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真空断路器的基本原理-上海华通电器厂有限公司

发布时间:2020-03-10

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上海华通电器厂有限公司专注于低高压电器的生产、销售和服务,拥有一支研发、工艺、检试技术团队,主要生产交流接触器、小型断路器、塑料外壳式断路器、双电源自动转换开关、智能型框架式空气断路器、户内高压真空断路器等产品,通过ISO9001质量管理体系认证。华通带大家来了解一下真空断路器工作原理。

一、真空绝缘特性

真空具有非常强的绝缘特性。在真空断路器中,气体非常稀薄,气体分子的自由行进相对较大,相互碰撞的可能性很小。因此,碰撞不是导致真空间隙破裂的主要原因。在高强度电场的作用下,电极沉淀的金属颗粒是造成绝缘破坏的主要因素。

真空间隙中的绝缘强度不仅与间隙的大小和电场的均匀性有关,而且还受到电极材料的性质和表面状况的极大影响。在小距离间隙(2-3毫米)的情况下,真空间隙比高压空气和SF6气体具有更高的绝缘特性,这就是真空断路器的接触距离通常不大的原因。

电极材料对击穿电压的影响主要体现在材料的机械强度(拉伸强度)和金属材料的熔点上。拉伸强度和熔点越高,真空下电极的介电强度越高。

实验表明,真空度越高,气隙的击穿电压越高,但在10-4 Torr以上基本保持不变。因此,为了保持真空灭弧室的绝缘强度,真空度不应低至10-4 Torr。

二、真空中电弧的形成与熄灭

  真空电弧和我们以前学习的气体电弧放电现象有很大的差别,气体的游离现象不是产生电弧的主要因素,真空电弧放电是在触头电极蒸发出来的金属蒸汽中形成的。同时,开断电流的大小不同,电弧表现的特点也不同。我们一般把它分为小电流真空电弧和大电流真空电弧。

1、小电流真空电弧

  触头在真空中开断时,产生电流和能量十分集聚的阴极斑点,从阴极斑点上大量地蒸发金属蒸汽,其中的金属原子和带电质点的密度都很高,电弧就在其中燃烧。同时,弧柱内的金属蒸汽和带电质点不断地向外扩散,电极也不断的蒸发新的质点来补充。在电流过零时,电弧的能量减小,电极的温度下降,蒸发作用减少,弧柱内的质点密度降低,最后,在过零时阴极斑消失,电弧熄灭。

  有时,蒸发作用不能维持弧柱的扩散速度,电弧突然熄灭,发生截流现象。

2、大电流真空电弧

  在触头断开大的电流时,电弧的能量增大,阳极也严重发热,形成很强的集聚型的弧柱。同时,电动力的作用也明显了,因此,对于大电流真空电弧,触头间的磁场分布就对电弧的稳定性和熄弧性能有决定性的影响。如果电流太大,超过了极限开断电流,就会造成开断失败。此时,触头发热严重,电流过零以后仍然蒸发,介质恢复困难,不能断开电流。


三、断路器的结构和工作原理

  真空断路器的生产厂家比较多,型号也较繁杂。按使用条件分为户内和户外两种类型。主要由框架部分,灭弧室部分(真空泡),和操动机构部分组成。

  断路器本体部分由导电回路,绝缘系统,密封件和壳体组成。整体结构为三相共箱式。其中导电回路由进出线导电杆,进出线绝缘支座,导电夹,软连接与真空灭弧室连接而成。

  机构为电动储能,电动分合闸,同时具有手动功能。整个结构由合闸弹簧,储能系统,过流脱扣器,分合闸线圈,手动分合闸系统,辅助开关,储能指示等部件组成。

  工作原理

  真空断路器利用高真空中电流流过零点时,等离子体迅速扩散而熄灭电弧,完成切断电流的目的。

动作原理

  储能过程:当储能电机 14接通电源时,电机带动偏心轮转动,通过紧靠在偏心轮上的滚子10带动拐臂9及连板7摆动,推动储能棘爪6 摆动,使棘轮11 转动,当棘轮11 上的销与储能轴套32的板靠住以后,二者一起运动,使挂在储能轴套上32 上的合闸弹簧21 拉长。储能轴套32 由定位销13 固定,维持储能状态,同时,储能轴套32 上的拐臂推动行程开关5切断储能电机14 的电源,并且储能棘爪被抬起,与棘轮可靠脱离。



合闸操作过程:当机构接到合闸信号后(开关处于断开,已储能状态),合闸电磁铁 15 的铁心被吸向下运动,拉动定位件13 向逆时针方向转动,解除储能维持,合闸弹簧21 带动储能轴套32逆时针方向转动,其凸轮压动传动轴套 30,带动连板29及摇臂27 运动,使摇臂27 扣住半轴25,使机构处于合闸状态。此时,连锁装置28 锁住定位件,使定位牛不能逆时针方向转动,达到机构联销的目的,保证了机构在合闸位置不能合闸操作。



分闸操作过程:断路器合闸后,分闸电磁铁接到信号,铁芯吸合,分闸脱扣器 19 中的顶杆向上运动,使脱扣轴16 转动,带动顶杆18向上运动,顶动弯板26 并带动半轴25 向反时针方向转动。



半轴25 与摇臂27 解扣,在分闸弹簧的作用下,断路器完成分闸操作。

以上就是华通分享的真空断路器的工作原理,想要了解更多欢迎关注我司官网。

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