低压电气和低压电器技术—知识讲堂（七）

     自从题图在公众号中出现后，许多粉丝写私信询问它的工作原理。本文就满足粉丝们的愿望，详细解释这张图的工作原理。

我们先来看一次回路：

       一次回路就是熔断器开关、交流接触器KM和电流互感器TA1~TA4。其中熔断器开关的用途是执行短路保护和隔离器的作用，交流接触器的用途是合分线路，电流互感器TA1~TA3的用途是测量电流，而TA4的用途是获取控制电源的电能供应。

       我们首先看熔断器：

       这是熔断器的曲线图。横坐标是短路冲击电流，纵坐标是熔断器的截断电流，也即熔断器保护动作的电流。

       假定熔断器的额定电流是100A，系统的短路冲击电流是50kA，我们从右侧找到100A对应的线，再找到与横坐标50kA对应的交点，从此交点往左看，大约对着纵坐标12kA的位置，这个值就是截断电流。也就是说，100A的熔断器在50kA短路电流的冲击下，大约在12kA处切断线路，执行短路保护。

令K为限流比，于是有：

       也就是说，100A的熔断器在50kA冲击短路电流下限流比是28%。

       下图是限流的意义：

       我们顺着100A的线往左下角看，会发现在接近5kA的位置，截断电流与冲击电流几乎相同。这说明，从截断电流与冲击短路电流相等点往右为限流区，往左为非限流区。

       我们知道，熔断器在执行熔断操作时需要时间。下图是gG熔断器（注意：此款熔断器不属于电动机保护的专用熔断器哦！）的电流-时间特性曲线：

       图中纵坐标是保护动作时间，横坐标是冲击短路电流（注意：单位是A，不是kA）。

       我们从图的上方可以看到100A的字样，找到对应的曲线，我们发现它最多只能分断3kA的短路电流。我们就看2kA的数据吧，发现分断时间是20毫秒（0.02s）。

       由此我们很容易想到，既然熔断器的短路保护需要时间，那么从开始出现短路，到短路电流被切断这段时间里，接触器会怎样呢？

       我们来看下图：

       图中我们看到保护电动机aM熔断器的时间电流特性曲线，这个曲线有两条，左边是熔化时间曲线，右边是总分断时间曲线，它们和电流坐标轴围成一个红色的区域。

       我们再看接触器的曲线：左边的是接触器的分断能力，右边的虚线是接触器主触头的熔焊曲线。

       显见，红色的区域必须在接触器触头熔焊曲线的左侧。

       我们来看看触头熔焊的问题：

       触头工作时，有两种不同情况可能产生熔焊：

       1)静熔焊发生在固定接触连接或接触力足够大的闭合状态触头中。由于接触电阻发热使导电斑点及其附近的金属熔化而焊接。

       2)动熔焊发生在触头闭合过程中或接触力较小的闭合状态触头中。由于触头振动或触头被电动力斥开产生电弧，电弧的高温使触头表面金属熔化和汽化，最后导致触头焊接。

       触头熔焊一般都在短路电流或短时强脉冲电流通过时发生，因此触头熔焊现象与电流的关系很大。下图是熔焊曲线：

       我们看到，触头压力越大，触头的开始熔化电流也就越高。

       但问题是，触头压力越大，则接触器的反力必须越小，这将影响到接触器的吸合过程、以及接触器触头的超程参数等等。

       可见，这里出现了矛盾。

       要解决这个问题，必须依据某型接触器的设计参数，合理安排接触压力和反力的数值，使得两者具有最佳配比。一般地，这都要借助于专用的设计软件来进行。

       我们继续探讨接触器与熔断器的关系。

       我们来看GB14048.4《低压开关设备和控制设备 第4部分：电动机起动器、……》标准中规定的接触器过载倍数：

       注意看，使用类别AC-3表示电动机的直接起动控制，而AC-4表示电动机的正反转和点动控制，这两种情况下接触器的过载倍数前者为8倍，后者为10倍。

       这告诉我们，在选配熔断器的截断电流时，一定要让截断电流大于接触器的最大过载倍数对应的电流，而熔断器的总分断电流时间特性曲线必须小于接触器的触头熔焊特性曲线。

       在实际选用时，最好直接利用厂家给出的参数，因为厂家已经通过型式试验获得了相关的数据。

       补充一点内容：

       关于熔断器（或者断路器）与接触器的短路配合关系，在GB14048.4-2010《第4-1部分：接触器和电动机起动器_机电式接触器和电动机起动器(含电动机保护器》被称为SCPD。标准对SCPD配合关系有如下说明：