真空滅弧室的結(jié)構(gòu)形式
主要由氣密絕緣外殼、導(dǎo)電回路、屏蔽系統(tǒng)、觸頭、波紋管等部分組成陶瓷外殼真空滅弧室。
氣密絕緣系統(tǒng)
由玻璃或陶瓷制成的氣密絕緣外殼、動(dòng)端蓋板、定端蓋板,不銹鋼波紋管組成了氣密絕緣系統(tǒng)。為了保證玻璃、陶瓷與金屬之間有良好的氣密性,除了封接時(shí)要有嚴(yán)格的操作工藝外,還要求材料本身的透氣性盡量小和內(nèi)部放氣量限制到極小值。不銹鋼波紋管的作用不僅能將真空滅弧室內(nèi)部的真空狀態(tài)與外部的大氣狀態(tài)隔離開來,而且能使動(dòng)觸頭連同動(dòng)導(dǎo)電桿在規(guī)定的范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng),以完成真空開關(guān)的閉合與分?jǐn)嗖僮鳌?br />
導(dǎo)電系統(tǒng)
定導(dǎo)電桿、定跑弧面、定觸頭、動(dòng)觸頭、動(dòng)跑弧面、動(dòng)導(dǎo)電桿構(gòu)成了滅弧室的導(dǎo)電系統(tǒng)。其中定導(dǎo)電桿、定跑弧面、定觸頭合稱定電極,動(dòng)觸頭、動(dòng)跑弧面、動(dòng)導(dǎo)電桿合稱動(dòng)電極,由真空滅弧室組裝成的真空斷路器,真空負(fù)荷開關(guān)和真空接觸器合閘時(shí),操動(dòng)機(jī)構(gòu)通過動(dòng)導(dǎo)電桿的運(yùn)動(dòng),使兩觸頭閉合,完成了電路的接通。為了使兩觸頭間的接觸電阻盡可能減小且保持穩(wěn)定和滅弧室承受動(dòng)穩(wěn)定電流時(shí)有良好的機(jī)械強(qiáng)度,真空開關(guān)在動(dòng)導(dǎo)電桿一端設(shè)置有導(dǎo)向套,并使用一組壓縮彈簧,使兩觸頭間保持有一個(gè)額定壓力。當(dāng)真空開關(guān)分?jǐn)嚯娏鲿r(shí),滅弧室兩觸頭分離并在其間產(chǎn)生電弧,直至電流自然過零時(shí)電弧熄滅,便完成了電路的開斷。
屏蔽系統(tǒng)
真空滅弧室的屏蔽系統(tǒng)主要由屏蔽筒,屏蔽罩和其他零件組成。
屏蔽系統(tǒng)的主要作用是:
1.防止觸頭在燃弧過程中產(chǎn)生大量的金屬蒸汽和液滴噴濺,污染絕緣外殼的內(nèi)壁,避免造成真空滅弧室外殼的絕緣強(qiáng)度下降或產(chǎn)生閃絡(luò)。
2.改善真空滅弧室內(nèi)部的電場分布,有利于真空滅弧室絕緣外殼的小型化,尤其是對于高電壓的真空滅弧室小型化有顯著效果。
3.吸收一部分電弧能量,冷凝電弧生成物。特別是真空滅弧室在開斷短路電流時(shí),電弧所產(chǎn)生的熱能大部分被屏蔽系統(tǒng)所吸收,有利于提高觸頭間的介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度。屏蔽系統(tǒng)吸收電弧生成物的量越大,說明他吸收的能量也越大,這對增加真空滅弧室的開斷容量起良好作用。
觸頭系統(tǒng)
觸頭是產(chǎn)生電弧、熄滅電弧的部位,對材料和結(jié)構(gòu)的要求都比較高。
4.1 對觸頭材料有以下要求:
1.高開斷能力。要求材料本身的導(dǎo)電率大,熱傳導(dǎo)系數(shù)小,熱容量大,熱電子發(fā)射能力低。
2.高擊穿電壓。擊穿電壓高,介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度就高,對滅弧有利。
3.高的抗電腐蝕性。即經(jīng)得起電弧的燒蝕,金屬蒸發(fā)量少。
4.抗熔焊能力。
5.低截流電流值,希望在2.5A以下。
6.低含氣量。其中低含氣量是對所有真空滅弧室內(nèi)部所使用材料的要求。特別是銅材,必須要求低含氣量的特殊工藝處理的無氧銅。而焊料等則采用白銀、銅的合金。
斷路器用真空滅弧室的觸頭材料大都采用銅鉻合金,銅與鉻各占 50%。在上、下觸頭的對接面上各焊上一塊銅鉻合金片,一般厚度各3mm。其余部分稱為觸頭座,用無氧銅制造即可。
4.2 觸頭結(jié)構(gòu)
觸頭結(jié)構(gòu)對滅孤室的開斷能力有很大影響。采用不同結(jié)構(gòu)觸頭產(chǎn)生的滅弧效果有所不同的,早期采用簡單的圓柱形觸頭,結(jié)構(gòu)雖簡單,但開斷能力不能滿足斷路器的要求,僅能開斷10kA以下電流,并且僅有真空負(fù)荷開關(guān)、高壓真空接觸器等用真空開關(guān)管才采用。常采用的有螺旋糟型結(jié)構(gòu)觸頭、帶斜槽杯狀結(jié)構(gòu)觸頭和縱磁場杯狀結(jié)構(gòu)觸頭三種,其中以采用縱磁場杯狀結(jié)構(gòu)觸頭為主。
波紋管
真空滅弧室的波紋管主要擔(dān)負(fù)保證動(dòng)電極在一定范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)和長期保持高真空的功能,并保證真空滅弧室具有很高的機(jī)械壽命。
真空滅弧室的波紋管是由厚度為0.1~0.2mm的不銹鋼制成的薄壁元件。真空開關(guān)在分合過程中,滅弧室波紋管受伸縮作用,波紋管截面上受變應(yīng)力作用,所以波紋管的壽命應(yīng)根據(jù)反復(fù)伸縮量和使用壓力來確定。
波紋管的疲勞壽命和工作條件的受熱溫度有關(guān),真空滅弧室在分?jǐn)啻蟮亩搪冯娏骱螅瑢?dǎo)電桿的余熱傳遞到波紋管上,使波紋管的溫度升高,當(dāng)溫升達(dá)到一定程度時(shí),這就會(huì)影響波紋管的疲勞強(qiáng)度。
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