低压电器讲稿-触头与灭弧系统

第四章触头与灭弧系统第一节概述触头与灭弧系统是开关电器的重要组成部分触头工作分为四种情况•分断状态•闭合状态•闭合过程•分断过程第一节概述触头与灭弧系统设计依据•负载电路的电压、电流、功率因数或时间常数•分断与闭合能力•负载工作制•电路的固有振荡频率与振幅系数•电寿命与机械寿命第二节闭合工作的触头接触电阻（表4-1、4-2）接触力•与可承载的电流有关，与结构及散热情况有关不应超过材料的屈服极限•长期闭合工作的可动连接接触压力按表4-4选择•电流密度按表4-5选择•不同接触形式单位电流接触力按表4-6选择第三节载流情况下触头的闭合触头弹跳的过程第四节载流情况下触头的分断均质触头材料的金属蒸发对弧根的影响燃弧时电弧在触头表面形成若干个弧根，弧根区域中形成一个深池，触头材料由熔池蒸发，对触头产生严重的烧损第四节载流情况下触头的分断非均质触头材料上金属的蒸发促使弧根稳定沸点高的材料形成骨架，在弧根区域银先熔化沸腾，蒸发出来的银蒸气对骨架起冷却作用，包围弧柱，促使弧根停留在原处，减少金属蒸发而产生的磨损第四节载流情况下触头的分断触头分断产生电弧，尽快将电弧引至引弧角第五节触头参数的选择与计算直流开关电器触头开距据临界灭弧电流来选择曲线1：自由电弧曲线2：有磁吹及有灭弧室区域1：随电流增加燃弧时间增长区域2：与1相反临界电流有磁吹：5-10A无磁吹：20-70A第五节触头参数的选择与计算直流电弧熄灭时的长度计算公式cmpcUInnlmnnnk102.0101式中：---开断电流---系数，不同气体时系数见表4-90Imnc..第五节触头参数的选择与计算直流接触器第五节触头参数的选择与计算小电流：开距增大，燃弧时间减少（弧根在窄缝中运动受限）大电流：开距增大，燃弧时间增加（降低电弧运动速度）第五节触头参数的选择与计算交流电器灭弧时间不超过0.1S220V时无临界电流区380V后与直流时一样第五节触头参数的选择与计算触头选择与计算步骤•开距确定•根据开关用途与通断电流大小选择触头材料•由触头材料性能查出选用材料的熔化温度,计算触头接触电压•根据计算得出的接触电压与闭合工作电流,计算接触电阻•由接触电阻经验公式计算所需接触力F(设计时也可按经验值选择接触力)第六节灭弧装置绝缘材料灭弧室第六节灭弧装置绝缘材料灭弧室第六节灭弧装置栅片灭弧室第六节灭弧装置栅片灭弧室第六节灭弧装置栅片灭弧室第六节灭弧装置中小容量断路器栅片灭弧室第六节灭弧装置大容量断路器第六节灭弧装置大容量断路器第七节灭弧系统的计算低压直流电器灭弧装置的设计低压直流电器熄弧方式分类A自然灭弧机械运动或电动力将电弧拉长B强制灭弧一般为磁吹（运用外加磁场增加电弧运动速度）低压直流电器灭弧装置的设计在触头间隙中产生外加磁场的方法1）串联磁吹线圈优点：线圈与主触头串联对熄灭大电流电弧有利缺点：对熄灭小电流电弧不利为此，需增加线圈匝数，串联又增加线径导致耗铜多2IFIBFI低压直流电器灭弧装置的设计在触头间隙中产生外加磁场的方法2）并联磁吹线圈优点：线圈接于电源电压一定，B与线圈R与N有关，而与电弧电流无关，故与串联磁吹相比，对熄灭小电流电弧有利，线径小，N少，故耗铜少缺点：极性固定，主回路或磁吹线圈接反，导致反吹灭弧不可靠线圈与主回路绝缘，受电弧影响，绝缘老化，结构性差FIIFFBU低压直流电器灭弧装置的设计在触头间隙中产生外加磁场的方法2）永久磁铁优点：节铜、节能，无绝缘问题，B与U、I无关缺点：受外界磁场、温度及振动而退磁，须进行稳磁处理至于极性可设计成无极性永磁磁铁灭弧装置低压直流电器灭弧装置的设计直流灭弧装置的设计已知条件：电源电压分断电流1）初定磁吹线圈匝数、夹板之间距离等结构参数夹板距离(Δ)触头宽度+灭弧室壁厚对于直流接触器:线圈分N、IcmAH/240低压直流电器灭弧装置的设计2）计算电弧电流在范围,5-6个电流值的弧隙磁场强度3）按宽缝情况计算不同电弧电流时,电弧运动速度cmANIHh/scmHHIvhh/4.012.41323.02分I0低压直流电器灭弧装置的设计4）计算电弧直径5）初定灭弧室尺寸A:缝宽宽缝灭弧室:窄缝灭弧室:cmvIdhhh2012.1hfdhfdf低压直流电器灭弧装置的设计5）初定灭弧室尺寸B:初定电弧长度U—触头断开时所承受的电压--电弧电压纵向梯度(V/cm)cmEUlhh24hE低压直流电器灭弧装置的设计6）计算灭弧室的电弧电压7）作电弧静态伏安特性及电路伏安特性5—6个:作出静伏安特性:电路伏安特性hhUI~VIvIIlUhhfhhhh323237.0312.0920~IUN低压直流电器灭弧装置的设计8）确定灭弧室尺寸两特性无交点,电弧熄灭两特性有交点,则增加重算两者相切,此时电弧长度为临界长度灭弧室周界长度临界长度电弧不至于吹出灭弧室外hUhl低压直流电器灭弧装置的设计9）若选用窄缝灭弧室其余同上VIvIIlUfhhfhhhh322432107312.092scmHIvfhfh/106低压交流电器灭弧装置的设计小电流交流电器一般不加灭弧装置,而利用双断点或四断点来提高介质恢复强度电流较大时,需采用灭弧装置来迅速灭弧常用有:金属栅片式灭弧室多纵缝灭弧室真空灭弧室金属栅片式灭弧室的设计原理利用交流电弧过零时的近阴极效应灭弧金属栅片灭弧室介质恢复强度特性在电弧电流过零后300μS以内tKUUjfjfojf金属栅片式灭弧室的设计短弧段数的确定1)交流电弧电流过零瞬时,工频恢复电压值用三极电器分断三相电路,若电源中性点与负载中性点一点接地:两点均接地:用两极电器分断单相电路:sin2UkUxgo5.1xk3.1xk866.0xk金属栅片式灭弧室的设计短弧段数的确定2)恢复电压国标:电路固有振荡频率:恢复电路的振幅系数:600102tUfUghf%1020008.02.00UIf05.01.1金属栅片式灭弧室的设计短弧段数的确定3)交流电弧熄灭条件4)选取适当短弧数作图,若处处高于则电弧熄灭否则增加短弧段数thftjfUUjfUhfU