【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 主要具有特殊的結(jié)構(gòu)觸頭這是它與其它種類(lèi)的斷路器有著巨大差異的地方，當(dāng)電路在工作的時(shí)候，如果流入它的是短路電流時(shí)候，這個(gè)時(shí)候觸頭在電動(dòng)力的作用之下會(huì)分開(kāi)并且同時(shí)會(huì)產(chǎn)生電弧，我們?cè)谶@個(gè)時(shí)候可以利用電弧產(chǎn)生的電阻來(lái)使得斷路電流的快速增長(zhǎng)，限流式斷路器和普通的斷路器相比較最大的特點(diǎn)是它具有強(qiáng)大的開(kāi)通斷開(kāi)的能力，并且能夠使得使得短路電流對(duì)需要保 護(hù)的線路有著電動(dòng)力熱效應(yīng)的作用。 如果按照使用用途我們一般把區(qū)分開(kāi)來(lái)按照以下三種方式來(lái)區(qū)分 :導(dǎo)線保護(hù)用斷路器 ,它主要用在家用電器以及照明線路當(dāng)中 ； 配電用斷路器，主要用在電路過(guò)載、短路、欠電壓保護(hù)但主要還是用在低壓配電系統(tǒng)中； 電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器中，主要是用來(lái)保護(hù)操作電動(dòng)機(jī)； 漏電保護(hù)斷路器，主要是用來(lái)防漏電，保護(hù)人在操作過(guò)程中安全。 第 1 章 緒論 3 圖 12 低壓斷路器工作原理圖 1— 主觸點(diǎn)頭； 2— 鎖鍵頭； 3— 搭鉤（代表自由脫扣機(jī)構(gòu)）； 4— 轉(zhuǎn)軸； 5— 杠桿； 6— 復(fù)位彈簧； 7— 過(guò)電流脫扣器； 8— 欠壓脫扣器； 9,10— 銜鐵； 11— 彈簧； 12— 熱脫扣器雙金屬片； 13— 熱脫扣器熱元件； 14— 分勵(lì)脫扣器； 15— 按鈕 低壓斷路器種類(lèi)有多種多樣，大多數(shù)都有主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)、滅弧裝置、以及各種脫扣裝置，以及過(guò)電流、分勵(lì)和熱脫扣器、動(dòng)作機(jī)構(gòu)以及松開(kāi)脫扣構(gòu)件等各個(gè)部件構(gòu)成。其構(gòu)造原理如圖 12 所示 。 在途中低壓斷路器的電源是和欠壓脫扣器的線圈并聯(lián)在一起的，這樣就會(huì)使得當(dāng)電路出現(xiàn)欠電壓或者零電壓的時(shí)候任一情形的時(shí)候，能夠?qū)﹄娐菲鸨Ｗo(hù)作用。斷路器中常開(kāi)的的觸頭在當(dāng)電源電壓正常工作的時(shí)候可以緊閉，而當(dāng)電磁鐵的線圈部分因此而得到通 電，就會(huì)產(chǎn)生一定的吸力，這樣就能把銜鐵部分帶動(dòng)，主觸頭可以保持在閉合的狀態(tài)上，斷路器也可以處在工作狀態(tài)中。斷路器大部分都具有短路時(shí)自動(dòng)鎖定的功能，這樣就可以防止發(fā)生斷路器處在事故的時(shí)候但是并沒(méi)有革除的情勢(shì)下合閘。而當(dāng)電路出現(xiàn)短路的時(shí)，又可以讓斷路器能夠被脫扣器隔斷，在斷路器達(dá)到復(fù)位之前，不能進(jìn)行合閘斷路器，以免發(fā)生事故。 低壓斷路器的種類(lèi)有著多種多樣的形式，如果我們就使用的類(lèi)別上面，以及它的構(gòu)造形式上、和操作的使用方法上面等進(jìn)行分類(lèi)，以下我們就對(duì)常見(jiàn)的類(lèi)型展開(kāi)描訴。 （ 1）按構(gòu)造的形式來(lái)分， 我們把它分為萬(wàn)能式、塑料外殼式、以及小型模數(shù)式。 （ 2）萬(wàn)能式低壓斷路器，又可以稱之為敞開(kāi)式低壓斷路器，由于它有著絕緣襯底的框架結(jié)構(gòu)的獨(dú)特底座，能夠把各個(gè)的構(gòu)建組裝在一個(gè)模塊當(dāng)中，同時(shí)他也是可用在配電網(wǎng)絡(luò)中的保護(hù)。一般主要的代表類(lèi)型有 DW DW15 這兩種系列。 第 1 章 緒論 4 （ 3）限流斷路器。利用它對(duì)短路電流能夠產(chǎn)生很大的的吸力，可以使得觸點(diǎn)快速斷開(kāi)和閉合，這就能夠在在交流短路電流達(dá)到峰值就提早把把故障電路切斷，因此限流斷路器廣泛用在短路電流相當(dāng)大的電路中。這種斷路器主要型號(hào)有 DZX DWX15 兩 種系列。 （ 4）裝置式低壓斷路器。它是用絕緣材料制成的一種封閉型外殼將所有的組件組裝在一起，主要用在配電網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)以及電動(dòng)機(jī)、照明電路器件中。 現(xiàn)當(dāng)今斷路器整體發(fā)展越來(lái)越趨向于程序化、簡(jiǎn)單化、并且這些斷路器的適用范圍廣、可以做到通信化、智能化和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)，它所設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)場(chǎng)總線是在技術(shù)上是用著相同的標(biāo)準(zhǔn)的，因此相互之間可以互為參考。 低壓斷路器的主要構(gòu)成 低壓斷路器通常由各種各樣的觸頭、以及各式各樣樣的脫扣器、電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)、以及能夠運(yùn)用釋能電磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)手柄和加上手柄閉鎖裝置等構(gòu)成。 低壓斷 路器的選擇以及參數(shù)選取 當(dāng)我們?cè)陔娐分惺褂脭嗦菲鞯臅r(shí)候同時(shí)應(yīng)該注意一下斷路器的選擇問(wèn)題： （ 1） 斷路器的額定電流和額定電壓應(yīng)該大于或者即是線路、以及器件之間的正常工作電壓和電流問(wèn)題。 （ 2）過(guò)電流脫扣器的額定電流大于或者即是線路的最大負(fù)載電流。 （ 3）斷路器工作時(shí)的極限分?jǐn)嗄芰?yīng)該大于或者等于電路最大短路電流。 （ 4）欠壓脫扣器的額定電壓等于線路的額定電壓。 1. 斷路器額定電流 額定電流 In，指能在脫扣器中可以在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)流過(guò)斷路器的最大的電流 Im。 2. 過(guò)電流脫扣器額定電流 過(guò)電流脫扣器的動(dòng)作電流整定值一般是恒定的，但也可以人為進(jìn)行調(diào)整變化的，通常我們使用旋鈕或調(diào)節(jié)杠桿進(jìn)行調(diào)節(jié)。 欠壓脫扣器是斷路器上的主要的保護(hù)性元器件，它能夠在電源電壓發(fā)生變化時(shí)候斷開(kāi)電路從而對(duì)電路起到保護(hù)作用，避免因?yàn)榍冯妷簩?duì)負(fù)載電器或電氣設(shè)備產(chǎn)生不必要的損害。定理是當(dāng)電源電壓高于欠壓脫扣器 額定電壓的 70% 時(shí)，能確認(rèn)使得斷路器正常工作；當(dāng)電源電壓下降到欠壓脫扣器額定電壓的 30%～ 70%時(shí)，能使斷路器脫扣；當(dāng)電源電壓低于欠壓脫扣器額定電壓的 30%時(shí)，能保證斷路器不合 閘。從而能夠保護(hù)電路 中實(shí)現(xiàn)電源電壓在出現(xiàn)電壓下降過(guò)大的時(shí)候，能自動(dòng)斷開(kāi)斷路器切斷電源。 在目前市場(chǎng)上的欠壓脫扣器所占有的空間相對(duì)而言還是相當(dāng)?shù)拇螅?脫扣器我們可以 第 1 章 緒論 5 把它認(rèn)為是斷路器的控制器，它是屬于斷路器的一個(gè)分支，在早期的的時(shí)候脫扣器主要用的機(jī)械式，但是隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)高性能的脫扣器要求也越來(lái)越高，從而激發(fā)了現(xiàn)在現(xiàn)在的脫扣器上功能越來(lái)越多，種類(lèi)也是越來(lái)越多，甚至有些脫扣其都可以和單片機(jī)連在一起了，然后單片機(jī)來(lái)控制，這樣同時(shí)也增強(qiáng)其精確度，通過(guò)編程的方法來(lái)控制脫扣器顯得非常智能。而且各個(gè)元件越 來(lái)越小，現(xiàn)在很多的新型單片機(jī)做得也越來(lái)越小?？偠灾?，脫扣器越來(lái)越智能同時(shí)體積也越來(lái)越朝著小型化發(fā)展， 由于執(zhí)行部件發(fā)生故障的概率比較小，那么欠壓脫扣器的性能，大多數(shù)情況下都是由測(cè)控電路來(lái)決定的，因?yàn)殡姶旁陨砭哂凶詮?fù)位脫扣的功能，而且它仍然被廣泛的應(yīng)用在斷路器上面，并且它的可靠性的大大提高、但是體積卻大大縮小、并且價(jià)格的低廉是未來(lái)總的趨勢(shì)。 第 2 章 分勵(lì)脫扣器的現(xiàn)狀與改進(jìn) 6 第 2 章 分勵(lì)脫扣器的現(xiàn)狀與改進(jìn) 欠壓脫扣器作為低壓斷路器中一個(gè)主要的關(guān)鍵元件，在我國(guó) 文件中對(duì)脫扣器標(biāo)準(zhǔn)有如下規(guī)定。 主要的型式 （ 1）分勵(lì)脫扣器； （ 2）過(guò)電流脫扣器； a 瞬時(shí)脫扣； b 定時(shí)限脫扣； c 反時(shí)限脫扣： —— 與先前的負(fù)載無(wú)關(guān)； —— 與先前的負(fù)載有關(guān)（熱式）。 （ 3）欠壓脫扣器（切斷）； （ 4）其他脫扣器。 特征 (1）分勵(lì)、欠壓脫扣器（切斷）： —— 額定控制電路電壓（ Uc）； —— 電流種類(lèi)； —— 額定功率（ AC）。 (2）過(guò)電流脫扣器： —— 額定電流（ In）； —— 額定頻率（ AC）； —— 電流值的整定（包括整定區(qū)間）； —— 時(shí)間值的整定（包括整定區(qū)間）。 過(guò)電流式的額定電流，指的是我們?cè)趯?shí)驗(yàn)狀態(tài)下能夠接受的最大電流整定值的電流在此條件下，溫升規(guī)定值。 斷路器自身有著調(diào)脫扣裝置，其電壓的設(shè)定值（滿足電流的設(shè)定值）應(yīng)在表盤(pán)上的刻度上進(jìn)行必要的指示。此標(biāo)志能夠用安培數(shù)或者電流倍數(shù)的值在脫扣器上進(jìn)行明確的標(biāo)示清楚，當(dāng)過(guò)載脫扣器的動(dòng)作特性滿足我們所需的設(shè)計(jì)要求的時(shí)候，此時(shí)在標(biāo)上其額定電流。 第 2 章 分勵(lì)脫扣器的現(xiàn)狀與改進(jìn) 7 如果在電流互感器的脫扣器是上存在間接運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，此時(shí)就需要我們標(biāo)明出所提供的電流互感器的起始電流以及寫(xiě)清楚過(guò)載脫扣器本身的電流整定值，但我們需要注意問(wèn)題是此互感器的變比是需要去掉標(biāo)識(shí)。 工作原理 根據(jù) 2021GB14148 《 備總則低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè) 》和 《 部分：斷路器第備低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè) 2 》的規(guī)定，分勵(lì)脫扣器是一種遠(yuǎn)距離手動(dòng)控制的脫扣器，就是人可以站在遠(yuǎn)處就可以通過(guò)按住按鈕來(lái)使電網(wǎng)斷開(kāi)。類(lèi)似于遙控器，只要把按鈕放在遠(yuǎn)處據(jù)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，當(dāng)分勵(lì)脫扣器的電源電壓（其實(shí)就是電網(wǎng)電壓）大于額定電壓的 %70 時(shí)，分勵(lì)脫扣器立即動(dòng)作，使主電路斷開(kāi)。當(dāng)分勵(lì)脫扣器的電源電壓低于額定電壓的 %30 時(shí)，復(fù)位第一開(kāi)關(guān) 電路，重置脫扣器。綜上所述，當(dāng)電源電壓為額定電壓 %70 以上時(shí)，電路是處在保持高分勵(lì)狀態(tài)。而當(dāng)我們提供的的電源電壓在低于額定電壓的 %70 時(shí)，分勵(lì)脫扣器絕對(duì)不能動(dòng)作，若分勵(lì)脫扣器已經(jīng)動(dòng)作過(guò)，那么在電網(wǎng)電壓小于 %30 后，復(fù)位第一開(kāi)關(guān)電路，如果沒(méi)有，那么小于 %30 與 %70 一樣，如圖 21所示。 分 勵(lì) 脫 扣 器2 2 0 V 圖 21 工作原理 設(shè)計(jì)問(wèn)題 現(xiàn)在在市場(chǎng)上使用的大量的脫扣器主要部分還是電磁型的，雖然這種電磁型脫扣器在斷電的時(shí)候就會(huì)自己復(fù)位，但是它的線圈并沒(méi)有斷開(kāi)而是一直處在通電的狀態(tài)下，這就會(huì)使得一直伴有功率輸出，而且同時(shí)復(fù)位彈簧一直也處在受力之中，最終會(huì)導(dǎo)致線圈發(fā)熱嚴(yán)重、使得電子器件老化，器件的使用壽命大大減小，同時(shí)彈簧由于長(zhǎng)時(shí)間處在這種狀態(tài)下早就已經(jīng)疲軟失效，這些都是電磁型脫扣設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)常見(jiàn)的問(wèn)題。 第 2 章 分勵(lì)脫扣器的現(xiàn)狀與改進(jìn) 8 螺線管式的電磁鐵在直 交流電路上，都得到了比較廣泛的運(yùn)用。此類(lèi)電磁鐵的吸力比較大，此類(lèi)構(gòu)造類(lèi)型在很多須要大的吸引力的磁鐵中都有一定的取用。脫扣器與開(kāi)關(guān)設(shè)備組合在一起的欠電壓繼電器的脫扣器應(yīng)響應(yīng)，有延時(shí)和非延時(shí)的區(qū)別，使開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，從而保護(hù)電路。 本次論文規(guī)劃中要求電磁鐵吸合力 F≥ 20N，距離為 7mm。 本章對(duì)欠壓做了一次深入的分析，對(duì)它的目前的現(xiàn)狀有了一定的了解，在本章中通過(guò)對(duì)比分析兩種不同的分勵(lì)脫扣器發(fā)現(xiàn)它們之間優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)分勵(lì)脫扣器現(xiàn)在存在不足的地方，以便得到更好的改變，設(shè)計(jì)出具備分勵(lì)保持功能的 DW450 分勵(lì)脫扣器設(shè)計(jì)理念，具備分勵(lì)保持功能的分勵(lì)脫扣器盡管在結(jié)構(gòu)上看起來(lái)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，從而我們可以將硬件電路部分做進(jìn)一步的改善，這一改變我們可以對(duì)我們研究分勵(lì)脫扣器在我國(guó)低壓設(shè)備發(fā)展起了極大的推動(dòng)作用， 并就兩類(lèi)有著差異控制方式的脫扣器我們進(jìn)行了對(duì)比以及剖析，得知現(xiàn)在的欠壓脫扣器仍然有著設(shè)計(jì)上的不足之處， 所以 我們 研究 具備分勵(lì)保持功能DW450 欠壓脫扣器 顯得至關(guān)重要 。 第 3 章 欠壓脫扣器執(zhí)行元件計(jì)算 9 第 3 章 欠壓脫扣器執(zhí)行元件計(jì)算 根據(jù)對(duì)電磁鐵各方面進(jìn)行計(jì)算我們要獲得的數(shù)據(jù)如下。 1 電磁鐵的結(jié)構(gòu)系數(shù) 2 銜鐵半徑 3 線圈繞組磁動(dòng)勢(shì) 4 線圈繞組長(zhǎng)度與高度 6 線圈繞組匝數(shù) W 7 線圈繞組電阻 初值 NF 20? 即 kgQH ? ； mmH 7?? ； 許最大溫升 C?80 ； ?? ； VUC 220? 。 參數(shù)計(jì)算與設(shè)計(jì) 1 電磁鐵的結(jié)構(gòu)系數(shù)設(shè)計(jì) HHQK ??? （ 31） cmkg / ?? 螺線管式電磁鐵的最優(yōu)磁通密度與線圈尺寸的曲線得 45005 ?B 高， ??RR l 。 2 銜鐵半徑設(shè)計(jì) 第 3 章 欠壓脫扣器執(zhí)行元件計(jì)算 10 電磁吸力公式： 22125000RBQH ??? （ 32） 根據(jù)公式 （ 32） 可以求得銜鐵半徑為： cmB QR H 2 21 ??? ?? 3 線圈繞組磁動(dòng)勢(shì)設(shè)計(jì) CTKBF ????? （ 33） 其中： CTK 取 ~ 。 導(dǎo)磁體內(nèi)磁動(dòng)勢(shì)占總磁動(dòng)勢(shì)的 %25~%10 ，非工作氣隙中的磁動(dòng)勢(shì)占總磁動(dòng)勢(shì)的%10~%5 時(shí)，所選擇的材料最合適最經(jīng)濟(jì)。 本設(shè)計(jì)取導(dǎo)磁體內(nèi)磁動(dòng)勢(shì) %13 ，非工作氣隙磁動(dòng)勢(shì) %10 。 公式 （ 33） 中 %)13%10(1 ??? 1 ??CTK 所以 ??? ???? CTKBF ??? （安匝） 4 線圈繞組長(zhǎng)度與高度設(shè)計(jì) YKKfFL ????2 105 42 ?? （ 34） 漆包線在 C?20 時(shí)的電阻率 mmm /0 1 7 2???? 。 其他溫度時(shí)的電阻率 ?? )20(0 0 ??? tK T 所以在 C?100 時(shí) mcm / 22 ??? ??? 散熱系數(shù) K 在 C?80 時(shí) CcmWK ??? ? 23 / 第 3 章 欠壓脫扣器執(zhí)行元件計(jì)算 11 填充系數(shù) ?Kf 3422 105 YKKfFL ??????? 3 422 ????? ?????? ? ?? 外圈半徑： cmR