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3.开关电器的开距与超程

我们看图3：

 

开距，指的是当开关电器处于打开状态下，动、静触点之间的最短距离。

 

超程，指的是开关电器闭合后，把静触头抽走，动触头继续运动的距离。

开距决定了开关电器主触头的绝缘特性，超程则决定了开关电器的电寿命。

我们来设想一下，高压铁塔上的高压电线，如果距离地面的距离很近，则高电压会把空气击穿，继而产生电弧电流。因此，开距必定与开关电器的额定电压、额定绝缘电压等参数密切相关。

至于超程，我们很容易想到，如果触头因为电磨损和机械磨损的原因，触头被磨平，则超程能够确保触头磨损后触点仍然能导通。

下图是ABB的Emax框架断路器：

可见开关电器的开距是一个很重要的参数。

4.开关电器的导电杆和导电板的温升

开关电器在正常运行状态下，工作电流流过开关电器内部的各种导电材料，并由此产生温升。理论和实践都证明，开关电器内部的各种导电材料，是开关电器温升的主要贡献者。

现在，我们来探讨一下导电板和导电杆的温升。

由“电器导体之1”我们知道，导电杆的电阻为：

，

我们还知道，电阻性发热功率P1为：

，

把电阻表达式代入，得到导电杆的发热功率为：

。

有发热就有散热。

我们知道，物体的散热有三种方式，即热传导、热对流和热辐射。伟大的牛顿给出了一个描述物体散热功率的公式，简称为牛顿散热公式：

牛顿散热公式中，

Kt是综合散热系数，A是物体的表面积，τ是温升。

当流过的电流恒定时，导热杆的发热等于散热，也即P1=P2。于是有：

，……………………式1

式1是一个很有意思的公式，我们来仔细考察它一番。

我们来看图4：

 

由于导电杆一般都比较长，我们忽略它的两个端面，于是它的表面积A和截面积S为：

 

矩形截面导电杆表面积：，截面积：

圆形截面导电杆表面积：，截面积：

如果我们把导电杆的截面周长用M表示，则不管是矩形截面导电杆，或者是圆形截面导电杆，统一有：。把它代入式1，得到：

。

注意到这个式子，它们的左右两边都有长度L，我们把L略去，然后求出温升τ，于是有：

，…………式2。

我们从式2中还能解得导电杆的载流量：，…………式3

虽然式2和式3探讨的是导电杆，这个结论可以推广到一般导体。我们看以下三个推论：

推论1：导体的载流量I与导体截面S相关，与导体长度L无关；

推论2：如果导体的截面相同，流过的电流也相同，由于矩形截面导体的截面周长大于圆形截面导体截面周长，因此矩形截面导体的温升更低；

所以，在低压开关柜中，因为电流较大，所以主母线一般采用矩形截面的铜排，以此降低温升。

推论3：由式2和式3可以推得：若多股导线由相同截面的导线缠绞而成，则K股导线与单根导线的载流量之比为。

我们看下表，此表摘自《电气工程师实务手册》：

 

例如4平方的导线，单根时的载流量时47A，2根时载流量是倍即1.68X47=78.96A，5根时载流量是倍即3.34X47=156.98A，10根时载流量是倍即5.62X47=264.1A，我们看到计算值与表中的值十分接近。

 

我们来看一个实例：

设某开关电器的镀锡铜质导电杆截面是60mmX10mm，综合散热系数为12.5w/(m^2.K)，零度时的电阻率为1.62X10^-8Ω.m，电阻温度系数为0.0043℃^-1。若工作温度为80℃，试问此导电杆的最大载流量是多少？

我们来看看答案。

在GB14048.2012《低压开关设备和控制设备 第1部分：总则》中，定义开关电器的标准环境温度是40℃，因此温升为80-40=40K。将数据代入式3，我们得到：

如果我们考虑极限情况，也即让导电板的温升为65K，则导电板的工作温度为105℃，计算表明，此时的载流量有1703A。可见，温升对载流量的影响是多么巨大。

事实上，这里计算的就是ABB的Emax1600A框架断路器导电板的参数，使用温升都是按65K来考虑的。

我们隐隐约约地感觉到，断路器的额定电流是按导电板的载流量来考虑的。事实上，也的确如此。

关于开关电器的额定电流，我们将在后续的内容中专门讨论。

说到温升，我们知道不但导电板有温升，触头材料也会有温升，而且触头材料的温升还更高。那么对于触头材料，又有何种理论？我们且听下回分解。

 

 

电工证分为两个证书：一个是职业资格证书（等级证），另一个是特种作业人员操作证（上岗证），按照国家的政策规定，只有职业资格证书可以领取补贴，而上岗证是不能领取的，这一点一定要搞清楚。

 

初级电工职业资格证的补贴额度是1000元，中级电工证是1500元，高级电工证是2000元。

 

 

1：首先是社保缴纳超过12个月（一年）以上；

 

2：其次是需要有一本职业资格证书（证书核发日期迄今为止不超过12个月），2017年1月1日以后的核发的证书也可申请，初/中/高级都可以，只是补贴力度不同。

 

 

初级：年满18岁，初中以上学历即可报考

 

中级：取得本职业初级电工证或者电工操作证后，连续从事本职业工作3年以上，经本职业中级达规正规培训定标准学时数，且取得毕（结）业证书。

 

取得本职业初级电工证后，连续从事本职业工作5年以上。取得经劳动和社会保障行政部门审核认定的，以中级技能为培养目标的中等以上职业学校本职业毕业证书。

 

高级：取得本职业中级电工职业资格证书后，连续从事本职业工作4年以上，经本职业高级正规培训达规定标准学时数，并取得毕（结）业证书。

 

取得本职业中级电工职业资格证后，连续从事本职业工作7年以上。

 

取得本职业中级电工职业资格证的大专以上毕业生，连续从事本职业工作2年以上。

 

取得高级技工学校或经劳动和社会保障行政部门审核认定，以高级技能为培养目标的职业学校本职业毕业证书。