有人說空氣開關送電時,閘刀送的速度快會燒開關後面的元器件,理論依據是什麼?

電,空氣開關


首先要更正一下題主的描述錯誤之處:

1)斷路器(空氣開關)中並沒有什麼閘刀,只有內部導電體和觸頭;

2)斷路器合閘速度與手操作速度無關。

對於斷路器觸頭在閉合過程會發生兩種情況:

第一個情況:觸頭彈跳

動觸頭以初速度V0向靜觸頭運動,並撞擊在靜觸頭上,接著反彈,然後再以小於V0的速度再次撞擊到靜觸頭上。幾次過後,動。靜觸頭閉合。

在此過程中,會造成觸頭材料的變形,甚至出現凹坑。

第一種情況決定了斷路器觸頭系統的機械壽命。

第二個情況:觸頭燒蝕熔焊

觸頭的每次觸頭分離,都伴隨著電弧燒蝕,只是燒蝕沒有觸頭開斷時這麼嚴重。觸頭燒蝕會造成材料熔融,甚至發生輕微熔焊。

這兩種情況都與觸頭閉合速度和時間相關,所以觸頭的閉合速度和時間必須滿足一定的設計要求。

因此斷路器的閉合過程是通過四連桿機構實現的,觸頭的閉合速度和時間與人手的動作無關!

斷路器內部有儲能彈簧。通過手動操作合閘使得儲能彈簧壓縮,然後由儲能彈簧驅動合閘機構讓動靜觸頭閉合。

由此可見,題主的兩個假設(閘刀假設和速度假設)都是錯的。

下圖是ABB的微型斷路器,也即空氣開關的結構:

我們看到它內部沒有任何閘刀。

現在我們來回答題主的正文:

我們知道,配電線路中的負載絕大多數是阻性負載和感性負載。

對於阻性負載,它的電壓與電流同相位,即:

i_R=U/R ,

對於感性負載,它的電流滯後電壓90度,即:

U_L=-LdI/dt ,

注意這裡的dI/dt,它表明,送電伊始時,電流對時間的變化很大,也即dI/dt很大。所以,感性負載的電感量越大,電感的反向電動勢U_L 也就越大。這種電壓叫做感性負載的合閘過電壓。

過電壓可達電源電壓的幾倍到幾十倍。

我們來看下圖:

由於感性負載的過電壓一般在半個周波以內,因此電源電壓可以按直流電壓來考慮。

由上圖,忽略電源內阻和線路電阻,我們可以得到下式:

U=U_{h} +Lfrac{dI}{dt} +IR ,

等號左邊是電源電壓U,右邊第一項是斷路器觸頭間的電弧電壓,第二項是電感負載產生的過電壓,第三項是電阻上的電壓。

當斷路器閉合後(見右上圖),右邊第一項等於零。當電流恆定時,忽略電感的線圈電阻,則電阻負載上的電壓就等於電源電壓;當電流突變時,特別是送電伊始或者斷路器開斷時,電感上就會產生過電壓。

過電壓與電感量成正比,與電流對時間的變化率也成正比。

不過,斷路器閉合時的過電壓與斷路器開斷時的過電壓相比,後者的強度要大許多。也因此,人們更加關注的是斷路器開斷時的過電壓。

右下圖就是斷路器開斷時產生電弧的狀態。

請大家注意到一個很有趣的現象:如果斷路器開斷後觸頭間電流突然降到零,則電感上產生的反向電動勢很大,過電壓自然也就很高。但如果觸頭間因為有電弧電流的原因,電流下降的不是特別大,則電感上產生的反向電動勢自然也不是很大,過電壓的幅值也相應地降低很多。

看來,電弧並不是完全沒有益處的,它居然還能起到限制過電壓的作用。沒想到吧?!


接著老帕的說。

你被忽悠了。

這是空氣開關:

手扳動的是儲能彈簧,彈簧行程夠了後,彈簧帶動觸點迅速動作,並且壓制觸點彈跳。和手的快慢沒關係。

這是閘刀:

這個就全靠你手控制了。但是也要求分合要快。你慢慢合閘試試,後面接個燈泡就好,接電機會出事。在即將接通的時候,會有火花,會有啪啪聲,燈泡會閃,你覺得這樣對燈泡好么?


提一個和題主描述比較相似的,在電動汽車上一般會有一個繼電器稱作 Accumulator Isolation Relays (AIRs) 一般用來隔離電池組的電壓。 正常情況下是沒有問題的, 但是在繼電器開關的時候,因為電路上的電容,可能產生一個非常高的電流,有時會直接把 AIR 的觸點直接焊到一起。 解決方法也不是靠減慢速度,(畢竟繼電器的速度是沒辦法控制的) 而是靠在AIRs動作前幾秒前先加一個電阻把電容充到一定的電壓。斷開之後同樣把電阻連進去讓電容放電。 這個動作被稱作Pre-Charge/Discharge。


斷路器裡面,合閘快慢與人力有關的產品是有的,比如DW16產品


說反了。


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