們從圖中可以看出,出線端的機(jī)械復(fù)雜程度超過進(jìn)線端锰蓬。


ABB S200微型斷路器結(jié)構(gòu)設(shè)計圖

進(jìn)線側(cè)是斷路器的靜觸頭幔睬,而出線側(cè)是斷路器的動觸頭。靜觸頭的結(jié)構(gòu)相對簡單芹扭,散熱條件好些麻顶,因此靜觸頭側(cè)的介電性能也即絕緣性能優(yōu)于動觸頭側(cè)赦抖。

斷路器絕緣材料的介電性能與溫升有關(guān)。電流越大辅肾,電器的溫升就越高队萤,介電性能相對會降低。

所以矫钓,當(dāng)斷路器反向進(jìn)線時需要適當(dāng)?shù)亟等菀等莺蟮倪\(yùn)行電流一般為額定電流的75%。例如斷路器的額定電流是100A新娜,反向進(jìn)線后其運(yùn)行電流為75A赵辕。對于品質(zhì)較好的斷路器,則無需降容概龄。這在斷路器的說明書或者樣本材料中會有說明匆帚。

②斷路器動、靜觸頭上的電弧弧根移動方式不同

對于低壓電器的觸頭來說旁钧,一旦產(chǎn)生了電弧后吸重,電弧貼近電極的部分叫做弧根。電弧在弧根處急劇收縮歪今,并且在電極表面上形成的圓形的明亮光點(diǎn)嚎幸,此亮點(diǎn)叫做弧根斑點(diǎn)。

對于陰極弧根來說寄猩,陰極斑點(diǎn)是電子的發(fā)射處嫉晶,它的電流密度很大,可達(dá)104A/cm2田篇。因此電極材料迅速汽化替废,形成金屬蒸汽進(jìn)人弧隙,因而在陰極表面形成凹坑;對于陽極弧根來說泊柬,它是電子進(jìn)入陽極的入口椎镣,面積比陰極斑點(diǎn)要大,電流密度較小兽赁,溫度較高状答,電極材料也達(dá)到沸點(diǎn)。

當(dāng)斷路器跳閘瞬間刀崖,這時的電路是有極性的惊科,既可能是陽極,也可能是陰極亮钦,具體極性由開斷瞬間來決定馆截。我們來看圖4和圖5。


靜觸頭為陰極時



動觸頭為陰極時


由前所述蜂莉,當(dāng)斷路器的觸頭打開時蜡娶,電弧出現(xiàn)混卵,同時極間的電阻不斷增大。電弧在兩極上形成電弧斑點(diǎn)翎蹈。由于電弧的燒灼使得部分觸頭材料熔融氣化淮菠,形成金屬性電弧。金屬性電弧是靠金屬蒸汽的離子來支撐的荤堪,我們把它稱為金屬相電弧合陵。

金屬相電弧的特點(diǎn)是:金屬相電弧的直徑較大,電弧基本上不運(yùn)動;當(dāng)電弧隨著觸頭開距加大而拉長后澄阳,在外磁場的作用下拥知,周圍氣體進(jìn)人電弧,使得電弧中心的溫度升高碎赢,電流向中心集中低剔,電弧變細(xì),電弧由金屬相電弧變?yōu)闅庀嚯娀“谷_@時襟齿,電弧才具有運(yùn)動的可能性,

我們知道枕赵,低壓電器是有滅弧罩的猜欺,電弧要進(jìn)入滅弧罩,必定會遇見各種拐角和臺階拷窜。這些拐角和臺階對于電弧的運(yùn)動會產(chǎn)生什么影響呢?

一位很出名的學(xué)者开皿,叫做R.Michal。他研究了電弧弧根運(yùn)動的機(jī)理篮昧,得出的結(jié)論是:①陽極電弧弧根具有跳躍通過阻擋物的能力赋荆。也就是說,陽極電弧遇見臺階和間隙能一躍而也

②陰極電弧弧根的運(yùn)動必須是連續(xù)的懊昨,它只能沿著阻擋物的表面運(yùn)動窄潭。

當(dāng)電弧在遇見臺階時,陰極電弧弧根要從臺階下方沿著立面攀升到臺階上方再繼續(xù)前進(jìn)疚颊,而陽極電弧弧根則直接越過狈孔,于是電弧必然會出現(xiàn)傾斜和停滯。對于具體的斷路器來說材义,如果采取下部進(jìn)線,則電弧弧根運(yùn)動的遲滯現(xiàn)象就更加明顯和突出嫁赏。

也就是說如果斷路器的進(jìn)線方向為上進(jìn)線其掂,對應(yīng)的觸頭是靜觸頭,則當(dāng)觸頭打開時潦蝇,不管陰極在靜觸頭還是動觸頭款熬,電弧都能相對順利地進(jìn)入滅弧室深寥。同時,介電性能也更好:反過來贤牛,斷路器的進(jìn)線方向為下進(jìn)線惋鹅,對應(yīng)的觸頭是動觸頭,則電弧進(jìn)人滅弧室的時間會比前者要遲滯介電性能會略差殉簸。

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