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(hù)功能，能保護(hù)線路和電源的能力。它可用來(lái)分配電能，不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，對(duì)電源線路及電動(dòng)機(jī)等實(shí)行保護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)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(dāng)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?jǐn)喙收想娏骱笠话悴恍枰兏悴考?，所以獲得了廣泛的應(yīng)用。一旦房屋配線中的電流流量過(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(xiǎn)絲），家庭用電就會(huì)非常不方便，原因在于，僅僅是線路問(wèn)題和設(shè)備故障就可能會(huì)造成火災(zāi)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，目前我國(guó)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。 斷路器類型及其工作原理： 基本型： 最簡(jiǎn)單的電路保護(hù)裝置是保險(xiǎn)絲。保險(xiǎn)絲只是一根很細(xì)的導(dǎo)線，加上一個(gè)保護(hù)套之后接入電路。電路閉合后，所有電流必須流經(jīng)保險(xiǎn)絲——保險(xiǎn)絲處的電流與同一電路上其他各點(diǎn)的電流相同。設(shè)計(jì)這種保險(xiǎn)絲，是為了讓它在溫度達(dá)到某一水平時(shí)能夠熔斷。燒毀保險(xiǎn)絲可以造成開(kāi)路，從而防止過(guò)量電流破壞房屋配線。 保險(xiǎn)絲的問(wèn)題是，它只能發(fā)揮一次作用。每當(dāng)保險(xiǎn)絲被燒斷后，就必須換一個(gè)新的。斷路器能起到與保險(xiǎn)絲相同的作用，卻可以反復(fù)使用。 只要電流達(dá)到危險(xiǎn)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(duì)地絕緣由支持絕緣子承受，一旦真空斷路器所連接的線路發(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，則有電母線的對(duì)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(duì)觸子間的真空絕緣間隙要耐受各種恢復(fù)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(jí)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(duì)壓力低于一個(gè)大氣壓的氣體稀薄的空間，稱為真空空間，真空度越高即空間內(nèi)氣體壓強(qiáng)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(nèi)部的真空度要達(dá)10-4托是指滅弧室內(nèi)的氣體壓強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度。其擊穿機(jī)理至今還不清楚，因?yàn)檎婵諟缁∈覂?nèi)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(nèi)，發(fā)生碰撞的機(jī)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"形曲線是實(shí)驗(yàn)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(shù)（間隙<5mm時(shí)a=1,>5mm時(shí)，a=0。5）

由派森定理的"V"形關(guān)系曲線中看出，當(dāng)真空度達(dá)103托時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn)，拐點(diǎn)四周曲線變得平坦，擊穿電壓幾乎無(wú)變化。

當(dāng)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(jī)械強(qiáng)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(jī)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(nèi)，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)擊穿又是客觀存在，于是就有種解釋真空絕緣會(huì)破壞的機(jī)理，場(chǎng)致發(fā)射引起擊穿，微塊引起擊穿和微放電導(dǎo)致?lián)舸?/p>

場(chǎng)致發(fā)射論對(duì)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(xù)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(dǎo)致間隙擊穿。

聞名的FowlerandNoraheim場(chǎng)發(fā)射電流I表達(dá)式為：

I=AE2e-B/E

式中 E------電場(chǎng)強(qiáng)度；

A------常數(shù)，與發(fā)射點(diǎn)的面積有關(guān)；

B------常數(shù)，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(rèn)為真空間隙擊穿是由場(chǎng)致發(fā)射引起的，但在長(zhǎng)間隙及連續(xù)加壓與長(zhǎng)脈沖電壓下，有的學(xué)者認(rèn)為真空的擊穿尚存在其它機(jī)理：

(1)陰極引起的擊穿；在強(qiáng)電場(chǎng)下，由于場(chǎng)發(fā)射電流的焦耳發(fā)熱效應(yīng)，使陰極表面突出物的溫度升高，當(dāng)溫度達(dá)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(shù)和間隙距離有關(guān)。

微塊引起擊穿的解釋

假設(shè)在電極表面附著較輕松的微塊，在電場(chǎng)作用下，微塊脫落而且加速，這微塊撞擊對(duì)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(dǎo)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(xiàn)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(jī)理表明，真空電極的材料與電極的表面狀況對(duì)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(dāng)動(dòng)、靜觸頭在操作機(jī)構(gòu)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(shè)計(jì)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方向快速運(yùn)動(dòng)，在金屬圓筒（屏蔽罩）上凝結(jié)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(qiáng)度又迅速恢復(fù)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(yīng)用較為普及。 真空斷路器是3~10kV,50Hz三相交流系統(tǒng)中的戶內(nèi)配電裝置，可供工礦企業(yè)、發(fā)電廠、變電站中作為電器設(shè)備的保護(hù)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(hù)高壓電氣設(shè)備用。

4.真空斷路器的結(jié)構(gòu)和工作原理如何

答：結(jié)構(gòu)主要有導(dǎo)電部分、真空滅弧室、絕緣部分、傳動(dòng)部分、框架和操動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。真空滅弧室主要有動(dòng)靜觸頭、屏蔽罩、動(dòng)靜導(dǎo)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(yīng)整個(gè)調(diào)換。

工作原理是：

⑴合閘過(guò)程 當(dāng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的合閘線圈通電，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(dǎo)電桿運(yùn)動(dòng)，將斷路器合閘。

⑵分閘過(guò)程 當(dāng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)的分閘線圈通電，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?jǐn)唷?/p>

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(dāng)驅(qū)動(dòng)電弧（對(duì)于大容量的真空斷路器為縱向磁場(chǎng)），使電弧高速旋轉(zhuǎn)，避面觸頭過(guò)熱。

5.塑殼斷路器基本知識(shí)介紹

【導(dǎo)讀】斷路器大家都了解，也都見(jiàn)到過(guò)，甚至有一些朋友專門(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(shì)。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(yīng)該是相當(dāng)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(duì)于這種塑殼斷路器我們不用解釋過(guò)多的定義，因?yàn)樗彩菙嗦菲鳟?dāng)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?cè)谑褂眠@類型的斷路器的時(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(nèi)。還要保障使用環(huán)境的空氣溫度在24小時(shí)內(nèi)，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(yīng)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(duì)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(xiàn)凝露的狀況。

最后對(duì)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?jǐn)噙€有對(duì)額定電流承載的作用。此外它還可以在出現(xiàn)超負(fù)荷運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，利用斷路的方式來(lái)保護(hù)其他的電器。它具有很好的分?jǐn)嗄芰?，還具有很強(qiáng)的限流特性。

斷路器

我們?cè)賮?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，換句話說(shuō)它采用塑料的絕緣體當(dāng)外殼，可以有效的隔離相應(yīng)的導(dǎo)體間的金屬部分。另外該類型的斷路器一般的情況下具有熱磁跳脫模塊，而對(duì)于大型號(hào)該類型斷路器而言，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(yīng)的靜觸頭周邊絕緣物會(huì)氣化，可以冷卻滅弧。這類型的斷路器滅弧室是利用一種金屬柵片的結(jié)構(gòu)，相對(duì)于觸頭的系統(tǒng)還具備斥力限流的裝置，這種設(shè)計(jì)的方案使斷路器的分?jǐn)嘁约跋蘖髂芰Υ蟠笤鰪?qiáng)。另外我們還值得一提的就是這種斷路器具有復(fù)式的脫扣器。

斷路器

怎么樣？對(duì)于這種塑殼斷路器是不是有了一點(diǎn)新的認(rèn)識(shí)了？對(duì)于該種類的斷路器來(lái)說(shuō)，有的時(shí)候人們會(huì)叫它裝置式的斷路器，這是因?yàn)樵摂嗦菲骼锩娴乃辛慵话愣紩?huì)被密封在外殼里面。相對(duì)于輔助觸點(diǎn)還有欠電壓脫扣器甚至是分勵(lì)脫扣器這些零件都是模塊化的。其結(jié)構(gòu)的緊湊性也導(dǎo)致了該類型器件不能檢修。

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(duì)地絕緣由支持絕緣子承受，一旦真空斷路器所連接的線路發(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，則有電母線的對(duì)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(duì)觸子間的真空絕緣間隙要耐受各種恢復(fù)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(jí)發(fā)展的主要研究課題。真空度的表示方式絕對(duì)壓力低于一個(gè)大氣壓的氣體稀薄的空間，稱為真空空間，真空度越高即空間內(nèi)氣體壓強(qiáng)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(nèi)部的真空度要達(dá)10-4托是指滅弧室內(nèi)的氣體壓強(qiáng)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(qiáng)度與氣體壓力之間的關(guān)系。 表示派森定理的關(guān)系曲線呈"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(qiáng)度。

其擊穿機(jī)理至今還不清楚，因?yàn)檎婵諟缁∈覂?nèi)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(nèi)，發(fā)生碰撞的機(jī)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"形曲線是實(shí)驗(yàn)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(shù)（間隙5mm時(shí)，a=0。5）由派森定理的"V"形關(guān)系曲線中看出，當(dāng)真空度達(dá)103托時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn)，拐點(diǎn)附近曲線變得平坦，擊穿電壓幾乎無(wú)變化。

當(dāng)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(jī)械強(qiáng)度高，熔點(diǎn)高時(shí)，真空間隙的擊穿電壓亦隨之提高。