限流型斷路器原理

傳統(tǒng)低壓斷路器限流分?jǐn)嗟脑硎钱?dāng)故障發(fā)生時,觸頭快速打開產(chǎn)生電弧,相當(dāng)于在線路中串入一個迅速增長的電弧電阻，從而限制短路電流。這個迅速增長的電弧電阻，通常稱為“動態(tài)電弧電阻”。與一般的斷路器的滅弧室不同，低壓限流斷路器的滅弧室采用多個滅弧柵片。在開斷過程中，首先動觸頭和靜觸頭分開產(chǎn)生電弧，在電磁場和熱場,流場的作用下運動至滅弧柵片。當(dāng)電弧進入柵片后，因為被分成的多個短弧的近極壓降，使電弧電壓迅速上升，從而達(dá)到限流的目的。為了有較高的電弧電壓，限流斷路器滅弧室的柵片數(shù)比一般的斷路器要多,并且排列得更緊密。電弧電壓上升得越快，限流效果就越好，終極，電弧電壓超過電源電壓的值,使得電源電壓無法維持電弧，從而完成熄弧限流分?jǐn)唷?

所謂限流型斷路器是指當(dāng)短路電流還未到達(dá)單個周波的最大值之前斷路器就能夠執(zhí)行分?jǐn)嗖僮?，其特性類似熔斷器?

在IEC60947中把具有不可人為調(diào)節(jié)短路時間延遲參數(shù)的斷路器稱為使用類別A，反之稱為使用類別B。顯然，具有限流特性的斷路器都屬于使用類別A。

1)人工零點法

利用電弧去產(chǎn)生人工零點,使得弧隙中的電流為零,從而使電弧熄滅。

2)進步電弧靜態(tài)伏—安特性法

通常采用去離子?xùn)欧?、絕緣柵法、窄縫法及VJC法等。去離子?xùn)欧ň褪抢媒饘贃牌央娀》指畛扇舾蓚€互相串聯(lián)的短弧,利用短弧的壓降來進步電弧電壓而使電弧熄滅;絕緣柵法:即柵片是絕緣的,其作用是導(dǎo)出電弧的熱量,以進步電弧的弧柱壓,同時,柵片將電弧分割成若干段的短弧,每一柵片就是短弧的電極,同時產(chǎn)生很多個陽極壓降和陰極壓降,對直流電弧而言,利用近極處的電弧電壓降加弧柱的電壓降一起滅弧;窄縫法,通常采用多重窄縫,這樣,可以減少電弧進入上部窄縫的阻力,因而在驅(qū)動電弧運動的電磁力給定時,可以采用比單窄縫滅弧室更小的縫隙,一方面可將電弧直徑壓縮,使電弧同縫隙壁緊密接觸;另一方面,也使電弧面積增加,長度增長,這些都進一步加強了冷卻和去游離的作用,使電弧熄滅;VJC法主要是在電極的周圍籠蓋一定厚度的絕緣物或高電阻金屬材料,從而對電弧弧柱進行控制,以達(dá)到升高電弧電壓的目的。固體絕緣屏幕法是利用一固體絕緣屏幕快速插入到分?jǐn)喙收想娏鞯挠|頭中,使觸頭間燃燒的電弧被屏幕隔開而迅速熄滅。以上這些方法通常綜合使用,如VJC及多窄縫法,以取得更好的限流分?jǐn)嗟男Ч?

3)進步觸頭分?jǐn)嗨俣确?

通常利用巨大的斷開彈簧或其他加速裝置將觸頭拉開,或利用儲能的電容器對斥力線圈放電在鋁盤中感應(yīng)出渦流來產(chǎn)生巨大電動斥力,將動觸頭打開,與此同時,盡量加快脫扣器的動作及機構(gòu)的動作,以達(dá)到高速分?jǐn)嗟哪康?這樣,分離時所需時間越小,則限流作用就越大。在六十年代,電力電子器件就被引入到電器中。已有無觸頭的晶閘管斷路器、觸頭—晶閘管并聯(lián)的混合式斷路器在某些國家得到開發(fā)、并有一定程度的應(yīng)用,但因為電力電子器件存在導(dǎo)通壓降大造成的能耗高、分?jǐn)嚯娖鞑荒苄纬砷g隙絕緣間隔、過載能力差、工作參數(shù)缺乏相應(yīng)的各個電壓等級以及用度高,這些使其構(gòu)成的無觸點電器不能大量應(yīng)用。

當(dāng)然,無觸點電器本身具有操縱率高、開關(guān)速度快、控制功率小、噪音低、壽命長的特點,適合某些特殊的工作場合使用。在限流中,主要采用帶觸頭的混合式,如觸頭—晶閘管并聯(lián)的混合式斷路器,具有觸頭正常導(dǎo)通時壓降能耗小的特點,再利用電力電子器件的開斷時間短的特點,進一步縮短電流的開斷時間,從而實現(xiàn)限流分?jǐn)?。在斷路器設(shè)計中,使用電力電子器件,主要要考慮器件的電流和電壓的參數(shù)。早期使用晶閘管,但它不能自關(guān)斷,需要換流關(guān)斷,造成電器的體積增大。通常考慮自關(guān)斷的器件,如IGBT（絕緣柵雙極晶體管）,GTO（可關(guān)斷晶體管）等。