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断路器和空气有什么关系?

断路器和空气有什么关系?

时间:2022-01-11 18:38:12   来源:网络整理

打开家里的配电箱,我们可以看到里面有一排“电闸”

“电闸”这个名字很不专业,哪怕小区门口的五金店,都不会直接使用这个名字。他们一般会把它叫做“空开”,如果再细问,他们会告诉你这东西的全称,“空气开关”。

“啥?我们在空气中生活了这么多年,竟然不知道空气还有开关!”我身边脑回路的一个朋友,在次听到这个名字的时候,脱口而出了这句感慨。

但其实,“空气开关”是以灭弧介质为名的——这种开关以空气为灭弧介质,所以叫“空气”开关。这句定义中有三个词,需要拿出来详细解释一下:开关、灭弧、灭弧介质。

所谓空气开关,指的就是微型断路器。

微型断路器的符号是MCB,它的主触头两极之间用空气来隔绝。见下图:

由图中我们可以看出,MCB内部的两电极之间或者动静触头之间起到隔离和绝缘作用的是空气。

用空气来隔离和绝缘,即能节省材料,简化设计,安装使用也方便,一举三得。

当MCB处于打开状态时,它的动静触头之间的短距离叫做开距。开距是确保MCB在打开状态下具备电气隔离性能的保证因素之一。

一般开关电器开距的定义见下图:

我们看到,在电极间隙中充满了空气。用空气作电气隔离,效果如何呢?我们来看下图:

图中横坐标是气体压强p与电极间隙d的乘积pd,纵坐标就是击穿电压。

我们以pd=1时所对应的曲线纵坐标来看,发现空气的击穿电压,氮气次之,氢气差。

由此可见,空气还是很不错的。

我们从曲线中看到存在击穿电压的小值。

从击穿电压小值往左看,我们看到的是真空的气体介质击穿特性;从击穿电压小值往右看,我们看到的是高气压下的气体介质击穿特性。我们发现,不管是真空也好,或者高气压也好,击穿电压都会提高。

我们由此得到一个非常重要的结论:当开关电器用在高海拔地区时,只要海拔高度超过2000米,空气的击穿电压就会降低,并且由于空气稀薄因而电器的散热能力也降低,此时就必须考虑让开关电器降容使用。

所谓降容,指的就是降低它的额定电流值。

例如我们手上有一只额定电流为20A额定电压为230V的微型断路器MCB,我们把它用在海拔5000米处,则它的额定电流为0.90In=18A,而额定电压则为147V了。可见降容值还是挺大的。

看到有人把ACB框架断路器认为是空气开关,我们来简单讨论一下吧。

1)明确什么是开关?什么是断路器?

在GB14048.3《低压开关设备和控制设备 第3部分:隔离器、隔离开关、……》中对开关有明确的定义,如下:

我们看到,开关不具有分断短路电流的能力,它只能被动地承受短路电流的冲击。

短路电流的冲击包括热冲击和电动力冲击。因此,开关必定有两个参数,分别是额定短时耐受电流Icw和额定短路接通能力Icm,这两个参数对应于热稳定性和动稳定性。

断路器是开关的一种,因此断路器也具有上述这两个参数。

我们再来看看什么是断路器。在GB14048.2-2008《低压开关设备和控制设备 第2部分:断路器》中有如下定义:

也因此,对于断路器来说,它有三个重要参数与分断能力相对应。这三个参数分别是:额定短路分断能力、额定运行短路分断能力Ics、额定极限短路分断能力Icu。

显见,对于开关而言,它不可能具备这三个参数,因而开关绝不可能具有分断短路电流的能力。

开关是被动元件。当线路中出现短路电流时,开关只能被动地承受短路电流的冲击;

断路器是主动元件。当线路中出现短路电流时,断路器不但能承受短路电流的冲击,还能主动地分断短路电流。

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