西门子环网柜怎样合闸分闸(03/24更新)

有点意思的问题。
首先,要弄清楚断路器的基本原理是什么。
在GB14048.2-2008《低压开关设备和控制设备 第2部分:断路器》中,对断路器有如下定义:
可见,断路器就是用来合分正常运行电路及短路故障电路的一种机械开关电器。
注意这里对短路电流的闭合操作,可不是笔误,而是有具体参数的一个重要性能,也即断路器的短路接通能力Icm。
标准规定,断路器有三种,即框架断路器ACB,塑壳断路器MCCB和微型断路器MCB。ACB可合分的电流最大,在630A到6300A之间;MCCB可合分的电流在10A到1250A之间,MCB可合分的电流在3A到63A之间。
题主指的就是框架断路器ACB。下图是ABB的框架断路器Emax的面板:
下图是Emax的内部结构:
那么断路器是怎样合闸操作的?
我们来看下图:
当我们调节椅子靠背的倾斜度后,再把锁扣锁上,靠背的位置就固定了。当我们把锁扣打开,则椅子靠背立刻返回到原来的位置。
断路器的闭合与打开的原理与椅子靠背类似。我们来看下图,此图摘自我写的书《老帕讲低压电器技术》第2章2.5.1节:
与椅子的靠背一样,触头吸合位置的固定靠的就是锁扣。这样做的好处是,触头闭合后,不必施加维持触头闭合的力,只需要考虑让触头开断的力即可。
图中我们看到,当断路器闭合后,有四个基本脱扣器可以启动它的开断操作,使得它回归原始位置,就如同座椅靠背归位。这四个基本脱扣器是:热脱扣器、磁脱扣器、欠压脱扣器和分励脱扣器。
不过,题主的第一个问题和第二个问题却与断路器触头的闭合过程有关。问题是:在触头闭合瞬间到底发生了什么事?
我们来看下图:
当箭头所示的电流从动触头流到静触头时,我们用右手定则判断电流线的磁力线方向,再用左手定则判断作用力方向,我们会发现动、静触头间存在斥力。这种力叫做触头的霍姆力。
霍姆力的大小与触头的半径R、触头接触点的半径r和所流过的电流I有关:
F=frac{mu _{0} }{4pi } imes 10^{-7} I^{2} lnfrac{R}{r} 。
这个表达式有一个名称,叫做触头的动稳定性表达式。
什么意思呢?如果表达式中的F超过触头压力,则触头就会被斥开。动、静触头斥开后其间隙中就会出现电弧,继而引起电弧烧蚀,以及触头材料熔融和触头损伤。
我们来看一个例子:某框架断路器的触头压力是300N,动触头由5个分触头构成,分触头半径是5毫米,触点半径是0.2毫米,我们来算一算它的单个触点能通过多大的电流而不至于受损:
由上式得到:
frac{mu _{0} }{4pi } imes 10^{-7} I^{2} lnfrac{R}{r} =10^{-7} I^{2} lnfrac{R}{r} leq frac{300}{5}=60,
由此推得触头允许通过的最大电流为:
Ileq sqrt{frac{60}{lnfrac{R}{r} } imes 10^{7} } =sqrt{frac{60}{lnfrac{5}{0.2} } imes 10^{7} } approx 13653Aapprox 13.7kA我们看到,这台断路器的单个触头触点在通过13.7kA的短路电流时就会发生问题。那么整台断路器允许通过的短路电流是多少?
I=5 imes 13.7=68.5kA这对于框架断路器来说还行,满足一般性要求。
我们来核算一下这相当于多大容量变压器产生的短路电流:
我们来计算变压器的额定电流:
In=I_{K} U_{K} =68.5 imes 0.06 imes 1000=4110A于是变压器的容量为:
Sn=1.732 imes 400 imes 4110 imes 10^{-3} approx =2847kVA计算中未考虑其它因素(例如温升),故这个值对于容量在2500kVA以下的变压器比较合适。对于大于2500kVA的变压器不行的,必须提高它的触头动稳定性。
注意:触头的动稳定性,其实就是框架断路器的动稳定性。
怎样提高触头的动稳定性?留给知友们吧。
我们知道,当动触头以速度V1撞击静触头时,由动量守恒定律,我们知道必然会出现回弹力和回弹速度V2,当然V2小于V1。然后动触头再在合闸力的作用下再次撞击静触头,直到最后稳定在静触头上。
我们看到,触头的合闸力与触头烧蚀之间出现矛盾的两面:
一方面,我们希望加大合闸力,以克服霍姆力和触头回弹力,避免触头烧蚀,提高触头的动稳定性和它的电寿命;但另一方面,合闸力加大后,又会造成触头损耗,降低触头的机械寿命。
由此知道:触头的合闸力必须恰到好处才行。这就要看触头合闸机构设计者的本领了。
通过上面的讨论,我们已经知晓,断路器的闭合操作用力不能太大或者太小,而合闸操作时间同样也必须恰到好处,这样才能提高触头的使用寿命。显然,要实现这一点,依靠人手操作是不可能的。为了实现这个目的,我们在触头闭合前首先压缩一个合闸弹簧,当触头闭合时,操作机构实际操作力通过释放合闸弹簧来产生,合闸时间也由操作机构来设定和调节。
我们来看题主的第一个问题: 储能电机和合闸线圈做什么用?
回答:
储能电机的用途就是对合闸弹簧实施压缩。当合闸弹簧压缩中终了时,由行程开关切断储能电机电路,使得储能电机停止运行。
合闸线圈的用途是让压缩弹簧执行断路器的动、静触头合闸操作。
下图是ABB的Emax样本中的断路器内部线路图:
注意看,SC就是断路器的合闸按钮。当断路器上电后,储能电机首先动作储能,储能完毕后合闸弹簧被压缩。当按下合闸按钮SC后,YC合闸线圈将合闸弹簧的控制机构释放,合闸弹簧驱动动触头动作执行合闸操作。合闸后,锁扣机构将动、静触头锁住,断路器ACB进入运行状态。
现在,我们来看看欠压脱扣器YU。
欠压脱扣器的任务就是当电压低于一定的值后,它将使得断路器产生分断操作。因此,欠压脱扣器必须在断路器的合闸工作期间保持稳定的工作电压。
至于分励脱扣,它用于让操作者可以远距离地对断路器执行开断操作。
我们看题主的第二个问题:断路器的脱扣线圈、分励线圈的区别是什么 ?
显见,题主所谓的脱扣线圈指的是欠压脱扣器。
我们看下图:
从图中看到,通过分励线圈执行断路器开断操作的分闸按钮必须是常开的,而通过欠压脱扣线圈执行断路器开断操作的分闸按钮则必须是常闭的。
至此,题主的问题回答完毕了。
另外,指出题主的提问弊病:题主把问题集中在各种功能的脱扣线圈上了。其实,这些线圈只不过是脱扣器的部件而已。题主应当把关注点放在脱扣器上。

断路器分合闸操作时,其内部是怎样动作的?

框架断路器内储能电机、合闸线圈、分闸线圈、脱扣线圈、分励线圈的区别是什么,在断路器分合闸操作时,它们分别是怎样动作的?

电动合闸原理是什么?

电动合闸是指利用电动机或其他动力装置来操作断路器、负荷开关等电力设备,使其从分闸位置移动到合闸位置的过程。这一过程通常用于电力系统的自动化控制和远程操作。电动合闸的原理可以分解为以下几个关键步骤:
电源供应:首先,电动合闸装置需要一个稳定的电源供应,这通常来自于控制电源系统,如直流电源或交流电源。操作指令:当需要合闸时,控制中心或自动化系统会发送一个合闸指令到电动合闸装置。电动机启动:接收到合闸指令后,电动合闸装置中的电动机被激活,开始旋转。传动机构:电动机的旋转通过齿轮、蜗轮蜗杆、曲柄滑块等机械传动机构转换成直线运动或所需的运动形式。推动开关操作:直线运动或特定运动通过操作杆或连杆推动断路器的动触头,使其从分闸位置移动到合闸位置,从而完成合闸动作。反馈信号:合闸完成后,电动合闸装置会向控制中心发送一个反馈信号,表明合闸操作已经完成。安全保护:在整个电动合闸过程中,通常会有一系列的安全保护措施,如过流保护、短路保护、超时保护等,以确保操作的安全和可靠性。电动合闸装置的设计和工作原理使其能够在不同电压等级和电流等级的电力系统中安全、可靠地进行合闸操作,是现代电力系统自动化和远程控制的重要组成部分。

断路器分合闸操作时,其内部是怎样动作的?

储能电机的用途是对合闸弹簧实施压缩,当合闸弹簧终了时,由行程开关切断储能电机电源,使得储能电动停止工作。合闸线圈的用途是让压缩弹簧执行断路器的动、静触头合闸操作。脱扣线圈一般叫欠压脱扣器,它的任务是当电压低于一定值后,它将使得断路器产生分断操作,因此,欠压脱扣器必须在断路器的合闸工作期间,保持稳定的工作电压。分励脱扣,它是用于操作者可以远距离对断路器执行开断操作。

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