什么是自闭电路[继电器自闭电路的画法]

1、什么是真空

真空是指在给定的空间内，远低于一个环境大气压的气体状况。真空状况下气体的淡薄程度通常用真空度来描绘，以压强值来表明。

l大气压= 760mmHg×133.3Pa/mmHg＝1.013×105Pa（帕斯卡）或0.1013MPa

压强越高则真空度越低；压强越低则真空度越高。

真空灭弧室中，真空度很高，一般为10-3Pa～10-4Pa。

2、什么是真空灭弧室

真空灭弧室也叫真空开关管或真空泡，是真空开关的中心器材。它是用一对密封在真空中的电极（触头）和其它零件，凭借真空优秀的绝缘和熄弧功用，完成电路的关合或分断，在堵截电源后能敏捷熄弧并遏止电流的真空器材。

3、真空灭弧室的分类

按外壳分：玻璃真空灭弧室、陶瓷真空灭弧室。

按用处分：断路器用真空灭弧室、负荷开关用真空灭弧室、触摸器用真空灭弧室、重合器真空灭弧室、分段器用真空灭弧室及其它特别用处真空灭弧室。

TD-40.5/2500-31.5 T 陶瓷外壳 D 断路器用 40.5为电压等级单位KV 2500为额外电流单位A 31.5为短路开断电流单位为KA

BD-12/3150-40 B 玻璃外壳 D断路器用 12KV 3150A额外电流 40KA短路开断电流

TF-12为 T陶瓷外壳 F 负荷开关用

TJC-12为 T陶瓷外壳 JC 触摸器用

4.真空灭弧室的根本结构

真空灭弧室首要由气密绝缘体系、导电体系、屏蔽体系、触头体系几部分组成。

4.1 绝缘外壳

资料：绝缘外壳的资料有玻璃、陶瓷、微晶玻璃三种。微晶玻璃价格昂贵，因而没有得到过实践运用；玻璃结构强度较差，运用量已逐步削减；陶瓷归纳功用最好，因而运用最广泛。

首要效果：绝缘外壳首要是起绝缘支撑效果，并参加组成气密绝缘体系。

4.2 波纹管

资料：波纹管首要由厚度为0.1～0.2mm的不锈钢制成。

首要效果：波纹管首要背负动电极在必定范围内运动、及高真空密封的功用。真空灭

室要求波纹管具有很高的机械寿数。

4.3 屏蔽筒

资料：屏蔽筒可由无氧铜、不锈钢、电工纯铁或铜铬合金等资料制成。

首要效果：

1）减轻触头在燃弧进程中发生的金属蒸汽和液滴喷溅对绝缘外壳内壁的污染程度，然后避免构成真空灭弧室外壳的绝缘强度下降或发生闪络。

2）改进真空灭弧室内部的电场散布，有利于真空灭弧室绝缘外壳的小型化，尤其是对高电压等级真空灭弧室的小型化有显著效果。

3）冷凝电弧生成物。特别是真空灭弧室在开断短路电流时，电弧所发生的热能大部分被屏蔽体系所吸收，有利于进步触头间的介质康复强度。屏蔽筒冷凝电弧生成物的量越大，吸收的能量也越大，越能改进真空灭弧室的开断才能。

4.4 触头体系

4.4.1 触头结构

触头结构的效果首要是在真空灭弧室分断短路电流时，在触头间构成横向磁场或纵向磁场，然后约束触头外表阳极斑驳的构成，进步灭弧室的分断才能。

触头结构构成所需磁场的方法首要有两种：一是经过改动电流方向构成所需的磁场；二是经过设置磁性资料靠拢磁力线构成所需方向的磁场。

4.4.2触头

触头是导电发生电弧、平息电弧的部位，对资料的要求很高。触头资料首要有铜铋合金、铜铬合金、铜钨合金等几种，现在断路器用真空灭弧室很多运用的首要是铜铬合金。

4.5 导电杆

真空灭弧室的动态导电杆均由无氧铜制成，它们是首要的导电回路，首要起导通电流的效果。

4.6导向套

导向套一般用绝缘资料制成。它首要起导向效果，确保真空灭弧室的动导电杆在分合闸运动进程中能沿着真空灭弧室的轴线做直线运动。一起，它还能避免导电回路的电流分流到波纹管上，然后影响真空灭弧室的寿数。

5 真空灭弧室的触头结构

真空灭弧室的触头结构一般有以下几种：

5.1 圆柱形触头:最简略的触头结构,分断电流不大,一般不超越7~8KA。

5.2 横向磁场触头：典型的有螺旋槽横磁、杯状横磁、万字槽横磁。

5.3 纵向磁场触头：典型的有开斜槽式纵磁、线圈式纵磁、马蹄铁式纵磁。

5.4 R型触头：触头结构与触头集成化制作，磁场方向为替换式纵磁。

6 什么是横向磁场触头 什么是纵向磁场触头 它们对平息沟通电弧别离有什么效果

6.1 横向磁场触头是指真空灭弧室在分断短路电流时,在其电极间发生的与电极轴线笔直的磁场。在满意的横向磁场的效果下，真空电弧沿着触头外表不断地高速运动，然后避免了触头外表的严峻熔化，在电流过零后能敏捷康复绝缘强度，有利于电弧的平息。

6.2 纵向磁场触头是指真空灭弧室在分断短路电流时,在其电极间发生的与电极轴线方向共同的磁场。选用纵向磁场进步真空开关的分断才能与选用横向磁场的状况天壤之别，纵向磁场的参加能够进步由分散性电弧改变到缩短型电弧的转化电流值。在满意的的纵向磁场的效果下，电弧斑驳在电极触头外表均匀散布，触头外表不会发生部分严峻熔化，并具有电弧电压低、电弧能量小的优秀特征，这关于弧后绝缘强度康复，进步分断才能是十分有利的。现在，大容量的真空灭弧室多选用纵向磁场触头，这是由于纵向磁场触头具有电磨损小，运用寿数长和分断才能强等长处。

7.真空灭弧室的原理

7.1 电弧

电弧或弧光放电是气体放电的一种方法。

在正常状况下，气体有杰出的电气绝缘功用。但当在气体空隙的两头加上满意强的电场时，就能够引起电流经过气体，这种现象称为放电。放电现象与气体的品种和压强、电极的资料和几许形状、南北极间的距离以及加在空隙两头的电压等要素有关。例如在正常状况下，给气体空隙两头的电极加电压到必定程度时，空气中游离的电子在电场效果下高速运动，与气体分子磕碰后发生较多的电子和离子。重生的电子和离子又同中性原子磕碰，发生更多的电子和离子，使气体开端发光，两电极变为火热，电流敏捷增大。这种性质上的改变称为气体空隙的击穿，其所需的电压称为击穿电压。这时，由于电场的支撑，放电并不中止，故称为自我克制放电。电弧则是气体自我克制放电的一种方法。

放电：绝缘介质中流通电流的各种方法，称为放电；

击穿：绝缘介质上电压到达必定的数值后，流过的电流急剧添加，绝缘介质失掉绝缘能绝缘状况改变为导体状况的进程称为击穿。

7.2 真空电弧（金属蒸汽电弧）力，这种由

在真空环境中，气体十分淡薄，真空度高于1.33x10-2Pa时气体分子很少。在1.33x10-2Pa的真空中，每立方厘米空间中含有的气体分子数仅为标准大气压环境下的千万分之一。在这样淡薄的气体中即便真空空隙中存在电子，它们从一个电极飞向另一个电极时，也很少有时机与气体分子磕碰构成真空空隙的电击穿。

真空中电极间电弧是这样发生的：当触头即将别离前，触头上原先施加的触摸压力开端削弱，动态触头间的触摸电阻开端增大，由于负荷电流的效果，发热量添加。在触头刚要别离瞬间，动态触头之间仅靠几个尖峰联系着，此刻负荷电流将密布缩短到这几个尖峰桥上，触摸电阻急剧增大，一起电流密度又剧增，导致发热温度敏捷进步，致使触头外表金属发生蒸腾。一起细小的触头距离下也会构成极高的电场强度，构成激烈的场致发射，空隙击穿，继而构成真空电弧。真空电弧一旦构成，就会呈现电流密度在104A/cm2以上的阴极斑驳，使阴极外表部分区域的金属不断熔化和蒸腾，以坚持真空电弧。在电弧平息后，电极之间与电极周围的金属蒸气敏捷分散，密度快速下降直到零，触头间康复高真空绝缘状况。

7.3 真空电弧的熄弧条件

真空电弧是依托电极不断地发生金属蒸汽来坚持的，因而，要平息真空电弧有必要将电弧电流减小到必定程度，不足以坚持电弧的时分才有或许将其平息。在沟通状况下，真空电弧电流有很多个过零的时刻，这就给出了熄弧的条件；在直流状况下，有必要设置一个电力转向设备，使直流真空电弧电流有一个过零的时机，以发明一个相同的熄弧条件。

真空断路器开断电流的进程实践上是触头间真空电弧平息后的，逐步增加的介质强度和触头间的康复电压之间的比赛，假如真空电弧的弧后介质强度康复速度大于瞬态康复电压上升速度，则电流被开断，反之则呈现重击穿。

8.机械特性与真空灭弧室之间的联系

真空开关机械特性的好坏，对真空灭弧室各项电气功用有重要的影响。真空灭弧室的功用对衡量真空开关的功用当然十分重要，而开关自身的机械特性也相同影响真空灭弧室的运用功用。要确保真空开关的功用，其机械特性有必要满意真空灭弧室的要求。

8.1 开距

触头的开距首要取决于真空开关的额外电压和耐压要求，一般额外电压低时触头开距选得小些，但开距太小会影响分断才能和耐压水平。开距太大，尽管能够进步耐压水平，但会使真空灭弧室的波纹管寿数下降，并且触头开距过大，将会显著地下降触头间有用纵向磁场的强度，使短路开断才能下降。规划时，一般在满意运转的耐压要求下尽量把开距选得小一些。10kV真空断路器的开距通常在8～12mm之间，24kV真空断路器的则在10～16mm之间，35KV真空断路器的则在16～24mm之间。

8.2 触头压力

在无外力效果时，动触头在大气压效果下，对真空灭弧室内腔发生一个闭合力,使其与静触头闭合，这个力称之为自闭力，其巨细首要取决于波纹管的端口直径。自闭力太小，不能确保动态触头间杰出的电触摸，有必要施加一个外加压力。外加压力和自闭力之和称为触头的触摸压力。

触摸压力的效果：

1）确保动、静触头的杰出触摸，在必定范围内减小其触摸电阻值；

2）满意额外短路状况时的动安稳要求。应使触头压力大于短路

状况时的触头间的斥力，以确保在该状况下动态触头的彻底

闭合且不受损坏；

3）按捺合闸弹跳。使触头在闭合磕碰时得到缓冲，将磕碰的动

能转为弹性势能，按捺触头的弹跳；

4）改进分闸特性。当触摸压力大时，触头压簧的紧缩量大、弹

性势能大，因而在触头分闸时，动触头能得到较大的初始分

闸力，简单拉断熔焊点，并进步分闸的初始阶段的刚分速度，

削减燃弧时刻，进步分断才能；

8.3 触摸行程(或称紧缩行程)

现在真空开关毫无例外地选用对接式触摸方法，动触头碰上静触头之后就不能再前进了。触头触摸压力是由触头紧缩绷簧(有时称作触头绷簧)供给的，在开关触头碰触开端，触头压簧施力端仍会持续运动，其持续运动的距离，即为触头绷簧的紧缩行程，也称为触摸行程。

触摸行程有两方面效果，一是令触头绷簧受压而向对触摸头供给触摸压力；二是确保在运转磨合或触头烧损后依然坚持必定触摸压力，使之牢靠触摸。一般触摸行程可取开距的20%～40%左右，10kV的真空断路器约为3～4mm。

在真空断路器详细规划时，触头紧缩绷簧在分闸方位就设置了恰当的预紧缩量，因而在触头对接前就有了必定的预压力。这是为了在合闸进程中，使动触头有满意的力反抗因预击穿而发生的电动力。并在触头碰接瞬间，触摸压力猛然跃增至预压力数值，减小合闸弹跳，反抗电动斥力，使动态触头坚持杰出的触摸状况；跟着触头压簧的进一步紧缩，触头间的触摸压力逐步增大，触摸行程终了时，触摸压力到达规划值。触摸行程不包括合闸绷簧的预紧缩量程，它实践上是触头压簧的第2次受压行程。

8.4 时刻-行程特性曲线

时刻-行程特性曲线是描绘真空断路器合、分闸机械特性的重要手法，在时刻-行程特性曲线中能够全程测量到断路器合、分闸期间的运动速度、合闸弹跳、分闸反弹等参数。

8.4.1 合闸速度

合闸速度首要影响触头的电磨蚀。如合闸速度太低，则在合闸时预击穿时刻长，电弧存在的时刻长，触头外表电磨损大，乃至使触头熔焊而粘住，下降灭弧室的电寿数。但速度太快，简单发生合闸弹跳，操动组织输出功也要增大，对灭弧室和整机的机械冲击大，影响产品的运用牢靠性与机械寿数。

8.4.2 分闸速度

分闸速度分为刚分速度平和均分闸速度。动态触头刚别离瞬间的速度称为刚分速度。均匀分闸速度，真空灭弧室厂家一般规定为0～75％行程内的均匀速度。某些真空断路器厂家在测验均匀分闸速度时一般取缓冲器效果前这段距离。关于12kV及24KV真空断路器，均匀分闸速度的测验距离一般取6mm左右；关于40.5kV真空断路器，一般取8-10mm左右。

分闸速度的巨细直接影响电流过零后触头间介质强度的康复速度。假如在电弧平息后，触头间介质强度的康复速度小于康复电压的上升速度，将构成电弧重燃。为避免电弧重燃，有必要有满意大的分闸速度。

分闸速度的目标首要是由额外电压和开距决议的,也与短路开断电流有必定的联系。真空断路器在短路开断实验中，跟着开断电流的逐步增大，其均匀燃弧时刻也随之增加，分散性也增大，重燃和重击穿的概率增大。因而，关于同一电压等级的真空断路器，开断电流越大，所要求的分闸速度也就越高。

关于真空断路器开断才能影响最大的不是均匀分闸速度，而是刚分速度。若刚分速度不高，电弧在第一个过零点触头空隙很小，此刻金属蒸汽尚处于高密度状况。由于动态触头没有到达满意的开距，很简单导致电弧的重燃。因而，从进步开断功用这个视点，刚分速度越大越好。进步刚分速度的另一优点是短路开断时很简单拉断动态触头间细微的熔焊点。

均匀分闸速度或最大分闸速度则不宜过大，不然，不只构成分闸反弹的增大，结构元件的机械强度及对真空灭弧室内波纹管的危害都会变成杰出的问题。

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8.4.3 合、分闸不同期性

合闸的不同期性太大简单引起合闸的弹跳，由于组织输出的运动冲量仅由首合闸相触头接受。此外，分闸的不同期性太大或许使后开相燃弧时刻加长，下降开断才能。

分闸与合闸的不同期性一般是一起存在的，所以调好了合闸的不同期性，分闸的不同期性也就有了确保。一般要求合分闸不同期性小于2ms。

8.4.4 合、分闸时刻

合闸时刻是指开关接到合闸指令瞬间起到所有极的触头触摸瞬间的时刻距离；分闸时刻是指从开关分闸操作开始瞬间(即接到分闸指令瞬间)起到所有极的触头别离瞬间的时刻距离。

合、分闸线圈是按短时作业规划的，合闸线圈的通电时刻不超越100ms，分闸线圈的通电时刻不超越60ms。合、分闸时刻一般在断路器出厂时已调好，无需再动。

当断路器用在发电机体系并在电源近端短路时，毛病电流直流重量衰减较慢。若分闸时刻很短，断路器分断的毛病电流就或许含有较大的直流重量，开断条件更为恶劣，这对断路器的开断是很晦气的。所以用于发电机体系的真空断路器，其分闸时刻的规划恰当长些为宜。