空气开关对变压器输出短路保护作用失效探析

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1、空气开关对变压器输出短路保护作用失效探析【摘要】空气开关是低压配电网络、电力拖动以及电气控制系统中非常重要的一种电器元件，集控制和多种保护功能于一身。本文旨在根据空气开关的结构特点和它的基本工作原理，结合变压器的工作特点和相关参数关系，分析说明当使用空气开关作为保护器件时，而变压器输出短路时空气开关不能正常起到保护作用的原因。【关键词】空气开关；变压器；短路；保护空气开关作为低压配电网络、电力拖动和电气控制系统中重要器件，一经问世，就由于它不仅具有控制功能，更兼根据不同型号，集短路保护、过电流保护、

2、分励控制、欠压保护优于一体，其卓越的优越性，得到广大用户的认可，广泛受到青睐，在很多场合都得到了应用。空气开关作为一种电气元件，也并不是十全十美的，并不是在所有情况下都能够及时的发挥作用，通过多年的实践工作，发现当使用空气开关作为电路保护器件，而变压器输出端短路时，空气开关并不能起到应有的保护作用。为了弄清这个问题，就必须从空气开关的工作原理和变压器的结构和相关工作参数特点入手，从上分析空气开关不脱扣的原因。一、空气开关的组成结构如图是空气开关的基本原理图，在图中“1”为空气开关的主触点，当电路正常

3、工作时，主触点承载负载上的电流;“2”是自动脱口机构；"3”是过电流脱扣器；“4”分励脱扣器；“5”是加热电阻丝；“6”是欠电压脱扣器；“7”是脱扣按钮；“8”是跳钩；“9”是热脱扣器。脱扣器是用来接收操作命令或电路非正常情况的信号，以机械动作或触发电路的方法使脱扣机构动作。二、空气开关的基本工作原理常规空气开关主要是用来作为电气线路的短路保护和过载保护的，这里主要介绍一下电路短路和过载时空气开关的脱扣原理。1.电磁脱扣在电气设备正常工作，线路中通过的电流正常时，空气开关中电磁铁产生的电磁力大小反作

4、用在衔铁上的弹簧拉力，电磁铁不能被吸动，空气开关保持正常运行状态。当设备或供电系统中出现短路性故障时，线路中的电流瞬间超过正常工作电流的若干倍，此时，在电磁铁上产生较强的电磁力，超过弹簧对衔铁的反作用力，衔铁被电磁铁吸动，自由脱扣机构通过机械传动机构推动，释放主触头上的跳钩。主触头在分闸弹簧拉力的作用下切断电路，从而对电路起到短路保护的作用。2.热脱扣线路中通过正常电流时，发热元件发热使双金属片弯曲至一定程度（刚好接传动机构电磁线圈衔铁主触头触到传动机构）并达到动态平衡状态，双金属片不再继续弯曲。若

5、出现过载现象时，线路中电流增大，双金属片将继续弯曲，通过传动机构推动自由脱扣机构释放主触头，主触头在分闸弹簧的作用下分开，切断电路起到过载保护的作用。通过对空气开关脱扣原理的了解，知道空气开关无论是电磁脱扣还是热脱扣，达到对电路起保护的作用，都受电流的影响很大，只有流过空开中的电流超过一定的限度。当空开中的电流瞬间变大时，电磁脱扣机构才会动作，此时热脱扣器并起不到作用；而电流只是偏大，还没有大的达到使电磁脱扣装置动作程度，在较长时间的作用下，热脱扣器发生动作。三、变压器的基本组成变压器最基本的组成有

6、两个部分，一是铁心，二是绕组。在这里，主要考虑的是绕组，绕组通常用绝缘的铜线或铝线绕制，其中与电源相连的绕组称为原绕组或初级绕组；与负载相连的绕组称为副绕组或次级绕组。变压器在实际使用中分为升压变压器和低压变压器，在低压侧绕组匝数少，导线比较细；在高压侧绕组匝数多，导线比较粗。四、变压器输入与输出参数关系在变压器理想状态时，变压器的参数关系：空载运行时是指变压器一次绕组接电源、二次绕组开路的状态。变压器在外加电压U1的作用下，一次绕组N1中通过的电流10称为空载电流。10产生工作磁通，又称励磁电流。

7、在其作用下，二次绕组N2两端将感应出电动势。变压器的电压变换关系为：上式说明变压器一次、二次绕组电压的有效值与一次、二次绕组的匝数成正比，比值K称为变压比，作为降压变压器时，K的值大于lo当二次绕组接入负载ZL时，称为变压器的有载运行。一次绕组中电流有效值为II,二次绕组中电流的有效值为12,此时有:上式表明，变压器一次、二次绕组电流的有效值与一次、二次绕组匝数成反比。变压器除了有变压和变流的作用以外，还有变换阻抗的作用。在不考虑变压器的漏磁、发热等损耗时，可以认为变压器的输入功率与输出功率是相等的

8、。在变压器的一次侧接电源电压为U1,二次测接负载阻抗ZL,在一次侧的等效阻抗为ZL',则有：上式说明，变压器的变压比为K时，在二次测接阻抗为ZL的负载，相当于在电源上直接接入一个阻抗为K2ZL的负载。当二次测负载阻抗为ZL=O零时，由上面的阻抗转换关系，则ZL'=0,此时的不仅是变压器的输出端处于短路状态,同时，电源也处于短路状态，电源上的电流应该会在瞬间增大。在电路中接有空气开关时，在空气开关中的电流脱扣器中会有很大的电流，进而产生较强的磁力，电磁铁吸动衔铁,使电磁