開關:如果僅僅從字面意義來理解,就是能夠執(zhí)行開與關操作的電器裝置。
在國家標準GB 14048.3-2008《低壓開關電器和控制電器 第3部分:隔離器、隔離開關,……》中有如下說明:
有了這個定義,我們來仔細研究一下開關,到底它需要怎樣的工作參數(shù)來執(zhí)行它接通、承載和分斷電流的任務。我們來看下圖:
這就是閘刀開關。我們看到它有左右兩個電極,以及中間長長的閘刀。這些電極和閘刀都是用導電材料制作的,一般是銅。
在初中讀物理時,我們就知道導電的金屬材料具有一個特性,就是電阻。而且我們還學過歐姆定律。也即導體的電阻R在數(shù)值上等于導體兩端的電壓U與流過導體的電流的比值。
更多的時候,我們把開關稱呼為開關電器,簡稱為開關。下圖是ABB的微型斷路器的內(nèi)部結構圖。微型斷路器也叫做空氣開關:
圖中左上部我們能看到類似線圈一樣的東西,而它的右上方就是觸頭系統(tǒng)。也即用于完成開斷和閉合操作的開關作用的主體部件。
好,現(xiàn)在我們把知識點略微擴大和加深。
第一個概念:轉換深度
要想實現(xiàn)開關的功能,我們很容易想到,當開關打開時,它的觸頭之間的電阻為無窮大。例如上圖中左側電極與中間極之間的電阻;當開關閉合時,它的觸頭之間的電阻為零。例如上圖中中間極與右側電極之間的電阻。
轉換深度的h定義是:開關打開時的電阻與開關閉合時的電阻之比。
表中的試驗電流就是型式試驗時模擬的短路電流,表的最右側就是峰值系數(shù)n。
現(xiàn)在我們來看看ABB的Emax框架斷路器的技術參數(shù),如下: 先提個醒:斷路器屬于開關電器的一種,但它能主動地切斷短路電流。因此,在這一點上與一般的開關不同。但如果把斷路器改變?yōu)楦綦x開關時,它的特性就與一般的開關無異了。 此外,斷路器的額定電流、額定電壓等參數(shù),與開關相同。 表中,我們看見了額定不間斷電流Iu,這個值就是額定電流Ie,并且我們可以發(fā)現(xiàn),它是由一系列值構成的,但其中有最大值,這個最大值就是框架電流; 我們還看到了額定工作電壓Ue,也即額定電壓。它的值等于690V。顯然,這種斷路器顯然可以使用在230V和400V的工作條件下; 我們還看到了斷路器的額定短時耐受電流Icw。這個值定義了這種開關承受短路熱沖擊的能力; 由于斷路器是可以開斷短路電流的,只有把斷路器的脫扣器拆除,使得它不具有短路電流的開斷能力,這時才能測量短路接通能力Icm。不過,這時的斷路器已經(jīng)成為可以抽出的隔離開關了。 我們從表中隔離開關這一欄中看到短路接通能力Icm的值,同時也看到了短時耐受電流Icw的值?,F(xiàn)在我們來計算兩者之比,如下: 看最左邊一欄,有Icm/Icw=88.2/42=2.1,而這時的Icu也即極限短路分斷能力等于42kA。Icu的值就相當于短路電流的穩(wěn)態(tài)值。查閱文中給出的峰值系數(shù)表,我們看到對應于42kA的峰值系數(shù)就是2.1。 寫到這里,我們該總結一下了: 開關是一種可以接通和分斷運行電流的機械裝置,又被稱為開關電器。 開關不能主動地切斷短路電流,只能被動地承受短路電流的沖擊。因此,各類開關,特別是隔離開關,嚴禁在帶載情況下開斷線路,以免出現(xiàn)電弧傷及人身安全。 開關至少具有四個參數(shù),即:額定電流、額定電壓、額定短時耐受電流和額定短路接通能力。它們之間存在大小關系:Ie<Icw<Icm,并且Icm/Icw=n,n是峰值系數(shù)。 最后,我們來看下圖: 看起來很不起眼,是不是?笑!確實如此。不過,它的性能可是很了不得哦。 最后,和大家說說明確開關基本參數(shù)的重要性。 我們常??匆娕潆娋€路中出現(xiàn)大容量電器用于小電流控制,或者在高分斷容量的地方用低分段容量的開關來代替。我們總認為線路過載和短路是很難發(fā)生的。事實上一旦發(fā)生事故,這些都是要命的事。 因此,把開關電器的基本參數(shù)弄明白,絕對是必要的。
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