增城区电工证培训机构

我们来看下图：

分析如下：

（1）从短路电流开始出现的时刻t=0，到t0时刻，限流断路器即将开始动作。在此过程中，动触头上承受的电动斥力随着短路电流的增加而增加，一直到电动斥力等于触头压力时为止。由于触头并未分开，因此电弧电压Uh=0

（2）从t0到t1阶段，触头在t0打开，触头之间开始出现电弧。由于这时电弧电流并不大，因此电弧停留在原地，被称为电弧停滞时间。电弧停滞时间与触头材料、吹弧磁场、开距和打开速度等都有关。由于电弧电流变化不大，因此电弧电压也变化不大

（3）从t1到t2时刻，电弧在自身的励磁作用下，进入灭弧栅片，电弧电压快速增长

（4）当电弧进入灭弧栅片后，电弧电压达到其最大峰值Uh，注意Uh>U。电弧电流强制减小，至t3时刻电流降到零，电弧熄灭

我们来看下图：

图的左侧是母线系统，我们看到是单相电源；中间是限流型断路器，并且有两个断点。注意在触点的下方有U形结构，由此可知它可以利用电动力来产生限流脱扣。同时，我们还看到了冲击绕组和冲击电磁铁，它的作用前面已经叙述过了，这里忽略。

图的右侧是负载。负载中我们看到了电阻R和电感L，想象它就是类似空调之类的负载吧。

为了讨论方便，我们把负载外露导电部分所接的PE线给去除了。目的是显然的，PE线以及剩余电流保护与我们的讨论主题无关。

正常情况下，动触头在宝塔弹簧的作用下处于闭合状态。当短路电流通过冲击电磁铁线圈时，动铁芯顶杆推动转动轴，转动轴的顶端推动带有动触头的直动杆使触头打开，电弧在触头上点燃后，再自励磁场的作用下沿着弧角进入灭弧室而熄灭。

注意：冲击电磁铁的下端带有脱扣机构，当动铁芯动作后，脱扣机构产生脱扣，使动触头打开并保持在打开位置。

由此可见：限流断路器在发生短路时执行了三套开断操作：

第一套是U形触头导电回路产生的开断电动力；

第二套是冲击电磁铁铁芯上端产生的对触头的开断冲击力；

第三套是冲击电磁铁铁芯下端产生的脱扣作用力。这一点请充分注意。

对比普通的断路器，我们发现限流断路器与普通断路器的脱扣原理很不一样。

我们再来看看ABB的透明微断，来加强理解。值得注意的是：ABB的透明微断是单触点结构：

看出了主触点在哪儿吗？冲击电磁铁上方可不是主触点哦！提示：动触点应当配有软连接，这是它的标志

在给出分析表达式之前，我们先复习两个概念。

第一个概念：KVL

KVL就是基尔霍夫电压定律。KVL告诉我们，在闭合的网络中，各处的电压代数和为零。利用KVL，我们可以把电源电压写在等号的左边，而等号右边为环路中各电压之和。也即：

U电源=U1+U2+U3+......+Un

第二个概念：电感电压

当流过电感的电流发生变化时，其变化率为di/dt，则电感两端的电压为：

在这里，di是电流改变量，dt是对应的时间长度。

这个式子说明：当流过电感的电流发生改变时，电感两端将出现反向电动势，或者反向电压；若电流未发生变化，则电感电压为零。当然，这里假定电感的电阻为零。

现在，我们就可以写出表达式了:

在这里，等号左边的就是交流电源，等号右边的第一项是电感上的电压，第二项是电阻上的电压，第三项是触头之间的电弧电压。我们把上式改写一下，从中解出di/dt，如下：

现在我们来仔细分析这个表达式与限流断路器的关系。

在深入讨论之前，我们需要确定一件事：

我们知道，工频频率是50Hz，所以交流电流半个周波时间是10毫秒。如果限流断路器的开断时间大于10毫秒，则交流电流必然过零，于是我们就要考虑过零前后在主触头上的电弧变化；反之，我们就只考虑过零前电流减小的熄弧过程就可以了。

另外，若限流断路器的分断时间小于10毫秒，电弧事实上已经变成直流电弧，我们也可以参照直流电弧的理论来讨论。

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好，我们来看看ABB的塑壳断路器参数：

我们看到断路器的分闸时间在10毫秒以下，特别是“L”限流开关，分闸时间只有3毫秒。这样一来，我们的讨论也就方便了很多。

现在我们来仔细分析上述表达式与限流断路器的关系：
在分析电弧的伏安特性时，di/dt的值是关键因素。我们可以这样想：如果改变电路的各项参数都不变，电弧电流当然也不变，那么di/dt=0；如果电流上升，则di/dt>0，电弧的电离程度加强，弧柱直径加大，电弧电阻Rh的减少率大于电流的增加率，因此电弧电压Uh反而会下降；如果电流下降，电弧电压会上升。
在我们的系统中，一旦时间越过了t3，电流达到峰值点，此时di/dt=0，再之后，电弧电流开始下降，而电弧电压就会上升，并且会一直大于电源电压，最后，电弧电流持续减小，直到为零。
由于有限流作用的存在，实际分断电流的幅值要比Ip小很多，燃弧时间缩短，因此允通能量和电弧能量都减小。

在这里，允通能量的减小能够降低断路器自身和电网中其它设备的短路电动力和热效应，而后者则减小了断路器开断电弧的能量。

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现在，我要给知友们提些问题了：

1）电弧自身能限流吗？如果能，是电弧的什么效应实现了限流？

2）限流开关到底是用快速分断操作来实现限流，还是利用电弧的限流作用来限流？

3）为何限流断路器用在电动机回路中，当电动机起动时会出现触头抖动？这种抖动造成断路器触头粘死或者烧焦。