{{ :snipaste_2025-09-08_19-26-16.png?nolink&400 |}} ;#; 图片来源:AEG R+系统MCCB产品手册 ;#; **限流断路器**(current-limiting CB)能在短路电流达到预期峰值之前把峰值电流 Ipk与能量显著压低。核心原理就是通过电动力吹开触头、弧角导引电弧以及依靠灭弧室(arc chute)在毫秒量级内拉长、分段并冷却电弧,使电弧电压快速升高,从而迫使电流提前下降并在首半周内熄弧。 ====电流开断过程==== {{ :snipaste_2025-09-08_19-30-22.png?nolink&600 |}} ;#; 图片来源:图书“输配电系统中的开关技术” ;#; * 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)==== {{ ::snipaste_2025-09-08_19-34-45.png?nolink&600 |}} ;#; 图片来源:AEG R+系统MCCB产品手册 ;#; 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)==== {{ ::snipaste_2025-09-08_19-40-29.png?nolink&400 |}} ;#; 图片来源:图书“输配电系统中的开关技术” ;#; * 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/导弧片引导并推入灭弧室; * 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。 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。 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。 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。