空开跳闸原因分析
- 格式：docx
- 大小：2.70 MB
- 文档页数：7
1、空开跳闸原因分析
空气开关，是一种小型断路器，灭弧介质为空气，所以被称为空气开关，一般简称空开，是保护家庭电路安全非常重要的一个元件。在电路发生过载或者短路时，可以及时切断电路，有效的保护线路和电源。
1.1 空开结构和原理
空开主要由触头系统、灭弧系统、操作机构、脱扣器、外壳等组成。一般用P或者级来命名，一个模块的叫1P（开断1根火线），两个模块的叫2P，以此类推。一般家用总开关2P即可。
其中灭弧系统及灭弧罩用来熄灭分离触点时产生的电火花；操作机构及控制开关通过机械移动可以打开或者关闭空开；脱扣触动机制有两套，一套为热脱扣器（是两种不同的金属片），一套是电磁脱扣器（一套螺旋管线圈）。
热脱扣：对应过载保护；一般的过载，过载电流不会像短路电流那样大，不能使电磁脱扣器动作，但过载可以使热元件产生热量，当温度达到一定值时，双金属片弯曲变形，推动脱扣传动机构切断电路。
电磁脱扣：对应短路保护；利用电动力原理，通过电磁线圈的短路电流达到整定值时，吸引力足以促使衔铁动作，推动衔铁带动脱扣。
当我们合上开关时，电流通过螺旋管线圈到达双金属片，然后进入负载端。当线路中的电流小于额定电流时，空开中发热量不会超过空开热量的门限限制值，空开会一直正常工作。
当电路发生过载时，电流会变大，此时双金属片发热量增加，当发热量达到一定值时，双金属片就会变形，而不同材质的金属片会以不同的速度发生形变（一个金属片会比另一个金属片形变的快），双金属片整体向一个方向弯曲，当金属片变形到一定程度时，就会触动脱扣器机构中的杠杆，从而使断路器脱扣，实现超负载保护的作用。
当电路发生短路时，电流会增大10至12倍，此时螺旋管线圈产生的磁场增大，产生的吸力可以克服反力弹簧的力，从而拉动脱扣器，电路瞬间被断开。
在触点断开的瞬间会产生电火花，这些火花可能会损坏组件，因此需要将其尽快熄灭。灭弧罩安装着若干金属板，在绝缘板的作用下，金属板被分割成若干相互绝缘的小块，断开时电火花会朝着灭弧罩的方向行进，由于绝缘板的存在，火花被分解成若干小块，导板之间的距离增加，电火花无法长时间维持从而被熄
灭。
1.2 漏电保护器结构和原理
（1）漏电保护器的结构
漏电保护器主要由三部分组成：检测元件、中间环节、操作执行机构。①检测元件：由零序电流互感器组成，检测漏电电流，并发出信号；②中间环节：包括放大器、比较器、脱扣器等；③执行机构：收到信号后，主开关由闭合位置转换到断开位置，从而切断电源。
（2）漏电保护器的工作原理
当电气设备发生漏电时，出现两种异常现象：一是相电流的平衡遭到破坏，出现零序电流；二是正常时不带电的金属外壳出现对地电压（正常时，金属外壳与大地均为零电位）。
漏电保护器根据基尔霍夫电流定律（所有进入某节点的电流的总和等于所有离开这节点的电流的总和），在线路中安装零序电流互感器，当线路没发生漏电
或触电时，通过感应线圈的电流矢量和等于零（流入=流出），漏电环形铁芯的次级没有输出，漏电保护器断路器不动作。
当线路发生漏电或有人触电时，由于漏电流的存在，流入≠流出，这样供电电流就大于返回电流，I出>I入。通过环形铁芯的两路电流向量和就不为0，铁芯中出现交变的磁通。在交变磁通的作用下，零序互感器次级就有感应电流产生，当感应电流达到该漏电保护器限定的动作电流值时，电磁动作线圈脱扣器驱动断路器自动跳闸，切断漏电或触电线路，实现漏电保护。
国标GB6829-86《漏电电流动作保护器（剩余电流动作保护器）》的要求，漏电保护的行业标准为：额定漏电动作电流应不大于30mA，额定漏电动作时间应小于0.1s。
漏电保护器电路原理图介绍
图中L为电磁铁线圈，漏电动作时可驱动开关K1断开，每个桥臂用两只1N4007串联可提高耐压。R3、R4阻值很大，所以K1合上时，流经L的电流很小，不足以造成K1断开。R3、R4为可控硅T1、T2的均压电阻，可以降低对可控硅的耐压要求。K2为试验按钮，起模拟漏电的作用。按压试验按钮K2，相当于外线火线对地有漏电，这样，穿过磁环的三相电源线和零线的电流的矢量和不为零，磁环上的检测线圈的a、b两端就有感应电压输出，此电压立即触发T2导通。由于C2预先有一定电压，T2导通后，C2便经R6、R5、T2放电，使R5上产生电压触发T1导通。T1、T2导通后，流经L的电流增大，使电磁铁动作，驱动开关K1断开，试验按钮的作用是随时可检查本装置功能是否完好。用电设备漏电引起电磁铁动作的原理与此相同。R1为压敏电阻，起过压保护作用。
一般空气开关用在线路中作为总开关，而漏电开关作为支路的开关，不然某
个支路漏电了，直接跳总开关，就会导致越级跳闸的现象，全部都停电，所以正常的接法应该是先装空气开关，再对需要漏电保护的负荷加装漏电开关。
1.3 空开跳闸原因分析
家庭中配电箱里的开关跳闸，可能原因无非就是三种：过载、短路、漏电。
线路中发生短路故障后，超大的电流会在线圈内产生磁场，拉动脱扣器使开关跳闸；线路中发生漏电故障后，会立刻被漏电保护器电路检测出来，进而引起开关跳闸。两种故障发生时，开关都没有积累过程，故障一发生，立刻就跳闸。
只有在发生过载时，大电流会产生热量，但是电流还没有大到产生足够强的磁场，所以无法像短路故障一样直接拉动跳闸机构。热量慢慢在开关内部双金属片上堆积，直到双金属片发生足够大的形变，再利用形变触发跳闸机构。如果过载电流较大，产生的热量足够多，产生热量的速度足够快，双金属片也可以很快速的积累热量产生形变。所以只有在少量过载（能够产生热量），但是产生热量的速度较慢，需要较长时间积累时，才会发生“合闸后间隔一段时间才跳闸”的现象。可能引起线路发生少量过载的原因有两个：
（1）总电流较大
线路中的电流略微超过开关的额定电流值，或者临近额定电流。比如开关的额定电流是20A，线路中的总电流也是20A。计算电流时，不能只看电器铭牌上的额定电流。老化、高温、高湿度等因素，会导致电器的实际电流增加。
（2）虚接发热
接线柱松动或者电线接头没接好，会导致导体局部电阻升高，导电率下降，就会导致发热。此时虽然没有增加电流，却直接增加了线路中的热量——双金属片虽然名义上是用来监测过载的，实际上却只是监测热量。所以局部虚接，也会导致开关跳闸。虚接处产生热量的速度往往较慢，所以需要积累一段时间才跳闸。热量通过电线传递时损耗较大，所以能够被开关感知到的虚接，一定就在开关附近。主要检查开关负载端接线柱和配电箱内的电线接头——如果是主开关的话，则需要同时检查支路开关进线端的接线柱。
1.4 实例讲解
这是一个2P带漏电保护的空开，漏保模块由控制电路板、漏电传感器、电磁脱扣器、测试电路和输入输出接线端5部分组成。
发生漏电后，零序互感器会检测出漏电电流并发出信号，经过信号放大装置，把微弱的漏电信号放大，漏电保护模块的脱扣装置就会动作。内部动作之后，外部的小按钮会通过弹簧传动机构弹出来，我们可以从这里直观的判断电路漏电跳闸。漏电保护模块靠近空开的侧面有一段塑料杆，它是脱扣装置的一个组成部分。它插入空开右边的小孔中，当检测到漏电后，漏电模块脱扣装置动作，通过这一小段白色塑料杆带动空开传动装置动作，空开就跳闸了起到漏电保护的作用。
