框架断路器的结构组成
框架断路器可是电力系统中极为关键的设备!它在保障电力可靠供应、保护电气
设备等方面发挥着不可替代的作用。要深入了解它,就得好好剖析一下它的结构组
成。
框架断路器整体结构概述。
框架断路器从整体上看,是一个复杂且精密的电气装置,它主要由触头系统、灭
弧系统、操作机构、脱扣器以及框架(外壳)等几大核心部分构成。这些部分相互协
作、紧密配合,共同实现框架断路器对电路的控制与保护功能。
各部分详细结构及解析。
触头系统。
触头系统是框架断路器与电路直接连接的部分,其性能直接影响到断路器的通断
能力和可靠性。它通常由主触头、弧触头和辅助触头组成。
主触头:主触头承担着正常工作时电路的导通任务,需要具备良好的导电性和接
触稳定性。一般采用高导电率的金属材料制成,如铜合金等。为了增大接触面积、降
低接触电阻,主触头的接触面通常经过特殊处理,例如镀银等工艺。在结构设计上,
主触头一般采用对接式或插入式结构,以确保在合闸时能够可靠接触,分闸时迅速分
离。
弧触头:弧触头主要用于在分闸过程中产生电弧时承受电弧的高温和烧蚀。它通
常由耐高温、耐电弧的材料制成,如钨铜合金等。在合闸时,弧触头先于主触头闭
合;分闸时,弧触头后于主触头断开,这样可以有效地将电弧引导到弧触头之间,保
护主触头免受电弧的损害,延长主触头的使用寿命。
辅助触头:辅助触头用于反映断路器的分合闸状态,为控制回路提供信号。它一
般安装在断路器的操作机构附近,通过机械传动与主触头的动作同步。辅助触头的结
构相对简单,通常采用微动开关或行程开关的形式,其触点容量较小,但动作灵敏可
靠。
灭弧系统。
油灭弧:早期的框架断路器多采用油灭弧方式,它是将触头浸在绝缘油中,利用
油在电弧高温作用下分解产生的气体来吹灭电弧。油灭弧系统结构相对简单,但存在
维护工作量大、有火灾隐患等缺点,目前已逐渐被淘汰。
空气灭弧:空气灭弧是利用空气作为灭弧介质,通过拉长电弧、冷却电弧等方式
来实现灭弧。为了增强灭弧效果,通常会在触头周围设置灭弧栅片等装置。灭弧栅片
由多个金属片组成,当电弧产生时,电弧被吸入灭弧栅片之间,被分割成多个短弧,
从而加速电弧的熄灭。空气灭弧具有结构简单、成本低等优点,适用于一些对灭弧要
求不高的场合。
真空灭弧:真空灭弧是利用高真空环境来熄灭电弧。在真空中,气体分子极少,
电弧难以维持,因此灭弧速度快、触头烧损小。真空灭弧室是真空灭弧系统的核心部
件,它由动静触头、屏蔽罩、波纹管等部分组成。动静触头密封在真空灭弧室内,当
断路器分闸时,触头间产生的电弧在真空环境中迅速熄灭。真空灭弧具有灭弧能力
强、寿命长、维护简单等优点,在现代框架断路器中得到了广泛应用。
操作机构。
电磁操作机构:电磁操作机构是利用电磁铁的吸力来实现断路器的合闸和分闸。
它结构简单、工作可靠,但合闸功率较大,对电源要求较高。电磁操作机构一般适用
于小型框架断路器或对操作速度要求不高的场合。
弹簧操作机构:弹簧操作机构是利用预先储能的弹簧释放能量来实现断路器的合
闸和分闸。它具有合闸速度快、操作功小等优点,并且可以实现电动储能和手动储
能,适用于各种电压等级和容量的框架断路器。弹簧操作机构主要由储能弹簧、储能
电机、传动机构等部分组成。在合闸前,储能电机通过传动机构将储能弹簧拉伸储
能;合闸时,储能弹簧释放能量,通过传动机构带动触头快速闭合。分闸时,通过分
闸电磁铁或手动操作,使触头迅速分离。
液压操作机构:液压操作机构是利用液压油的压力来实现断路器的合闸和分闸。
它具有操作平稳、动作速度快、输出功率大等优点,适用于大型高压框架断路器。液
压操作机构主要由油泵、储能器、控制阀、液压缸等部分组成。油泵将液压油升压后
储存在储能器中,当需要合闸或分闸时,通过控制阀控制液压油的流向,使液压缸推
动触头动作。
脱扣器。
热脱扣器:热脱扣器是利用电流的热效应来实现过载保护。它主要由双金属片和
加热元件组成。当电路发生过载时,电流增大,加热元件发热使双金属片受热变形,
当变形达到一定程度时,双金属片推动脱扣机构,使断路器分闸。热脱扣器动作具有
反时限特性,即过载电流越大,动作时间越短。
电磁脱扣器:电磁脱扣器是利用电磁力的作用来实现短路保护。它主要由电磁铁
和衔铁组成。当电路发生短路时,短路电流产生的强大电磁力使衔铁迅速吸合,推动
脱扣机构,使断路器瞬间分闸。电磁脱扣器动作迅