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| 限流型断路器与灭弧室原理 [2025/09/08 19:32] – 创建 admin | 限流型断路器与灭弧室原理 [2025/09/08 19:45] (当前版本) – [电流开断过程] admin | ||
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| 图片来源：图书“输配电系统中的开关技术” | 图片来源：图书“输配电系统中的开关技术” | ||
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| + | * t₁：触头分离，这个时候电弧出现，电流偏离预期轨迹。 | ||
| + | * t₁到t₃：电弧被拉长，电弧电压升高，电流上升速度减缓，t₂后开始下降。 | ||
| + | * t₂：电弧电压等于电源电压，电流达到最大值并开始转为下降。 | ||
| + | * t₃：电弧电压超过电源电压，达到最大值。 | ||
| + | * t₄：电流提前过零点，电弧熄灭。 | ||
| + | ====限流型断路器（Current-limiting Circuit-breakers）==== | ||
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| + | 图片来源：AEG R+系统MCCB产品手册 | ||
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| + | 如果断路器能快速建立足够高的电弧电压，就能在第一个峰值之前限制电流。 | ||
| + | * 降低电流峰值和持续时间。 | ||
| + | * 电路元件承受更小的热应力和电动力应力。 | ||
| + | 实现条件： | ||
| + | * 快速分离触头：t₁越短越好，利用电动力或磁吹作用。 | ||
| + | * 快速升高电弧电压： | ||
| + | * 电弧分段（多个小电弧串联形成电弧电压叠加的效果）。 | ||
| + | * 电弧与冷却灭弧片接触，电弧冷却、电压升高。 | ||
| + | * 在电流过零点熄弧：依靠去离子原理（deion principle），电弧在过零点瞬间去离子化。 | ||
| + | * 灭弧室材料释放气体：冷却电弧并且去离子化。 | ||
| + | * 壁材料消融辅助熄弧。 | ||
| + | ====灭弧室原理（Arc Chute）==== | ||
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| + | 图片来源：图书“输配电系统中的开关技术” | ||
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| + | * 灭弧片功能： | ||
| + | * 推动、拉长电弧； | ||
| + | * 压缩电弧在绝缘壁之间； | ||
| + | * 通过金属片冷却、分割电弧； | ||
| + | * 提高总电弧电压，促进快速熄弧。 | ||
| + | * 灭弧室类型： | ||
| + | * 金属片灭弧室：利用铁磁性金属片吸引电弧并分割成多段。 | ||
| + | * 绝缘片灭弧室：依靠绝缘隔板拉长电弧路径，增加阻抗。 | ||
| + | * 灭弧过程： | ||
| + | * 电弧在触头分离处产生； | ||
| + | * 电弧被弧角/ | ||
| + | * 电弧在金属片之间被分割成多个小电弧，冷却并熄灭。 | ||
| + | ====不同电压等级下的应用==== | ||
| + | 低压（LV）：MCB、MCCB 多数具有限流能力，可在第一个峰值前切断电弧。 | ||
| - | t₁：触头分离，这个时候电弧出现，电流偏离预期轨迹。t₁到 t₃：电弧被拉长，电弧电压升高，电流上升速度减缓，t₂后开始下降。t₂：电弧电压等于电源电压，电流达到最大值并开始转为下降。t₃：电弧电压超过电源电压，达到最大值。t₄：电流提前过零点，电弧熄灭。 | + | 中压（MV）：很难实现限流，大多数场合依赖熔断器；部分应用能产生高电弧电压。 |
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| + | 高压（HV）：电弧电压没有办法升高到接近系统电压，因此限流原理不太可行，必须等自然过零点。 | ||
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| + | 直流（DC）：没有自然过零点，通常只能采用电弧拉长+限流原理，但只适用于比较低直流电压（几千伏）。 | ||
| + | ====总结==== | ||
| + | * 限流原理的核心：通过电动力吹开触头、弧角导引以及灭弧室在毫秒量级内对电弧的拉长、分段与冷却，使电弧电压迅速升高，从而迫使电流提前下降，并通常在首半周内完成熄弧。 | ||
| + | * 灭弧室的关键作用：分段、冷却电弧，是低压断路器能实现限流的关键。 | ||
| + | * 应用限制：在低压交流应用和部分低压直流应用场景下效果比较显著；在中高压系统中很难实现，更多的是依赖自然零点和熔断器。 | ||
