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低压断路器分类及结构分析(2)

低压断路器的结构分析

    断路器结构主要由如下四部分组成。

    1.传感元件

    传感元件又称感受元件(如过电流脱扣器,欠电压脱扣器,分励脱扣器等),能感受到电路中的异常情况和操作人员的命令,或其他继电保护系统的信号,通过传递元件使执行元件动作。传感元件有许多类型,其动作原理不同。

    (1)热双金属脱扣器

    热双金属脱扣器是一种反时限保护特性的脱扣器,主要感受过载电流的大小,利用该电流通过热双金属片使得双金属片弯曲而动作。通过热双金属片的电流越大,它的弯曲变形越快越大,脱扣器的动作时间越短。

    (2)电磁式脱扣器

    电磁式脱扣器由电流线圈、铁芯、衔铁和反力弹簧构成。当过电流通过电流线圈时,衔铁上产生的电磁力足以克服反力弹簧的弹簧力而吸向铁芯,产生瞬时动作。改变弹簧力的大小可以改变动作电流值,多用于大短路电流的保护,如果采用阻尼装置(油阻尼器或钟表延时机构)配合,亦可得到延时动作。

    分励脱扣器也是一种电磁式脱扣器,它由电压线圈、铁芯、衔铁和反力弹簧构成,由控制电源供电。它可以按照操作人员的命令或继电保护信号使得分励脱扣器动作,从而使断路器断开。一台断路器可以安装一个或两个分励脱扣器,以满足控制的需要。

    欠压脱扣器也是一种电磁式脱扣器,可感受电源电压的变化。当电源电压正常(额定电压)时,衔铁处于吸合状态。当电源电压降到某一数值时(通常为额定电压的35%至75%),欠电压脱扣器的衔铁吸合力不足,在反力弹簧的作用下,衔铁被释放从而使断路器分断。

    (3)电子式脱扣器

    电子式脱扣器由传感器、电子电路和脱扣执行机构组成。电子式脱扣器可方便地获得长延时、短延时、瞬时保护特性和接地保护等,具有明显的优势,同时发展迅速。

    电子式脱扣器的传感器为电流互感器,装在断路器的主电路中,经过适当的电流比反映主电流的变化。互感器有两种形式,其一为带铁芯速饱和互感器,它的二次输出可作为电子电路的工作电源,其低电流区域线性度较好,也可用作采集电流信号的变化。其二为无铁芯的空心互感器,线性度好,主要作为信号采集。为了提高脱扣器的可靠性和精确度,可同时采用两种互感器来组成采样电路,现代智能型断路器就采用这种方式。

    电子式脱扣器的脱扣执行机构,可用分励脱扣器、欠压脱扣器或磁通变换器来组成。

    采用分励脱扣器的工作原理:电子电路的最终触发信号送至分励脱扣器,使分励脱扣器吸合,从而使断路器分断。同样采用欠压脱扣器的是电子电路的最终触发信号送至欠压脱扣器,将欠压脱扣器短接,使欠压脱扣器动作从而分断断路器。这两种方式的优点是结构简单,通用性强;缺点是电子电路要提供较大的功率,且动作速度较慢,在老产品中较多采用。在新型智能断路器中,则采用磁通变换器做脱扣执行机构,其消耗功率小,动作速度快,体积重量也小,工作可靠。

    所谓磁通变换器,是一种类似于极化继电器工作原理的电磁系统。当断路器处于正常合闸位置时,磁通变换器的铁芯被永久磁钢的吸力吸住。当出现过电流时,通过传感器至微处理器处理过的信号使线圈有电流流过,提供一个反向磁通,抵消了永久磁钢的吸力,铁芯在反作用弹簧作用下弹出,推动机构的脱扣从而分断断路器。由于造成反向磁通的电流极小,因而脱扣所需功率很小。

    2.脱扣执行元件

    脱扣执行元件包括主触头和灭弧室,辅助触头也是一种执行元件。触头执行接通和分断电路的任务,灭弧室配合触头动作,帮助熄灭触头分断时产生的电弧。触头系统有很多种类型,如单断点触头、双断点触头(桥式触头、旋转触头)、单片触头、并联触头,以及对接触头和插入式触头,具体情况具体分析。灭弧室有栅片式和窄缝式等。交流断路器多用栅片式,直流断路器多用窄缝式。

    3.传递元件

    承担力的传递和变换的部件,包括传动机构、自由脱扣机构、主轴、牵引杆等。传动机构将人力或电力转换为合闸力,使断路器合闸。主轴将三相或三相加N相触头一道闭合或分断。自由脱扣机构是低压断路器的一种特有性能,将传动机构和触头系统之间的联系变为柔性联系。当自由脱扣机构再扣时,传动机构特别是手动传动机构能直接带动触头系统闭合;当自由脱扣机构脱扣时,则解脱了传动机构与触头系统之间的联系,这时传动机构不能带动触头系统闭合。

    4.其他附件

    构成一台完整的断路器,还可有许多附件,比如辅助触头、二次接线端子、OK指示、隔板等以供用户选择。

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