WS1—100(直熱式)塑料外殼式斷路器的設計

WS1—100(直熱式)塑料外殼式斷路器的設計
張建燕 (溫州開關廠，浙江溫州325000)
直熱式雙金屬片的電阻較大，以獲得足夠的熱量，符合斷路器過載長延時特性的要求，但往往也限制了斷路器的分斷能力，故在計算和選擇雙金屬片的外形尺寸和金屬材料時，除了考慮滿足斷路器過載長延時保護特性外，還必須考慮能否承受較大短路電流的熱容量。
短路時間非常短，短路電流直接通過雙金屬片，雙金屬片還來不及散熱，因此，可不考慮散熱，并認為短路電流的熱損耗全部用于加熱導體。
直熱式雙金屬片在單位時間內的功率損耗為：
P=I2R
(1)
式中P損耗功率，W
I短路電流有效值，A
R導體電阻，
根據能量平衡公式：
Pt=mC
(2)
式中t發熱時間，s
m導體質量，kg
C導體材料的比熱容，J／kg℃
導體溫升，℃
而R＝/S，m＝S，代入式(1)和式(2)中整理可得：
＝I2t/CS2 (3)
一旦動觸頭斥開產生電弧后，在線圈產生的磁場作用下，電弧受到向滅弧室方向運動的吸力，線圈起到磁吹作用。
更重要的是，由高電阻合金材料制成的線圈使斷路器本身相電阻增加很多，有效地阻止了實際分斷的電流值的增加。WS1100斷路器中脫扣器額定電流為16A的線圈采用鐵鉻鋁合金(Crl3A14)材料，電阻約為0．018，使相電阻比不串聯線圈的相電阻提高了11.38倍，在通斷能力試驗時起很大的限流作用，達到了保護直熱式雙金屬片的目的，原理圖示。
3．3 減少靜觸頭壓力彈簧，降低斥開電流
由于產生觸頭斥力的另一個因素是圍觸頭接觸電流線收縮而引起的結點電動斥力。這種斥力與觸頭的終壓力有直接關系，壓力愈小則電流收縮線收縮愈強，電動斥力愈大。 在滿足斷路器溫升要求的前提下，WS1-100斷路器采用小的觸頭彈簧拉力，壓力為3N，這種動觸頭可以提前斥開，電弧引入更早，使雙金屬片在極限分斷能力試驗中所承受的I2t大大減少，有效地防止了雙金屬片的燒斷。