乐清正宇电气有限公司

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乐清市正宇电气有限公司 地 址：乐清市翁垟工业区

   产品型号：S-N系列交流接触器，SD-N系列直流接触器、MSO，MSOD系列电动机起动器、US-N，US-H系列固态继电器。电压：交流AC24V，AC48V，AC100V，AC120V，AC127V，AC200V，AC220V，AC230V，AC260V，AC380V，AC400V，AC440V，AC500V.直流DC24V，DC48V，DC100V，DC110V，DC125V，DC200V，DC220V.三菱S-K系列，S-N系列接触器质量保证，放心产品

  

日前，西门子公司宣布，出售其所持有的博西家电50%的股份给博世集团，正式退出家电领域。此后，各种猜测接踵而至。近日，博西家用电器(中国)有限公司（以下简称“博西中国”）总裁兼CEO盖尔克就西门子退出家电领域一事首次做正式回应。他表示，股权变更是两大公司战略调整的结果。至少在2025年之前，西门子品牌将在中国市场存在并继续发展。

⑴板后接线方式：板后接线最大特点是可以在更换或维修断路器，不必重新接线，只须将前级电源断开。由于该结构特殊，产品出厂时已按设计要求配置了专用安装板和安装螺钉及接线螺钉，需要特别注意的是由于大容量断路器接触的可靠性将直接影响断路器的正常使用，因此安装时必须引起重视，严格按制造厂要求进行安装。

⑵插入式接线：在成套装置的安装板上，先安装一个断路器的安装座，安装座上6个插头，断路器的连接板上有6个插座。安装座的面上有连接板或安装座后有螺栓，安装座预先接上电源线和负载线。使用时，将断路器直接插进安装座。如果断路器坏了，只要拔出坏的，换上一只好的即可。它的更换时间比板前，板后接线要短，且方便。由于插、拔需要一定的人力。因此目前中国的插入式产品，其壳架电流限制在最大为400A。从而节省了维修和更换时间。插入式断路器在安装时应检查断路器的插头是否压紧，并应将断路器安全紧固，以减少接触电阻，提高可靠性。

⑶抽屉式接线：断路器的进出抽屉是由摇杆顺时针或逆时针转动的，在主回路和二次回路中均采用了插入式结构，省略了固定式所必须的隔离器，做到一机二用，提高了使用的经济性，同时给操作与维护带来了很大的方便，增加了安全性、可靠性。特别是抽屉座的主回路触刀座，可与NT型熔断路器触刀座通用，这样在应急状态下可直接插入熔断器供电。

一用一备如果指的是馈电线路，就不能称之为双电源供电了。双电源比双回路可靠，但对建筑单体来说，两者看起来好象没有什么区别，很多情况下都是两路进线。双电源有一种情况是这样的：两路进线接自不同的区域变电站；而对应，双回路有一种情况是这样的：两路进线接自同一区域变电站的不同母线。所以，“双回路”中的这个回路指的是区域变电站出来的回路。双电源是电源来源不同，相互独立，其中一个电源断电以后第二个电源不会同时断电，可以满足一二级负荷的供电。而双回路一般指末端，一条线路故障后另一备用回路投入运行，为设备供电。两回路可能是同一电源也可能是不同电源。双电源供电和双回路供电，人们一般都认为是事，互相混叫。但是事实上是有一些区别的。双电源供电当然是引自两个电源（性质不同），馈电线路当然是两条；一用一备如果指的是电源，那它就是双电源供电。一用一备如果指的是馈电线路，就不能称之为双电源供电了。双电源比双回路可靠，但对建筑单体来说，两者看起来好象没有什么区别，很多情况下都是两路进线。双电源有一种情况是这样的：两路进线接自不同的区域变电站；而对应，双回路有一种情况是这样的：两路进线接自同一区域变电站的不同母线。所以，“双回路”中的这个回路指的是区域变电站出来的回路。双电源是电源来源不同，相互独立，其中一个电源断电以后第二个电源不会同时断电，可以满足一二级负荷的供电。而双回路一般指末端，一条线路故障后另一备用回路投入运行，为设备供电。两回路可能是同一电源也可能是不同电源。

马达电机因电性原因出现过负荷、缺相、层间短路及线间短路、线圈的接地漏电、瞬间过电压的流入等造成损坏，或者是由于机械原因，如堵转、电机转动体遇到固体时，因轴承磨损或润滑油缺乏出现热传导现象，损坏电机。由于非正常运行或停止或损坏，会造成生产损失或停止时间内产生的人力损失无法与电机本身更换的费用相提并论，其损失巨大，那么我们就需要对电机进行有效的保护，以便保证生产的正常运行。

武汉轨道公司专家透露，武汉轻轨有两个独立电站输电，采用“双回路”供电系统，即使遇到停电，也能保证其正常运营。

其供电硬件采用了双组变电站供电模式，即每条线由两个独立的主变电站供电，分别由不同的市属变电站输电。两个变电站可实现越区供电，如出现其中一个主变电站停电，系统将自动切换，由另一主变电站来担负全线的供电任务。

就算两个主变电站同时停电，也不会导致轻轨“失控”。轻轨的指挥系统，如调度电话、通讯系统等在停电情况下仍能正常使用，它们全部由蓄电池供电。指挥中心可迅速下达指令，通知司机、车站执行紧急疏散预案。

用户分类编辑

1.一般属下列情况者，称为双电源用户：

1)用户由供电部门提供2个不同电源供电；

2)用户由供电部门提供1路电源供电，而自备发电机作为备用电源；

3)用户由供电部门提供1路主供电源，又从不同电源供电的另一用户处取得备用电源。

2.具备下列条件之一者可获批准双电源供电：

1)突然中断供电将造身伤亡者；

2)突然中断供电将引起环境严重污染者；

3)突然中断供电将造成城市生活或连续生产过程长期不能恢复者；

4)突然中断供电将在政治上造成重大影响者；

5)上级指定的供电不能中断者。

3.双电源用户目前有2种：

1)拥有自备发电机；

2)具备2路10kV电源进户，其中1路作为备用电源。

拥有自备发电机的用户,使用自备发电机时，将双头开关手动切换到自备电源侧，断开与公用电源的连接；采用自动装置的用户，装置会自动切换到自备电源侧，同时断开与公用电源的连接；无双头开关和自动切换装置的用户，须断开公用电源进线开关，再将自备电源接到自己的用电回路中。

具备2路10kV电源进户，其中1路作为备用电源的用户，都有自己的供电所、固定的专业运行维护人员、配套的运行设备和健全的运行管理制度。当使用备用电源时，按照规定的倒闸操作要求进行操作，确保与正常供电线路断开，接入备用供电线路。

存在的问题编辑

(1) 用户的自备电源保安措施如自动装置、双头开关，并不归供电部门管理，自动装置、双头开关能否保证可靠动作，能否在投入备用电源时将与公用电源连接的开关断开，避免反送电，是供电部门关心的一个问题。

(2) 有些用户不熟悉有关用电的法律法规内容，为了保持自己的生产作业和商业经营正常进行，遇有停电情况，就临时借用一台发电机作为备用电源使用，他们不与当地供电部门签订《双电源(自备电源)供用电协议书》，在启用自备发电机时，又不与供电单位联系，而供电单位也无法对这些用户进行登记、管理。他们缺乏必要的用电安全知识，能否在使用自备发电机前，将公用电源进户开关断开，确保不反送电，是供电部门关心的另一个问题。

(3) 具备2路10kV电源进户，其中1路作为备用电源的双电源用户，虽然有自己的供电所、专业运行维护人员和相应的管理制度，但是，他们并不归供电部门管理，2路10kV电源进户开关处于合闸位置，且这2路10kV电源来自不同的变电站。用户使用其中1路电源时，自己可以通过内部的倒闸操作来完成，他们的倒闸操作能否保证供电单位的电网安全运行和作业人员的人身安全，是供电部门关心的又一个问题。

(4) 有些用户的表返线架设在供电单位的杆塔上，他们使用备用电源时，造成本已停电杆塔上的导线带电，威胁作业人员的安全，这也是供电部门关心的问题。

作用编辑

(1)控制作用。根据电力系统运行的需要，将部分或全部电气设备，以及部分或全部线路投入或退出运行。

(2)保护作用。当电力系统某一部分发生故障时，它和保护装置、自动装置相配合，将该故障部分从系统中迅速切除，减少停电范围，防止事故扩大，保护系统中各类电气设备不受损坏，保证系统无故障部分安全运行。

工作性能编辑

(1)额定电压(标称电压)：它是表征断路器绝缘强度的参数，它是断路器长期工作的标准电压。为了适应电力系统工作的要求，断路器又规定了与各级额定电压相应的最高工作电压。对3—220KV各级，其最高工作电压较额定电压约高15%左右;对330KV及以上，最高工作电压较额定电压约高10%。断路器在最高工作电压下，应能长期可靠地工作。[1

(2)额定电流：它是表征断路器通过长期电流能力的参数，即断路器允许连续长期通过的最大电流。

(3)额定开断电流：它是表征断路器开断能力的参数。在额定电压下，断路器能保证可靠开断的最大电流，称为额定开断电流，其单位用断路器触头分离瞬间短路电流周期分量有效值的千安数表示。当断路器在、低于其额定电压的电网中工作时，其开断电流可以增大。但受灭弧室机械强度的限制，开断电流有一最大值，称为极限开断电流。

(4)动稳定电流：它是表征断路器通过短时电流能力的参数，反映断路器承受短路电流电动力效应的能力。断路器在合闸状态下或关合瞬间，允许通过的电流最大峰值，称为电动稳定电流，又称为极限通过电流。断路器通过动稳定电流时，不能因电动力作用而损坏。

(5)关合电流：是表征断路器关合电流能力的参数。因为断路器在接通电路时，电路中可能预伏有短路故障，此时断路器将关合很大的短路电流。这样，一方面由于短路电流的电动力减弱了合闸的操作力，另一方面由于触头尚未接触前发生击穿而产生电弧，可能使触头熔焊，从而使断路器造成损伤。断路器能够可靠关合的电流最大峰值，称为额定关合电流。额定关合电流和动稳定电流在数值上是相等的，两者都等于额定开断电流的2.55倍。

(6)热稳定电流和热稳定电流的持续时间：执稳定电流也是表征断路器通过短时电流能力的参数，但它反映断路器承受短路电流热效应的能力。热稳定电流是指断路器处于合闸状态下，在一定的持续时间内，所允许通过电流的最大周期分量有效值，此时断路器不应因短时发热而损坏。国家标准规定：断路器的额定热稳定电流等于额定开断电流。额定热稳定电流的持续时间为2S，需要大于2S时，推荐4S。

(7)合闸时间与分闸时间：这是表征断路器操作性能的参数。各种不同类型的断路器的分、合闸时间不同，但都要求动作迅速。合闸时间是指从断路器操动机构合闸线圈接通到主触头接触这段时间，断路器的分闸时间包括固有分闸时间和熄弧时间两部分。固有分闸时间是指从操动机构分闸线圈接通到触头分离这段时间。熄弧时间是指从触头分离到各相电弧熄灭为止这段时间。所以，分闸时间也称为全分闸时间。

(8)操作循环：这也是表征断路器操作性能的指标。架空线路的短路故障大多是暂时性的，短路电流切断后，故障即迅速消失。因此，为了提高供电的可靠性和系统运行的稳定性，断路器应能承受一次或两次以上的关合、开断、或关合后立即开断的动作能力。此种按一定时间间隔进行多次分、合的操作称为操作循环。

当电机由于驱动部分过载导致电流增大时，从电流传感器取得的电压信号将增大、此电压值大于保护器的整定值时，过载回路工作，RC延时电路经过一定的（可调）

主要种类编辑

(一)热继电器是五十年代初引进苏联技术开发的金属片机械式电动机过载保护器。它在保护电动机过载方面具有反时限性能和结构简单的特点。但存在功能少，无断相保护，对电机发生通风不畅，扫膛、堵转、长期过载；频繁启动等故障不起保护作用。这主要是因为热继电器动作曲线和电动机实际保护曲线不一致，失去了保护作用。且重复性能差，大电流过载或短路故障后不能再次使用，调整误差大、易受环境温度的影响误动或拒动，功耗大、耗材多、性能指标落后等缺陷。

(二)温度继电器是采用双金属片制成的盘式或其他形式的继电器，具有结构简单、动作可靠，保护范围广泛等优点，但动作缓慢，返回时间长，3KW以上的三角形接法电动机不宜使用。如今在电风扇、电冰箱、空调压缩机等方面大量使用。

温度继电器与热继电器不同。温度继电器是装在电动机内部，靠温度变化时期动作的。而热继电器装在动力线上，靠电流热效应动作的。

(三)电子式电动机保护器已由晶体管发展到集成电路至今已发展到微处理芯片厚模电路，从功能上一般分为断相保护、综合保护（多功能保护）、温度保护和智能保护。此类保护器具有节能、动作灵敏、精确度高、耐冲击振动，重复性好、保护功能齐全、功耗小等优点。

1.电动机保护器（电机保护器）是以检测线电流的变化（包括采取、正序、负序、零序和过流）为原则，可检测断相或过载信号。除具有断相保护功能外，还具有过负荷、堵转保护功能。

2.智能保护：集保护、遥测、通讯、遥控与一体的电动机保护装置，对电动机发生断相、过载、短路、欠压、过压和漏电等故障时实现保护，还具有电流电压显示，时间控制，软件自诊断，来电自恢复，自启动顺序，故障记忆，自琐和远传报警，显示故障时的电流、电压故障前后用代号闪烁示警，配置RS485通讯接口，实现计算机联网。同时可监控、监测256台电动机工作等功能。

（四）电动机保护器在国民经济和节能事业中的重要意义

电动机保护器（电机保护器）是发电、供电、用电系统的重要器件。是跨行业、量大面广、节能效果显著的节能机电产品。几乎渗透到所有用电领域；是工业、农业和国防建设及人民生活正常生产和安全工作的重要保证，在国民经济和节能事业中有着不可替代的重要地位和作用。

《中华人民共和国节约能源法》规定：“节能是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源”；“节能发展经济的一项长远战略方针”。节能是系统工程。 据不完全统计，全国运行的1KW-320KW低压电动机数量为6000万台，占电网用电量的70%以上，是工农业及商业系统中应用最为广泛的动力设备。全国每年烧毁电动机数量约300万台，容量为10亿千瓦，每年仅电动机在烧毁过程中就耗电为数亿度，修理费高达数100亿元左右，造成停工停产损失竟达数100亿元。仅上述费用不算，还会造成电机修理后功率下降，耗电量大，性能变差直接影响企业正常生产。

电机保护器的常见类型

1、热继电器：普通小容量交流电机，工作条件良好，不存在频繁启动等恶劣工况的场合；由于精度较差，可靠性不能保证，不推荐使用。

2、电子型：检测三相电流值，整定电流值采用电位器或拔码开关，电路一般采用模拟式，采用反时限或定时限工作特性。保护功能包括过载、缺相、堵转等，故障类型采用指示灯显示，运行电量采用数码管显示。

3、智能型：检测三相电流值，保护器使用单片机，实现电机智能化综合保护，集保护、测量、通讯、显示为一体。整定电流采用数字设定，通过操作面板按钮来操作，用户可以根据电机具体情况在现场对各种参数修正设定；采用数码管作为显示窗口，或采用大屏幕液晶显示，能支持多种通讯协议，如ModBUS、ProfiBUS等，价格相对较高，用于较重要场合；目前高压电机保护均采用智能型保护装置。

4、热保护型：在电机中埋入热元件，根据电动机绕组的温度进行保护，保护效果好；但电机容量较大时，需与电流监测型配合使用，避免电机堵转时温度急剧上升时，由于测温元件的滞后性，导致电机绕组受损。

5、磁场温度检测型：在电机中埋入磁场检测线圈和测温元件，根据电机内部旋转磁场的变化和温度的变化进行保护，主要功能包括过载、堵转、缺相、过热保护和磨损监测，保护功能完善，缺点是需在电机内部安装磁场检测线圈和温度传感器。

保护器类型在电动机工作条件下的选择

1、对于工作条件要求不高、操作控制简单，停机对生产影响不大的单机独立运行电机，可选用普通型保护器，因普通型保护器结构简单，在现场安装接线、替换方便，操作简单，具有性价比高等特点。

2、对于工作条件恶劣，对可靠性要求高，特别是涉及自动化生产线的电动机，应选用中高档、功能较全的智能型保护器。

3、对于防爆电机，由于轴承磨损造成偏心，可能导致防爆间隙处摩擦出现高温，产生爆炸危险，应选择磨损状态监测功能。对于大容量高压潜水泵等特殊设备，由于检查维护困难，也应选择磨损状态监测功能，同时监测轴承的温度，避免发生扫膛事故造成重大经济损失。

4、应用于有防爆要求场所的保护器，要根据应用现场的具体要求，选用相应的防爆型保护器，避免安全事故发生。

保护器主电流的接线方式选择

主电流接线方式分为：

1、一次穿芯式（也可以利用外围电流互感器二次回路）

2、接线柱式（也可以利用外围电流互感器二次回路）

3、直接插进式

一次穿芯式接线方便安全，避免了因接线柱接触不良引起接触电阻发热。电动机额定电流值在5A以上，一般都可以选用一次穿芯接线。

直接插进接线方式接线方便，特别对于那些空间小、适合安装位置的情况下，选用插进式保护器可以与接触器输出主触头直接相接。

保护器整定电流范围的选择

为了适应不同功率电动机的选配，保护器基本上都设有一定的电流调节范围，在选用保护器时，根据电动机额定电流值尽可能选择整定电流范围中间区域的值。

工作电源选择

工作电源主要是供保护器内部电路工作，无需工作电源型除外，工作电源等级一般分为：AC380V，220V，110V，36V。对于工作电源选择无特殊要求，因它是独立供电单元，用户只要根据电动机控制回路电压等级来选择。

电机保护器 - 类型

双金属型

双金属型保护器实际上是一种用双金属片制成的开关或继电器，由于价格低廉而得到广泛应用。双金属片由两层热膨胀系数不同的合金叠合而成，其中，膨胀系数较大的称为主动层；膨胀系数较小的称为被动层。由于两层材料膨胀系数不同，双金属片在温度升高时会弯曲变形，而温度降低后又会恢复原来的样子。人们利用这一现象，制作出能够在指定温度下闭合或断开的开关。

对于压缩机电机而言，当绕组温度升高到一定温度时（比如110℃），需要及时断开电源，以防烧毁；而当温度降低到某个温度（比如60℃）后又可自动复位，压缩机恢复运转。这就是双金属片保护器的工作原理。

双金属型保护器可分为两种：热保护器和过载保护器。热保护器自身不发热，热量来自被保护部位的发热。过载保护器内有电热器（电热丝或电热盘），当电流过大时，电热器的发热会引起双金属片变形。

热保护器外观像铅笔头，常捆绑或粘贴在定子绕组温度比较高的位置，绕组温度通过金属壳体传给双金属片。当绕组温度超过设定温度后，热保护器跳开，与热保护器相连的控制回路就断开，从而触发主回路接触器跳开，压缩机停止运转。热保护器的热响应时间是一个重要参数，一般都可以在到达设定温度后几秒内会动作。安装时一定要确保热接触良好，否则就无法及时动作，起不到热保护作用。

与热保护器不同，过载保护器内有一个或多个小电热器（电热丝或电热片），电热器串联在单相或三相主回路中。当电机出现过载时，电流增大，电热器温度迅速升高并引起双金属片变形，连接主回路的触点分离，压缩机停机。

过载保护器也可以通过壳体传热，因此过载保护器本身也是一个热保护器。过载保护器体积大，热响应比较慢。此外，外置过载保护器不能当热保护器使用。

在安装方面，各有利弊。热保护器与主回路无关，因此对电机电流几乎没有限制，但需要串联在控制回路中，接线复杂。过载保护器直接串联在主回路，不需要额外接线，简单直观，但不适合电流很大的电器，以免触点拉弧或焊合。热保护器可以很好的应付电机过热，比如电压异常、相不平衡甚至缺相引起的过热，电机冷却不足（如制冷剂泄漏和回气压力过低）引起的过热，高低压串气（涡盘损坏、活塞环损坏、泄压阀打开等）引起的过热、润滑不良、抱轴甚至 堵转等引起的过热。热保护器不能很好应付大电流问题，因此往往还需要在主回路过载保护器或配置限流器等。过载保护器对大电流反应很快，引起大电流的常见现象包括：电源性相不平衡、缺相以及由接触器引起的缺相、冷凝压力过高、润滑不良引起的抱轴、连杆断裂或活塞咬缸引起的堵转、涡盘或十字滑环损坏等引起的堵转。15HP以下的商用压缩机普遍采用Klixon等品牌过载保护器。

复合型

大压缩机的工作电流很大，过载保护器吸合时引会起电弧，无法使用。普遍采用的保护方式热敏电阻+电子模块的保护方式。在三相绕组中布置几个热敏电阻，并将热敏电阻串联（也有并联的）起来，与电子模块相应端子（如S1、S2）相连。当热敏电阻温度到达某个临界温度时，其阻值会从正常温度下的几百欧姆剧烈增大到几千欧姆甚至上万欧姆，触发电子模块内的控制回路（如M1、M2）断开，压缩机停机；而当温度降低到设定值后，模块内控制回路会自动闭合，电机恢复运转。

热敏电阻体积小，可以安置于绕组中，热响应很快。此外，热敏电阻价格低廉，因此可以多布置几个，大大增加监测范围。电子模块除监测热敏电阻的阻值外，还具有判断主回路缺相和相序错误等功能。对涡旋压缩机、螺杆压缩机和离心压缩机，相序错误是一个很大的错误，模块会自动锁定。

大型涡旋压缩机、多缸活塞压缩机、螺杆压缩机等普遍选用热敏电阻+电子模块这种热保护方式。

智能型

电机智能保护器是设计用于工矿企业等380/660V低压配电网电动机的保护、测控，其具有实时测量、保护、监控、显示、通讯等功能。

保护器给予现金的集成电路及微机技术，采用微处理芯片作为核心运算单元，运作速度快。可靠性高，并具有完善的通讯功能和模拟变送输出能力。对电机提供多方面完善的综合保护，性能可靠，操作方便，却便于安装维护等优点。保护范围和灵敏度都比热继电器高，可以有效避免以往常常是电机烧坏，热继电器却不动作的情况，是热继电器的理想升级产品。

使用环境温度：-20°~55°C，相对湿度：《90%，无腐蚀气体、无剧烈震动，冲击的场所。

智能电机保护器的分为常规型和纯保护型，常规继电器装置K1出口机电为常闭点，保护动作打开，节点可手动自动复归莫邪可以做自动复归，直接替代热继电器使用。纯保护型K1出口为常开点。

矛盾：

1.采用继电器的常开触点实行保护方案，其特点主回路不工作时触点常开，所以其触点必须串接于接触器的自保回路，这样即使用户感到安装不便，又无法用于自动控制的电路；

2.、用继电器的常闭触点动作实行保护方案，虽然其控制触点可象热继电器一样直接串接于控制回路，但由于其自动复位，同样也无法适用于自动控制系统。这大大限制了电子式电机保护器的使用范围。一方面替代热继电器时需改变控制线路，另一方面不能使用于因无人看守，长期工作，故障率相对较高的需自动控制的设备如水泵、压缩机等。

接触器 115～780A 附件和备用件
主触头（每极：2个静触头，1个动触头，2个偏转板，1个后板，紧固螺钉及垫圈）

施耐德交流接触器报价说明
LC1-D系列交流接触器主要用于交流50Hz（或60Hz），额定绝缘电压为690V，在AC-3使用类别下额定电压为380V时额定工作电流至95A的电路中，供远距离接通和分断电路，并可与适当的热过载继电器组成电磁起动器以保护可能发生过负荷的电路。

　摘 要：论文对万能式式断路器(Air Circuit Breaker，简称ACB)的发热机理进行了分析，并介绍了包括热管及风扇等当前散热领域的常用技术。并结合具体产品，探索上述散热技术如何应用到目前万能式断路器产品设计研发过程中，并研究其在散热性能，控制温升等方面的实际应用，从而达到降低产品铜耗，提高其工作性能。

　　关键词：万能式式断路器, 电器发热，散热技术

　　一、前言

　　低压断路器是一种使用于低压电网(交流50Hz或60Hz，额定电压在1000V及以下，直流1500V及以下的电路)的配电电器;能够接通、承载及分断正常工作条件下的电流，也能够在规定的非正常条件下，如过载、短路、欠电压以及发生单相接地故障时，接通、承载一定时间和分断电流的开关电器。主要应用于工矿企业、高层建筑、宾馆、医院、机场、码头及现代居住小区中的低压配电网络中。

　　万能式断路器(Air Circuit Breaker, ACB)，也叫框架式断路器，主要工作在大气环境下操作，所有的零件都安装在一个绝缘或金属的框架上，是低压断路器中重要的种类之一。

　　对万能式断路器而言，发热会引起温度升高，而温度过高会导致产品材料物理、化学性能的变化，引起机械性能和电气性能下降，最后导致产品的工作故障，甚至严重事故。例如在长期工作时，铜在温度大于100°C以上时，机械强度明显下降;在短时发热情况下，在300°C左右机械强度明显下降。另外，温度过高，会造成接触处严重氧化，致使接触电阻增加。

　　对断路器而言，由于发热温升使性能下降，甚至导致故障的事例常有发生，因而无论在产品的性能保证，还是使用要求的角度，对断路器进行发热分析和控制都有重要的意义。本论文主要是针对万能式断路器发热机理进行分析，研究其散热结构，提出一种提高散热性能方法，改善温升指标，从而寻找出改善产品性能与指标的方法与途径。

　　二、断路器温升标准及发热机理

　　断路器短时通过电流时，允许的温度要比长期工作时高些：具体规定为：

　　(1) 与Y，A，E，B级有机绝缘材料或油接触的金属(铝除外)，载流部分的最高允许温度为250°C。

　　(2) 不与Y，A，E，B级有机绝缘材料或油接触的铜及铜合金的载流部分的最高允许温度为300°C。

　　(3) 铝质载流部分的最高允许温度为200°C。

　　(4) 固定接触的部分不超过其它载流导体的发热。

　　(5) 电器主触头的温度在200°C以内，对弧触头的要求是不熔焊。

　　根据国家标准GB14048.2-2008中8.3.3.6的规定，断路器产品在约定电流下进行温升实验，并满足温升要求，根据国家标准GB14048.1-2006中6.1.1规定“周围空气温度”不超过+40°C，因而，产品“环境温度+温升”应为：

　　(1) 接线端子不引起相邻绝缘部件损坏，并导致电器损坏(40+80=120°C)

　　(2) 不对操作人员造成损伤，不引起部件损坏。

　　(3) 人力操作部件：金属零件40+25=65°C，非金属零件40+35=75°C

　　(4) 不进行手握的部件：金属零件40+40=80°C，非金属零件40+50=90°C

　　(5) 人无需触及的部件：金属零件40+50=90°C，非金属零件40+60=100°C

　　根据研究发现，电器中的热源主要来自三个方面：1)电流通过导体产生的电阻损耗;2)交流电器铁磁体内涡流磁滞效应产生的铁磁损耗;3)交流电器绝缘体产生的介质损耗。由于介质损耗与电场强度和频率有关，电场强度越大，频率越高介质损耗越大，因此在低压电器中介质损耗通常很小，可忽略不计。因此一般只考虑前两个方面。

　　1)电阻损耗

　　电流流经断路器导电部分时，由导体电阻发热产生电阻损耗。电阻损耗功率P(W)可由下式表示：

　　P=I2R

　　式中 I: 电流(A)

　　R: 断路器导电回路电阻(Ω)

　　上述公式表明，电器发热同电流的平方成正比，换言之，当额定电流增加时，其产生的热量增速是越来越大，因此对于万能式断路器而言，随着壳架电流的提高，其体积往往就变得非常庞大，这对于节省耗材都是非常不利的。

　　2)铁磁损耗

　　电器中的载流导体有时要从铁磁零件附近通过。由于铁的磁导率高，磁通将通过铁磁零件形成闭路。如果导体通过的电流为交流，则交变磁通在铁磁体内产生涡流和磁滞损耗。在一般情况下，铁磁零件的横截面较大，涡流损耗占大部分，而磁滞损耗很小。

　　在设计时应应尽可能避免铁磁形成的热聚集，一般采用如下措施：1)采用非磁性材料，如无磁钢、无磁性铸铁、黄铜等;2)采用非磁性间隙：在绕导电杆的环形铁件上开槽，在槽内填充黄铜或无磁钢等非磁性材料。

　　三、散热技术

　　降低断路器温升的主要途径是从减小发热量和加大散热量两方面来考虑，采取的方法有很多，例如：采用低电阻率的导电材料，合理的空间结构布置、增加散热面积等，但采用上述方案都可能导致成本的增加，一般低具有低电阻率的材料，如铜、银等本身材料成本就较高，而如要增加散热面积就可能要消耗更多的材料，因此本论文主要讨论如何在有限增加成本的同时能够起到良好的散热效果，目前在不少领域都采用了下述两种散热方案：热管散热和风扇散热技术。

　　1、热管技术

　　热管技术已经被引入到高压断路器产品当中，并明显地提高产品的性能。甚至达到25%以上。因而对热管技术的研究，应用到低压断路器产品中，是改善和提升产品性能的一个有效途径。下面就热管原理做简单的介绍。

　　图3.1是热管在发电机高压断路器应用的原理图。热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成1·3×(10-1~10-4)Pa的负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发端(加热端)，另一端为冷凝端(冷却端)，根据应用需要在两段中间可布置绝热段。当热管的一端受热时毛纫芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。如此循环，热量由热管的一端传至另—端。

　　热管技术利用了液态和气态之间相变反应的高速度，可以在极短的时间内将热量冲热管的加热端传导到热管的冷却端，而不会在发热部位堆积，然后通过散热片等措施把热量散失出去。热管本身只起到加快热传导速度的作用，并不起散热作用。

　　图3.1 热管原理

　　(Figure 3.1 Schematic of a heat pipe.)

　　2、风扇技术

　　风扇的作用是可凭借自身的导流作用，令空气以一定的速度及一定的方式，通过空气之间的热交换带走发热元器件上堆积的热量，实现“强制对流”的散热方式。其供电电压类型可分为直流无刷风扇和交流风扇两类，按照入风面和出风面方向上的差异，可以分为轴流风扇和离心风扇，按照轴承不同，也可分为滚珠轴承风扇和含油轴承风扇。风扇目前广泛应用在家电、IT、通讯、制冷、暖机、工业、办公等多个领域中，只要是需要增强或加快空气流通的环境都可能选用风扇来完成。

　　图3.2 风扇示意图

　　本论文主要研究直流风扇在电器散热中的应用，其工作原理为：风扇转子上存在磁性橡胶磁铁，电路板上霍尔元件会感应其磁场，以此决定电路对矽钢片上绕线线圈的通断电，两个磁场间产生的吸斥力推动风扇转动，霍尔同步感应橡胶磁铁磁极后再切换通电线圈，从而使风扇可以持续运转。直流风扇因其调速性能好，控制简单，广泛引用在各种风冷场合。

　　四、万能式断路器散热方案技术应用

　　1、 热管散热方案

　　热管可以快速把热量导出，实施主动散热措施，改善断路器的温升状况。因其散热效率远远高于单纯的铜母线，因此采用热管散热可以有效地降低铜材的消耗。而本方案主要针对的就是超大容量万能式断路器接线端进行分析，制定相应的散热方案。

　　图4.1 超大容量断路器抽屉母线方案

　　通过分析万能式断路器的综合情况，对于温升实验而言，其主要的热源来自动静触头热的传导和本身的接触电阻，基于热管原理分析，在热管绝热段是否加入绝缘部件并不影响热管的性能;基于现有实验条件和成本考虑，初步的热管方案直接采用铜水热管制造商的现有技术，在实验阶段暂不在热管中考虑绝缘部件，如果实验成熟，产品需要，再考虑热管绝缘等要求，从新设计热管结构及布局。在温室试验中，断路器上端母线的温度通常高于下端母线，因而考虑在断路器抽屉的上端的母线增加热管散热装置进行试验研究。

　　热管的初步方案原则是：

　　(1) 因方案仅在低压大电流情况下进行试验，故考虑采用最常见的铜水热管，暂不进行热管绝缘设计。

　　(2) 在抽屉的上端母线中间加入热管。

　　(3) 不改变原设计和结构。

　　根据以上的原则，基于抽屉座的结构空间，其初步验证方案可考虑如图4.2的布置。热管的铜块(图4.3部件1)与抽屉接线端的母线中间排固定连接，为热源端;通过热管(图4.3部件2)把热传递到热管的冷凝端;通过金属散热片(图4.3部件3)吸收热量，在环境中辐射散热。

　　图4.2热管布置

　　1

　　3

　　2

　　图4.3 热管系统结构示意图

　　表4-1是温升试验报告的数据

　　表4-1 热管温升试验报告数据

　　A相进线A相出线B相进线B相出线C相进线C相出线

　　无热管787569757387

　　有热管676758637082

　　试验电流7500A，环境温度：无热管：21 ℃ 有热管 31℃

　　采用热管散热方案，加快了断路器内部的热传导速度，可以使内部热量迅速传导至出线母排上的散热片进行散热，从试验对比数据看，热管对于断路器散热还是具有一定的改善作用，但散热片仅能起到辅助散热的作用，其效果还受到散热片的体积、表面积等情况的约束，而大容量断路器的热功率较高，方案中的散热片无法及时将热散发，若要取得更好的散热效果，一般可在散热片上再布置风扇，而上述方案仅采用了散热片散热的方案，因此部分降温效果还不是很明显。

　　2、风扇散热方案

　　图4.4是某万能式断路器的电路连接方式。在各个铜导电部件相互连接的区域，都存在着电接触(固定连接，插座、插销耦合连接和开关动静触头连接)，形成了电阻的局部显著增大以及不连续性，根据焦耳效应，此连接区域是形成发热能量的主要来源，产生断路器产品不希望产生的热量。具体而言，发热效应与流过断路器的电流平方成正比，产生的热量使断路器的零件温度上升。因为断路器的温度必须保持在预定的操作极限范围之内，所以导电支路中每一个导电电阻的升高，都必须限制断路器开关的可获取的使用功率，即必须降低断路器的性能指标，才能够投入使用。

　　触桥

　　抽屉内导电回路

　　母线

　　动触头

　　静触头

　　母线

　　图4.4 断路器回路连接示意图

　　在断路器的导电回路中，触桥与母线之间属于插座/插销式耦合连接，他们之间的接触压力和接触面积都之间影响到支路中的导电电阻的升高，特别是在设备运行时，由于电流的增大，电动斥力也会升高，进而影响到接触电阻的升高，导致抽屉支路部分的温度上升，进而影响到整个断路器的性能。

　　如果对上述导电支路进行改善，可以通过直接降低触桥和母线的接触电阻来入手，但由于本体的结构本身要求可以分离，要达到很好的效果，产品成本和实现难度都会比较高。所以，我们假设从空气动力学的角度，加强气流流动，强迫散热，对其发热源进行直接的散热降温，更会显著提高断路器的性能。

　　图4.5是断路器的抽屉座，分析其结构发现：断路器抽屉的触桥是导电回路中主要的发热源，上、下触桥所处的区域可以形成一个上、下开口，四周封闭的结构形状。

　　从空气动力学的角度分析，如果有强气流从此通道中通过，则可以带走触桥产生的热量，实现对抽屉发热源的直接散热，从而可以控制其温度的升高，达到提高断路器电流承载能力的功效。

　　因此，在触桥的独立通道中直接设计风扇，进行通道内的气流强迫流动，可以形成对上、下触桥的直接散热。对于具体风扇的设计位置，可以考虑在在通道的上，下或者中间增加风扇，从动力学的角度，可以起到同等的效果。对于具体应用而言，要结构抽屉本身的结构形式和空间许可。我们以某万能式断路器抽屉座为基础，利用风扇强制散热设计，可以选择顶部、中间或下方考虑布置风扇，气流方向为自下而上，如图4.5中箭头所示。

　　上下触桥处于一个上下开口、四周封闭的通道中。

　　图4.5 抽屉隐藏隔板前后的图形比较

　　上述方案在某一型号的万能式断路器(已经进行过短路分断试验)上进行了验证，在抽屉的上方设置风扇(A，B、C三相回路设置风扇，N极回路没有设置)，首先通3200A的电流，不开风扇，测量接线端的温升;然后打开风扇，待温度稳定后，测试接线端得温升;最后，把电流提高到4000A，测量接线端的温度。

　　风扇型号采用ADDA公司直流风扇，风扇型号为AD0812VB-A7BGP，工作电压12V，最大电流为0.65A，图4.6所示。

　　图4.6风扇实物照片

　　图4.7是断路器开关上方设置风扇的试验图片及仿真分析情况

　　冷却

　　区域

　　a)实验安装 b)x方向温升 c)y方向温升

　　图4.7 配有风扇装置的万能式断路器及仿真分析

　　表4-2是温升的仿真数据及试验报告的数据

　　表4-2 风扇温升试验报告数据

　　A相进线KA相出线KB相进线B相出线KC相进线KC相出线K

　　

　　环境温度：21℃

　　从试验数据分析，采用风扇设计的抽屉可以明显改善断路器开关接线端子的温升。在3200A工作电流的情况下，利用此型号的风扇可以降低接线端子的温差在10~20oC左右，从而可以显著地提高断路器开关的电流承载能力。

　　当工作电流提高至4000A时，试验数据显示温差超过标准要求。由于不同功率的风扇散热能力不同，功率愈大，散热效果越好。试验结果表明：如果要通过风扇散热直接把此型号的断路器承载能力提高从3200A到4000A，则需要更大功率的风扇。

　　上述结构我们已申请了相关专利，专利号201420304067 X

　　五、总结

　　框架式断路器的额定工作电流和短路电流比较大，在低压断路器中，其研发指标和难度相对较高。本论文通过对框架式断路器的分析，借用不同的散热技术，尝试改善断路器的散热条件，在不增加甚至减少铜耗的情况下提高断路器的产品性能和可靠性。主要内容包括:

　　(1) 通过对断路器的发热机理分析，采用热管主动散热技术，可以提高断路器的

　　散热能力，从而提高断路器性能。并结合超大容量万能式断路器，提出用散热管改善接线端子，利用铜水热管提高万能式断路器母线的散热能力，从而能够提高断路器的性能，但热管的散热效果还要受到散热片及热管散热功率的限制，因此在实际使用中最好能够配合风扇一起使用，以达到最佳的散热效果。

　　(2) 采用风扇散热断路器抽屉的设计方案，设计出独立的封闭气流通道，可以实

　　现对上、下触桥直接进行强迫散热。风扇的设置可以在触桥的上、中、下三个部分使用，也可以根据情况组合使用;相对而言，在中和下部设置对断路器开关而言更为合理和简洁。不同的风扇功率具有不用的散热能力，在使用过程中，需要根据散热需求，选择满足设计要求的风扇功率。试验结果表明：利用风扇对断路器的触桥直接散热，对温度改善效果显著;基于风扇断路器抽屉的设计可以提高断路器的性能指标。