真空斷路器(真空斷路器工作原理)
1.真空斷路器工作原理
原發(fā)布者：張艷翃
斷路器又叫空氣開(kāi)關(guān)，是一種很基本的低壓電器，斷路器具有過(guò)載、短路和欠電壓保護功能，能保護線(xiàn)路和電源的能力。它可用來(lái)分配電能，不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機，對電源線(xiàn)路及電動(dòng)機等實(shí)行保護，當它們發(fā)生嚴重的過(guò)載或者短路及欠壓等故障時(shí)能自動(dòng)切斷電路，其功能相當于熔斷器式開(kāi)關(guān)與過(guò)欠熱繼電器等的組合。而且在分斷故障電流后一般不需要變更零部件，所以獲得了廣泛的應用。一旦房屋配線(xiàn)中的電流流量過(guò)大，這種簡(jiǎn)單的電路裝置就會(huì )切斷電源，直至故障被排除。如果沒(méi)有斷路器（或其替代品——保險絲），家庭用電就會(huì )非常不方便，原因在于，僅僅是線(xiàn)路問(wèn)題和設備故障就可能會(huì )造成火災和其他事故。 斷路器分為萬(wàn)能式斷路器和塑料外殼式斷路器兩大類(lèi)，目前我國萬(wàn)能式斷路器主要生產(chǎn)有DWl5、DWl6、DWl7(ME)、DW45等系列，塑殼斷路器主要生產(chǎn)有DZ20、CMl、TM30等系列。 斷路器類(lèi)型及其工作原理： 基本型： 最簡(jiǎn)單的電路保護裝置是保險絲。保險絲只是一根很細的導線(xiàn)，加上一個(gè)保護套之后接入電路。電路閉合后，所有電流必須流經(jīng)保險絲——保險絲處的電流與同一電路上其他各點(diǎn)的電流相同。設計這種保險絲，是為了讓它在溫度達到某一水平時(shí)能夠熔斷。燒毀保險絲可以造成開(kāi)路，從而防止過(guò)量電流破壞房屋配線(xiàn)。 保險絲的問(wèn)題是，它只能發(fā)揮一次作用。每當保險絲被燒斷后，就必須換一個(gè)新的。斷路器能起到與保險絲相同的作用，卻可以反復使用。 只要電流達到危險水平，它就
2.真空斷路器工作原理是什么
真空斷路器工作原理
真空斷路器處于合閘位置時(shí)，其對地絕緣由支持絕緣子承受，一旦真空斷路器所連接的線(xiàn)路發(fā)生永久接地故障，斷路器動(dòng)作跳閘后，接地故障點(diǎn)又未被清除，則有電母線(xiàn)的對地絕緣亦要由該斷路器斷口的真空間隙承受；各種故障開(kāi)斷時(shí)，斷口一對觸子間的真空絕緣間隙要耐受各種恢復電壓的作用而不發(fā)生擊穿。因此，真空間隙的絕緣特性成為提高滅弧室斷口電壓，使單斷口真空斷路器向高電壓等級發(fā)展的主要研究課題。
真空斷路器：/zhenkongduanluqi/
真空度的表示方式
絕對壓力低于一個(gè)大氣壓的氣體稀薄的空間，稱(chēng)為真空空間，真空度越高即空間內氣體壓強越低。真空度的單位有三種表示方式：托（即1個(gè)mm水銀柱高），毫巴（103bar）或帕（帕斯卡：Pa）。(1托=131。6Pa,1毫巴=100Pa)我們通常所說(shuō)真空滅弧室內部的真空度要達10-4托是指滅弧室內的氣體壓強僅為"萬(wàn)分之一mm水銀柱高"，亦即是1。31x10-2Pa。
"派森定理"亦有譯為"巴申定律"，是指間隙電壓耐受強度與氣體壓力之間的關(guān)系。圖1表示派森定理的關(guān)系曲線(xiàn)呈"V"字形，即充氣壓力的增加或降低，都能提高極間間隙絕緣強度。其擊穿機理至今還不清楚，因為真空滅弧室內部真空度高于10-4托，這樣稀薄空氣的空間，氣體分子的自由行程為103mm，在真空滅弧室這么大小的容積內，發(fā)生碰撞的機率幾乎是零。因此不會(huì )發(fā)生碰撞游離而使真空間隙擊穿。派森定理的"V"形曲線(xiàn)是實(shí)驗得出的，條件是在均勻電場(chǎng)的情況下，其間隙擊穿電壓Uj可表示為：
Uj=KLa
L------間隙距離；
a------間隙系數（間隙<5mm時(shí)a=1,>5mm時(shí)，a=0。5）
由派森定理的"V"形關(guān)系曲線(xiàn)中看出，當真空度達103托時(shí)出現拐點(diǎn)，拐點(diǎn)四周曲線(xiàn)變得平坦，擊穿電壓幾乎無(wú)變化。
當真空度和間隙距離相同時(shí)，其擊穿電壓則隨觸頭電極材料發(fā)生變化，電極材料機械強度高，熔點(diǎn)高時(shí)，真空間隙的擊穿電壓亦隨之提高。
真空絕緣的破壞機理
前面已說(shuō)過(guò)，在真空滅弧室這樣高度真空度的空間內，氣體分子的自由行程很大，不會(huì )發(fā)生碰撞分離而使真空間隙在高壓電作用下會(huì )擊穿又是客觀(guān)存在，于是就有種解釋真空絕緣會(huì )破壞的機理，場(chǎng)致發(fā)射引起擊穿，微塊引起擊穿和微放電導致?lián)舸?/p>
場(chǎng)致發(fā)射論對真空間隙所以能發(fā)生擊穿的解釋
間隙電場(chǎng)能量集中，在電極微觀(guān)表面的突出部分發(fā)生電子發(fā)射或蒸發(fā)逸出，撞擊陽(yáng)極使局部發(fā)熱，繼續放出離子或蒸汽，正離子再撞擊陰極發(fā)生二次發(fā)射，相互不斷積累，最后導致間隙擊穿。
聞名的FowlerandNoraheim場(chǎng)發(fā)射電流I表達式為：
I=AE2e-B/E
式中 E------電場(chǎng)強度；
A------常數，與發(fā)射點(diǎn)的面積有關(guān)；
B------常數，與電極表面的逸出有關(guān)。
在小的間隙（<1mm）及短脈沖電壓情況下，可以合理地認為真空間隙擊穿是由場(chǎng)致發(fā)射引起的，但在長(cháng)間隙及連續加壓與長(cháng)脈沖電壓下，有的學(xué)者認為真空的擊穿尚存在其它機理：
(1)陰極引起的擊穿；在強電場(chǎng)下，由于場(chǎng)發(fā)射電流的焦耳發(fā)熱效應，使陰極表面突出物的溫度升高，當溫度達到臨界點(diǎn)時(shí)，突出物熔化產(chǎn)生蒸汽引起擊穿。
(2)陽(yáng)極引起的擊穿：由于陰極發(fā)射的電子束，轟擊陽(yáng)極使某點(diǎn)發(fā)熱產(chǎn)生熔化和蒸汽而發(fā)生間隙擊穿。產(chǎn)生陽(yáng)極引起擊穿的條件與電場(chǎng)提高系數和間隙距離有關(guān)。
微塊引起擊穿的解釋
假設在電極表面附著(zhù)較輕松的微塊，在電場(chǎng)作用下，微塊脫落而且加速，這微塊撞擊對面的電極時(shí)，由于沖擊發(fā)熱可使其本身熔化產(chǎn)生蒸汽，引起擊穿。
微放電導致真空間隙擊穿的解釋
電極的陰極表面沾污，將發(fā)生微放電現象。微放電是一種小的自抑制熄滅的電流脈沖，它的總放電電荷3107C，存在時(shí)間由50ms到幾ms，放電一般發(fā)生在大于1mm的間隙中。
這些真空間隙的擊穿機理表明，真空電極的材料與電極的表面狀況對真空間隙的絕緣都是非常要害的因素。
真空間隙的絕緣耐受能力與在先的分合閘操作工況有關(guān)
3.真空斷路器原理
真空斷路器的工作原理是：
當動(dòng)、靜觸頭在操作機構的作用下分閘時(shí)，觸頭間產(chǎn)生電弧，觸頭表面在高溫下?lián)]發(fā)出蒸汽，由于觸頭設計為特殊形狀，在電流通過(guò)時(shí)產(chǎn)生一磁場(chǎng)，電弧在此磁場(chǎng)作用下沿觸頭表面切線(xiàn)方向快速運動(dòng)，在金屬圓筒（屏蔽罩）上凝結了部分金屬蒸汽，電弧在自然過(guò)零時(shí)就熄滅了，觸頭間的介質(zhì)強度又迅速恢復起來(lái)。
“真空斷路器”因其滅弧介質(zhì)和滅弧后觸頭間隙的絕緣介質(zhì)都是高真空而得名；其具有體積小、重量輕、適用于頻繁操作、滅弧不用檢修的優(yōu)點(diǎn)，在配電網(wǎng)中應用較為普及。 真空斷路器是3~10kV,50Hz三相交流系統中的戶(hù)內配電裝置，可供工礦企業(yè)、發(fā)電廠(chǎng)、變電站中作為電器設備的保護和控制之用，特別適用于要求無(wú)油化、少檢修及頻繁操作的使用場(chǎng)所，斷路器可配置在中置柜、雙層柜、固定柜中作為控制和保護高壓電氣設備用。
4.真空斷路器的結構和工作原理如何
答：結構主要有導電部分、真空滅弧室、絕緣部分、傳動(dòng)部分、框架和操動(dòng)機構等組成。真空滅弧室主要有動(dòng)靜觸頭、屏蔽罩、動(dòng)靜導電桿、波紋管及外殼等部件組成為一個(gè)整體，不能拆裝，損壞時(shí)應整個(gè)調換。
工作原理是：
⑴合閘過(guò)程 當操動(dòng)機構的合閘線(xiàn)圈通電，合閘鐵芯被吸合，通過(guò)拐臂及連桿使真空滅弧
室的動(dòng)導電桿運動(dòng)，將斷路器合閘。
⑵分閘過(guò)程 當操動(dòng)機構的分閘線(xiàn)圈通電，分閘鐵芯被吸合，使鎖口釋放，斷路在分閘彈
簧的作用下迅速分斷。
③滅弧過(guò)程 真空斷路器的動(dòng)靜觸頭上開(kāi)有螺旋槽，使在電弧的軸向上外加一橫向磁場(chǎng)，當驅動(dòng)電弧（對于大容量的真空斷路器為縱向磁場(chǎng)），使電弧高速旋轉，避面觸頭過(guò)熱。
5.塑殼斷路器基本知識介紹
【導讀】斷路器大家都了解，也都見(jiàn)到過(guò)，甚至有一些朋友專(zhuān)門(mén)的從事電工工作，因此會(huì )更加熟悉。作為斷路器的一種，塑殼斷路器也是有它的使用優(yōu)勢。我們可以看到它的最大的優(yōu)點(diǎn)就是塑殼，在絕緣方面應該是相當好的。那么塑殼斷路器到底是什么？它又是怎么使用的呢？下面就讓小編來(lái)具體的談?wù)劇??
對于這種塑殼斷路器我們不用解釋過(guò)多的定義，因為它也是斷路器當中的一種。它有它自己的工作環(huán)境與條件。下面我們就來(lái)具體的看一下：
斷路器
首先我們在使用這類(lèi)型的斷路器的時(shí)候，要保障它周?chē)h(huán)境的空氣溫度必須要在四十度以下和零下五度以上這個(gè)范圍內。還要保障使用環(huán)境的空氣溫度在24小時(shí)內，它的平均溫度不超三十五度。
其次我們要注意這樣的斷路器使用的地點(diǎn)不應該超過(guò)2000m的海拔。
斷路器
再次，使用塑殼斷路器的時(shí)候我們還要注意大氣條件，在使用的過(guò)程中我們需要保障大氣在空氣溫度四十度的時(shí)候，其濕度不過(guò)50%；注意低溫環(huán)境的相對濕度較高；我們還需要注意在月均濕度在90%的時(shí)候在產(chǎn)品上會(huì )出現凝露的狀況。
最后對于污染方面的限制，一般是3等極。
塑殼斷路器所具有的作用是在所連接的電路里，起到接通與分斷還有對額定電流承載的作用。此外它還可以在出現超負荷運動(dòng)的時(shí)候，利用斷路的方式來(lái)保護其他的電器。它具有很好的分斷能力，還具有很強的限流特性。
斷路器
我們再來(lái)說(shuō)說(shuō)塑殼斷路器的其他的方面，首先我們知道它的外殼是塑殼，換句話(huà)說(shuō)它采用塑料的絕緣體當外殼，可以有效的隔離相應的導體間的金屬部分。另外該類(lèi)型的斷路器一般的情況下具有熱磁跳脫模塊，而對于大型號該類(lèi)型斷路器而言，都會(huì )有固態(tài)的跳脫傳感器。
一旦發(fā)生短路的時(shí)候，其相應的靜觸頭周邊絕緣物會(huì )氣化，可以冷卻滅弧。這類(lèi)型的斷路器滅弧室是利用一種金屬柵片的結構，相對于觸頭的系統還具備斥力限流的裝置，這種設計的方案使斷路器的分斷以及限流能力大大增強。另外我們還值得一提的就是這種斷路器具有復式的脫扣器。
斷路器
怎么樣？對于這種塑殼斷路器是不是有了一點(diǎn)新的認識了？對于該種類(lèi)的斷路器來(lái)說(shuō)，有的時(shí)候人們會(huì )叫它裝置式的斷路器，這是因為該斷路器里面的所有零件一般都會(huì )被密封在外殼里面。相對于輔助觸點(diǎn)還有欠電壓脫扣器甚至是分勵脫扣器這些零件都是模塊化的。其結構的緊湊性也導致了該類(lèi)型器件不能檢修。
6.真空斷路器如何使用
真空斷路器處于合閘位置時(shí)，其對地絕緣由支持絕緣子承受，一旦真空斷路器所連接的線(xiàn)路發(fā)生永久接地故障，斷路器動(dòng)作跳閘后，接地故障點(diǎn)又未被清除，則有電母線(xiàn)的對地絕緣亦要由該斷路器斷口的真空間隙承受；各種故障開(kāi)斷時(shí)，斷口一對觸子間的真空絕緣間隙要耐受各種恢復電壓的作用而不發(fā)生擊穿。
因此，真空間隙的絕緣特性成為提高滅弧室斷口電壓，使單斷口真空斷路器向高電壓等級發(fā)展的主要研究課題。真空度的表示方式絕對壓力低于一個(gè)大氣壓的氣體稀薄的空間，稱(chēng)為真空空間，真空度越高即空間內氣體壓強越低。
真空度的單位有三種表示方式：托（即1個(gè)mm水銀柱高），毫巴（103bar）或帕（帕斯卡：Pa）。 (1托=131。
6Pa,1毫巴=100Pa)我們通常所說(shuō)真空滅弧室內部的真空度要達10-4托是指滅弧室內的氣體壓強僅為"萬(wàn)分之一mm水銀柱高"，亦即是1。31x10-2Pa。
"派森定理"亦有譯為"巴申定律"，是指間隙電壓耐受強度與氣體壓力之間的關(guān)系。 表示派森定理的關(guān)系曲線(xiàn)呈"V"字形，即充氣壓力的增加或降低，都能提高極間間隙絕緣強度。
其擊穿機理至今還不清楚，因為真空滅弧室內部真空度高于10-4托，這樣稀薄空氣的空間，氣體分子的自由行程為103mm，在真空滅弧室這么大小的容積內，發(fā)生碰撞的機率幾乎是零。 因此不會(huì )發(fā)生碰撞游離而使真空間隙擊穿。
派森定理的"V"形曲線(xiàn)是實(shí)驗得出的，條件是在均勻電場(chǎng)的情況下，其間隙擊穿電壓Uj可表示為：Uj=KLaL------間隙距離；a------間隙系數（間隙5mm時(shí)，a=0。5）由派森定理的"V"形關(guān)系曲線(xiàn)中看出，當真空度達103托時(shí)出現拐點(diǎn)，拐點(diǎn)附近曲線(xiàn)變得平坦，擊穿電壓幾乎無(wú)變化。
當真空度和間隙距離相同時(shí)，其擊穿電壓則隨觸頭電極材料發(fā)生變化，電極材料機械強度高，熔點(diǎn)高時(shí)，真空間隙的擊穿電壓亦隨之提高。
