一种短路电流分级控制脱扣的参量断路器

申请号 CN201510485176.5 申请日 2015-08-10 公开(公告)号 CN105097373A 公开(公告)日 2015-11-25
申请人 厦门大恒科技有限公司; 发明人 李欣; 李博琛; 李柏林;
摘要 本 发明 公开了一种 短路 电流 分级控制脱扣的参量 断路器 。本发明中通过 电路 电流改变 合金 磁阻体的 电阻 值,能够对短路电流进行约定控制,它的控制范围可以做到在额定运行电流8倍范围不产生磁阻,超过8倍以上额定值时磁阻对电流进行限制,这可以对不同级别线路短路电流大小进行分级控制,将短路电流限制在预定的范围,避免了电源闪变问题,解决了电气控制 开关 存在越级跳闸造成大面积停电事故问题。
权利要求

1.一种短路电流分级控制脱扣的参量断路器,包括脱扣机构(10)、动触头(11)和静触头(12),其特征在于,还包括电磁和磁阻组件(1),所述动触头(11)、静触头(12)和磁阻组件(1)设置在参量断路器的主电路中,所述动触头(11)与脱扣机构(10)联动,所述磁阻组件(1)包括磁阻体(3)及缠绕在磁阻体(3)上的螺线圈(4),所述螺线圈(4)具有两个端口,所述磁阻体(3)的一端与螺线圈(4)的一个端口相连,另一端与电流输入端(7)相连,所述螺线圈(4)的另一个端口与电流输出端相连,
当所述磁阻组件(1)通过励磁电流时,所述磁阻组件(1)产生磁阻进而限流,并且电磁铁的动铁芯(8)动作撞击脱扣机构(10),所述脱扣机构(10)完成脱扣的同时,使动触头(11)与静触头(12)由接触状态变为分离状态。
2. 如权利要求1所述的短路电流分级控制脱扣的参量断路器,其特征在于,所述励磁电流的大小与所述螺线圈(4)的数成反比,所述磁阻组件(1)的励磁电流由下确定:H = N × I / Le,其中,H是磁场强度,I是励磁电流,Le是有效磁路长度。
3.如权利要求2所述的短路电流分级控制脱扣的参量断路器,其特征在于,还包括控制器和电流传感器,所述电流传感器将检测到的磁阻组件(1)通过的电流信号发送给控制器,当所述磁阻组件(1)通过励磁电流时,控制器控制电磁铁的动铁芯(8)动作。
4.如权利要求2所述的短路电流分级控制脱扣的参量断路器,其特征在于,所述电磁铁还包括电磁铁线圈(9),所述电磁铁线圈(9)与螺线圈(4)上连接电流输出端的端口相连,当所述磁阻组件(1)通过励磁电流时,电磁铁的动铁芯(8)动作。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的短路电流分级控制脱扣的参量断路器,其特征在于,所述磁阻体(3)和螺线圈(4)之间设置有隔热材料。
6.如权利要求5所述的短路电流分级控制脱扣的参量断路器,其特征在于,所述隔热材料为陶瓷、玻璃、母、聚苯硫醚塑料或聚四氟乙烯。
7.如权利要求5所述的短路电流分级控制脱扣的参量断路器,其特征在于,所述单相或三相参量断路器的主分支电路中均串联设置有磁阻组件(1)。
8.如权利要求5所述的短路电流分级控制脱扣的参量断路器,其特征在于,所述参量断路器为空气断路器或真空断路器。
9.如权利要求5所述的短路电流分级控制脱扣的参量断路器,其特征在于,所述参量断路器为微型断路器、塑壳断路器或框架断路器。
10.如权利要求1、2、3、4、6、7、8或9所述的短路电流分级控制脱扣的参量断路器,其特征在于,所述磁阻体(3)为长条状的合金磁阻体,所述磁阻体(3)的材料为铁合金、合金、合金中的一种或几种,所述螺线圈(4)的材料为铜。

说明书全文

一种短路电流分级控制脱扣的参量断路器

技术领域

[0001]本发明涉及电源系统控制断路器限流脱扣技术领域,尤其涉及一种短路电流分级控制脱扣的参量断路器。

背景技术

[0002] 供电系统电压稳定是一个重要的指标,由短路故障造成的电压闪变危害很大。闪变俗称晃电,闪变出现,电磁控制开关失磁脱扣,造成供电停止,对于联动生产系统、数据中心等造成的经济损失非常大。另外由短路电流造成的控制开关越级脱扣问题,是一直存在的问题。
[0003] 为了解决这个问题,目前采用2种方法:一是双触头分时分断机构、二是电弧磁阻限流方法。这两种方法均存在缺陷,即是当电源出现短路故障时,电源瞬间出现短路电流此时断路器没有分断时限流技术体现不出来,双触头分时分断机构在辅助触头和主触头之间有电阻体,主电路经过两个触头到达另一端。当出现短路故障时,辅助触头首先分断,主电路经过电阻体、主触头,瞬间出现的预期短路电流被电阻体限制在预定值内。当辅助触头分断发生时,主触头随着分断,短路电流在电阻作用下被限制在范围,主触头在限制的短路电流下分断,触头电弧被限制、运行分断能得以提高,这是目前采用的一种技术方案。缺点是短路故障发生时会出现瞬间峰值短路电流,引起线路电压出现闪变跌落(晃电),峰值短路电流最大的问题是存在越级脱扣问题,安全问题仍是大事。
[0004] 电弧磁阻限制短路电流的方法是利用短路故障发生时触头分断,分断电弧形成电弧磁场,磁场力限制电弧增长,对短路电弧具有限制作用。缺点是短路故障发生时会出现瞬间峰值短路电流,引起线路电压出现闪变跌落(晃电),峰值短路电流最大的问题是存在越级脱扣问题,安全问题仍是大事。
[0005] 现有技术中的断路器采用主触头和辅助触头分时断开断路器,由于辅助触头和主触头之间串联有电阻,只有短路故障脱扣才能发挥作用,而短路电流造成的电压闪变已经发生,然后脱扣才能限制脱扣分断电流;采用电弧限制短路电流的断路器也是在没脱扣时造成电压闪变已经发生,然后脱扣触头电弧才能限制脱扣分断电流。
[0006] 负荷对供电线路来说,危险的事故是短路事故,虽然电路断路器已经解决了短路分断事故安全问题,但是一直存在的电网闪变问题没有解决。闪变的问题、越级脱扣问题就是供电系统大问题,它引起的事故停电、大数据交换、重要设备停止运行、生产线停运等等。引起的电压能够在短路事故发生到电路分整个过程中,短路电流下不出现峰值、能够平稳的被限制在控制内发生短路电流,那么电网才不会像出现闪变问题。

发明内容

[0007] 本发明所要解决的技术问题在于如何克服现有技术中的双触头技术和电弧限制电流技术响应速度慢,克服瞬态短路电流引起电压闪变、引起敏感电气设备动作保护问题。
[0008] 为了解决上述技术问题,本发明提供了一种短路电流分级控制脱扣的参量断路器,包括脱扣机构、动触头和静触头,其特征在于,还包括电磁和磁阻组件,所述动触头、静触头和磁阻组件设置在参量断路器的主电路中,所述动触头与脱扣机构联动,所述磁阻组件包括磁阻体及缠绕在磁阻体上的螺线圈,所述螺线圈具有两个端口,所述磁阻体的一端与螺线圈的一个端口相连,另一端与电流输入端相连,所述螺线圈的另一个端口与电流输出端相连,当所述磁阻组件通过励磁电流时,所述磁阻组件产生磁阻进而限流,并且电磁铁的动铁芯动作撞击脱扣机构,所述脱扣机构完成脱扣的同时,使动触头与静触头由接触状态变为分离状态。
[0009] 具体地,所述励磁电流的大小与所述螺线圈的数成反比,所述磁阻组件的励磁电流由下确定:H = N × I / Le,其中,H是磁场强度,I是励磁电流,Le是有效磁路长度。
[0010] 本发明的短路电流分级控制脱扣的参量断路器还包括控制器和电流传感器,所述电流传感器将检测到的磁阻组件通过的电流信号发送给控制器,当所述磁阻组件通过励磁电流时,控制器控制电磁铁的动铁芯动作。
[0011] 优选地,所述电磁铁还包括电磁铁线圈,所述电磁铁线圈与螺线圈上连接电流输出端的端口相连,当所述磁阻组件通过励磁电流时,电磁铁的动铁芯动作。
[0012] 优选地,所述磁阻体和螺线圈之间设置有隔热材料。
[0013] 可选地,所述隔热材料为陶瓷、玻璃、母、聚苯硫醚塑料或聚四氟乙烯。
[0014] 优选地,所述单相或三相参量断路器的主分支电路中均串联设置有磁阻组件。
[0015] 可选地,所述参量断路器为空气断路器或真空断路器。
[0016] 可选地,所述参量断路器为微型断路器、塑壳断路器或框架断路器。
[0017] 优选地,所述磁阻体为长条状的合金磁阻体,所述磁阻体的材料为铁合金、合金、合金中的一种或几种,所述螺线圈的材料为铜。
[0018] 进一步地,所述一种短路电流分级控制脱扣的参量断路器还包括灭弧装置,所述灭弧装置用于在磁阻组件限制电源电流时弹跳灭弧。
[0019] 进一步地,所述灭弧装置包括用于熄灭静触头和动触头之间产生的电弧的灭弧栅。
[0020] 如图5所示,电流方向相反时,产生的磁场方向相反,当电流通过螺线圈时,在螺线圈周围产生磁场,将螺线圈环绕在合金磁阻体上,穿过合金磁阻体的磁感线密度越大,则磁场越强,合金磁阻体的电阻会随之增大,当电路出现故障时,如瞬间出现短路电流时,合金磁阻体电阻的瞬间增大会限制电流增加的幅度,从而将短路电流限制在预定的范围内。
[0021] 将磁阻组件应用到断路器中,当断路器出现短路电流时,短路电流值上升至额定运行电流8倍以上时,合金磁阻体的电阻增大,从而限制了短路电流上升,脱扣机构在被限制的短路电流下迅速脱扣,电弧在被限制的短路电流下熄灭,电源电压下跌被控制在预定范围内。
[0022] 本发明的短路电流分级控制脱扣的参量断路器,具有如下有益效果:①本发明的合金磁阻体的电阻随着电路中电流的增大而增加,从而在电源发生短路时限制了电流增加的幅度,当电路恢复正常时,合金磁阻体的电阻能够迅速回到正常值。
[0023] ②所述螺线圈在运行电流为额定电流6-8倍电流范围内产生的磁场不足以引起本发明的合金磁阻体电阻的变化。
[0024] ③本发明中通过电路电流改变合金磁阻体的电阻值,能够对短路电流进行约定控制,它的更大控制范围可以做到在额定运行电流8倍范围不产生磁阻,超过8倍以上额定值时磁阻对电流进行限制,这可以对不同级别控制开关线路短路造成的短路电流大小进行分级控制,线路在不同位置发生短路事故,将短路电流限制在预定的范围,实现对电源电压下跌进行控制,不会发生越级跳闸造成大面积停电事故现象。
[0025] ④在大电流通过的时候,磁阻合金电阻迅速升高,电阻热会集中在磁阻合金上,而磁阻合金周围又布有线圈,通过设置隔热材料解决了磁阻发热问题。附图说明
[0026] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它附图。
[0027] 图1是磁阻效应的原理示意图;图2是本发明的磁阻组件的结构示意图;
图3是本发明的磁阻组件的另一结构示意图;
图4是本发明的短路电流分级控制脱扣的参量断路器结构示意图;
图5是电流方向不同时产生磁场的原理图。
[0028] 图中:1-磁阻组件,2-外接电阻,3-磁阻体,4-螺线圈,5-第一端口,6-第二端口,7-电流输入端,8-动铁芯,9-电磁铁线圈,10-脱扣机构,11-动触头,12-静触头,13-灭弧栅。

具体实施方式

[0029] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0030] 实施例一:本发明提供了一种短路电流分级控制脱扣的参量断路器,包括脱扣机构10、动触头11和静触头12,其特征在于,还包括电磁铁和磁阻组件1,所述动触头11、静触头12和磁阻组件1设置在参量断路器的主电路中,所述动触头11与脱扣机构10联动,所述磁阻组件1包括磁阻体3及缠绕在磁阻体3上的螺线圈4,所述螺线圈4具有两个端口,所述磁阻体3的一端与螺线圈4的一个端口相连,另一端与电流输入端7相连,所述螺线圈4的另一个端口与电流输出端相连,所述磁阻体3优选为长条状的合金磁阻体,当所述磁阻组件1通过励磁电流时,所述磁阻组件1产生磁阻进而限流,并且电磁铁的动铁芯8动作撞击脱扣机构10,所述脱扣机构10完成脱扣的同时,使动触头11与静触头12由接触状态变为分离状态。
[0031] 本实施例中,所述磁阻体3和螺线圈4之间设置有隔热材料,所述隔热材料为陶瓷、玻璃、云母、聚苯硫醚塑料或聚四氟乙烯。
[0032] 本实施例中,利用控制器和电流传感器来控制电磁铁的动作,所述电流传感器检测通过磁阻组件1的电流,当检测到的电流信号为预设的励磁电流值时,所述控制器控制电磁铁的动铁芯8动作撞击脱扣机构10。
[0033] 优选地,所述单相或三相参量断路器的主分支电路中均串联设置有磁阻组件1,断路器的分类有很多,有空气断路器或真空断路器,或者有微型断路器、塑壳断路器或框架断路器。
[0034] 将本发明的磁阻组件1应用于交流电压为220V、额定电流为32A的微型断路器开关中,所述微型断路器开关包括电流传感器、具有电磁铁线圈9和动铁芯8的电磁铁、灭弧装置、静触头12和设置有动触头11的脱扣机构10,所述电流传感器具有上述磁阻组件,并用于限制流入断路器中的电流,电流由磁阻体3一端流入,由螺线圈4的第二端口6流出,所述第二端口6与电磁铁线圈9相连,所述磁阻组件限制电源电流时,所述动铁芯8撞击脱扣机构10完成脱扣,同时动触头11与静触头12由接触变为分离状态,所述灭弧装置用于在磁阻组件限制电源电流时弹跳灭弧。其中,所述灭弧装置包括用于熄灭静触头12和动触头11之间产生的电弧的灭弧栅13。
[0035] 为了在短路电流达到1200A时阻止短路电流增大(选择1200A的原因是在用户终端,短路电流小于1200A,电网电压不出现闪变),选择磁场强度448000A/m阻值变化的铁磁2 2
阻体3,电阻率ρ=0.32Ω·mm/m ,△ρ=70.65Ω·mm/m,磁阻体电阻可以根据R=ρL/s计算。首先,该实施例中的螺线圈4的长度设计为20mm,最大外直径为10mm,额定电流为32A,
2 2
按照每平方毫米5A计算,不发热截面为32/5=6.4mm,留出安全系数则选择截面为7mm的尺寸,将其换算成圆,直径为3mm,长度为32mm,符合安全。
[0036] 根据公式,可以计算出磁阻体常态电阻为R=ρL/s=0.32×0.020/(3/2)2π=0.0064/7.065=0.0009058Ω,磁 阻 体 变 化 电 阻 为 △ R=ρL/s=70.65×0.020/
2
(3/2)π=1.413/7.065=0.2Ω,具体地,所述励磁电流的大小与所述螺线圈4的匝数成反比,根据磁场强度公式:H = N × I / Le,其中,H是磁场强度,I是励磁电流,Le是有效磁路长度,可以计算出:448000=N×1200/0.020,则推出N=LH/I=0.020×448000/1200≈7。
[0037] 螺线管材料为铜,载流截面每毫米平方截面按照6A计算,32A额定电流截面不小2
于5.3mm,换算成原材料直径尺寸为2.6mm,留出安全系数直径选择3mm。螺线圈4的规格为内直径不小于3mm,有效长度20mm,螺线管材料每圈宽度尺寸20/7=2.86mm,选择使用2×3扁形铜线材绕制螺线管,外直径尺寸约9mm,符合技术要求。
[0038] 螺线管内部磁场强度基本不变,环境磁场、电磁场对磁阻体电阻影响极小可以忽略不计,只有在短路电流通过螺线管产生的高磁场才能引起磁体组发生变化。本发明磁阻电阻值正常下电阻值由0.00090587欧姆,当发生短路故障,短路电流增加到1200A,螺线管磁场磁阻体阻值迅速变化到0.2欧姆,短路电流被限制在1200A值,达到保护线路发生不发生闪变、不越级跳闸断电事故。
[0039] 利用断路器分断准电路的通道,实现电流自行限制是本发明的发明点:电流产生磁场、磁场影响合金体磁阻、磁阻限制电路电流形成闭环控制,控制短路电流平稳的性能,具有同步响应速度。
[0040] 1)磁阻体阻值的变化依赖于磁场、磁场依赖于电流,短路电流大小依赖于线路阻抗和电压器容量,这种变化响应速度即是电子速度。因此磁阻变化体限流是目前理想的元件。2)如果电路中电流在间隔很短的时间内发生连续瞬态峰值电流,使用双触头开关或者电弧限流技术都不可能跟随变化,如果一旦发生跟随变化,那将发生电路开断,无法恢复到稳定的工作状态,所以无法发挥限流作用;
某些特殊合金导电材料的电阻值在一定条件下会随外加磁场变化而变化这一原理,可利用该导电材料的特性来限制电流的变化。当特殊合金导电材料处于磁场中时,特殊合金导电材料的载流子将受洛仑兹力的作用发生偏转,在两端产生积聚电荷并产生霍电场,若霍耳电场作用和某一速度载流子的洛仑兹力作用刚好抵消,那么大于或小于该速度的载流子将发生偏转,因而沿外加电场方向运动的载流子数量将减少,电阻增大。如图1所示,若将图1中A端和B端短路,则磁阻效应更明显。通常以电阻率的相对改变量来表示磁阻的大小,由于电阻的相对变化率正比于电阻率的相对改变量,因此也可以用电阻的相对改变量来表示磁阻效应的大小。当金属或半导体处于较弱磁场中时,一般电阻相对变化率正比于磁感应强度的平方,而在强磁场中电阻相对变化率与磁感应强度呈线性关系。图1中为处于磁场中的磁阻组件和一个外接电阻2串联,接在恒流源的分压电路中,通过对R’的调节可以调节磁阻组件中电流的大小,电压表联接a或b可以分别监测外接电阻2的电压和磁阻组件的电压。
[0041] 实施例二:本发明提供了一种短路电流分级控制脱扣的参量断路器,包括磁阻体3和环绕在磁阻体3上的螺线圈4,所述螺线圈4具有两个端口,所述两个端口分别为第一端口5和第二端口6,所述磁阻体3的一端与螺线圈4的第一端口5相连,另一端与电流输入端7相连,所述螺线圈4的第二端口6与电流输出端相连。所述螺线圈4的匝数N由H = N × I / Le确定,其中,H是磁场强度,I是励磁电流,Le是有效磁路长度,所述合金磁阻体为长条状,所述合金磁阻体和螺线圈之间设置有隔热材料,所述隔热材料为聚苯硫醚塑料。
[0042] 本实施例中,所述电磁铁的电磁铁线圈9与螺线圈4上连接电流输出端的端口相连,当所述磁阻组件1通过的电流达到预设的励磁电流时,电磁铁的动铁芯8发生动作进而撞击脱扣机构。
[0043] 将本发明的磁阻组件应用于交流电压为220V、额定电流为100A的三相断路器开关中,所述三相断路器开关包括电流传感器、具有电磁铁线圈9和动铁芯8的电磁铁、灭弧装置、静触头12和设置有动触头11的脱扣机构10,所述电流传感器具有上述磁阻组件,并用于限制流入断路器中的电流,电流由磁阻体3一端流入,由螺线圈4的第二端口6流出,所述第二端口6与电磁铁线圈9相连,所述磁阻组件限制电源电流时,所述动铁芯8撞击脱扣机构10完成脱扣,同时动触头11与静触头12由接触变为分离状态,所述灭弧装置用于在磁阻组件限制电源电流时弹跳灭弧。其中,所述灭弧装置包括用于熄灭静触头12和动触头11之间产生的电弧的灭弧栅13。
[0044] 为了在短路电流达到2.2kA时阻止短路电流增大,选择磁场强度448000A/m阻值2 2
变化的铜磁阻体3材料,电阻率ρ=0.32Ω·mm/m ,△ρ=70.65Ω·mm/m,磁阻体电阻可以根据R=ρL/s计算。首先,该实施例中的螺线圈4的长度设计为30mm,最大外直径为15mm,
2
额定电流为100A,按照每平方毫米5A计算,不发热截面为100/5=20mm,将其换算成圆,直径为5mm,长度为30mm,符合安全。
[0045] 根据公式,可以计算出磁阻体常态电阻为R=ρL/s=0.32×0.030/(5/2)2π=0.008/19.625=0.00048917Ω,磁 阻 体 变 化 电 阻 为 △ R=ρL/s=70.65×0.030/
2
(5/2)π=1.76625/19.625=0.108Ω,根据磁场强度公式H = N × I / Le可以计算出:
448000=N×2200/0.030,则推出N=LH/I=0.030×448000/2200≈6。
[0046] 螺线管材料为纯铜,载流截面每毫米平方截面按照6A计算,100A额定电流截面不2
小于17mm,换算成原材料直径尺寸为4.6mm,留出安全系数直径选择5mm。螺线圈4的规格为内直径不小于5mm,有效长度30mm,螺线管材料每圈宽度尺寸30/6=5mm,选择使用5×4扁形铜线材绕制螺线管,外直径尺寸约15mm,符合技术要求。
[0047] 螺线管内部磁场强度基本不变,环境磁场、电磁场对磁阻体电阻影响极小可以忽略不计,只有在短路电流通过螺线管产生的高磁场才能引起磁体组发生变化。本发明磁阻电阻值正常下电阻值由0.00048917欧姆,当发生短路故障,短路电流增加到2.2kA,螺线管磁场磁阻体阻值迅速变化到0.108欧姆,短路电流被限制在2.2kA值,达到保护线路发生不发生闪变、不越级跳闸断电事故。
[0048] 实施例三:本发明提供了一种短路电流分级控制脱扣的参量断路器,包括磁阻体3和环绕在磁阻体3上的螺线圈4,所述螺线圈4具有两个端口,所述两个端口分别为第一端口5和第二端口6,所述磁阻体3的一端与螺线圈4的第一端口5相连,另一端与电流输入端7相连,所述螺线圈4的第二端口6与电流输出端相连。所述螺线圈4的匝数N由H = N × I / Le确定,其中,H是磁场强度,I是励磁电流,Le是有效磁路长度,所述合金磁阻体为长条状,所述合金磁阻体和螺线圈之间设置有隔热材料,所述隔热材料为聚苯硫醚塑料。
[0049] 将本发明的磁阻组件应用于交流电压为220V、额定电流为300A的三相断路器开关中,所述三相断路器开关包括电流传感器、具有电磁铁线圈9和动铁芯8的电磁铁、灭弧装置、静触头12和设置有动触头11的脱扣机构10,所述电流传感器具有上述磁阻组件,并用于限制流入断路器中的电流,电流由磁阻体3一端流入,由螺线圈4的第二端口6流出,所述第二端口6与电磁铁线圈9相连,所述磁阻组件限制电源电流时,所述动铁芯8撞击脱扣机构10完成脱扣,同时动触头11与静触头12由接触变为分离状态,所述灭弧装置用于在磁阻组件限制电源电流时弹跳灭弧。其中,所述灭弧装置包括用于熄灭静触头12和动触头11之间产生的电弧的灭弧栅13。
[0050] 为了在短路电流达到5kA时阻止短路电流增大,选择磁场强度448000A/m阻值变2 2
化的铝磁阻体3材料,电阻率ρ=0.32Ω·mm/m ,△ρ=70.65Ω·mm/m,磁阻体电阻可以根据R=ρL/s计算。首先,该实施例中的螺线圈4的长度设计为40mm,最大外直径为35mm,额
2
定电流为300A,磁阻体非纯铜材料,按照每平方毫米5A计算,不发热截面为300/5=60mm,将其换算成圆,直径约为8.74mm,取整数直径为9mm,长度为40mm,符合安全。
[0051] 根据公式,可以计算出磁阻体常态电阻为R=ρL/s=0.32×0.040/(12/2)2π=0.0128/63.585=0.00201Ω,磁 阻 体 变 化 电 阻 为 △ R=ρL/s=70.65×0.040/
2
(9/2)π=2.826/63.585=0.044Ω,根据磁场强度公式H = N × I / Le可以计算出:
44800=N×5000/0.040,则推出N=LH/I=0.040×448000/5000≈4。
[0052] 螺线管材料选择纯铜,载流截面每毫米平方截面按照6A计算,300A额定电流截面2
不小于50mm,换算成原材料直径尺寸为8mm。螺线圈4的规格为内直径不小于12mm,有效长度40mm,螺线管材料每圈宽度尺寸40/4=10mm,选择使用直径为8mm圆铜线材绕制螺线管,外直径尺寸约30mm,符合技术要求。
[0053] 螺线管内部磁场强度基本不变,环境磁场、电磁场对磁阻体电阻影响极小可以忽略不计,只有在短路电流通过螺线管产生的高磁场才能引起磁体组发生变化。本发明磁阻电阻值正常下电阻值0.00201欧姆,当发生短路故障,短路电流增加到5kA,螺线管磁场磁阻体阻值迅速变化到0.044欧姆,短路电流被限制在5kA值,达到保护线路发生不发生闪变、不越级跳闸断电事故。
[0054] 本发明的一种短路电流分级控制脱扣的参量断路器,具有如下有益效果:1、本发明的合金磁阻体的电阻随着电路中电流的增大而增加,从而在电源发生短路时限制了电流增加的幅度,当电路恢复正常时,合金磁阻体的电阻能够迅速回到正常值。
[0055] 2、所述螺线圈在运行电流为额定电流6-8倍电流范围内产生的磁场不足以引起本发明的合金磁阻体电阻的变化。
[0056] 3、本发明中通过电路电流改变合金磁阻体的电阻值,能够对短路电流进行约定控制,它的更大控制范围可以做到在额定运行电流8倍范围不产生磁阻,超过8倍以上额定值时磁阻对电流进行限制,对不同级别短路电流大小进行分级控制,线路在不同位置发生短路事故,将短路电流限制在约定的范围,实现了电源电压处在一个平稳的范围,不会发生越级跳闸造成大面积停电事故现象。
[0057] 4、在大电流通过的时候,磁阻合金电阻迅速升高,电阻热会集中在磁阻合金上,而磁阻合金周围又布有线圈,通过设置隔热材料解决了磁阻发热问题。
[0058] 以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
QQ群二维码
意见反馈