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空气开关的基本原理:
空气开关的意思就是空气绝缘的断路器,它的符号是MCB,意思就是微型断路器。
我们看下图:
图中,我们把MCB中用于短路保护的部件叫做磁脱扣器,把MCB中用于过载保护的部件叫做热脱扣器。
磁脱扣器的核心就是线圈和它的铁芯。当线圈中流过短路电流时,电磁线圈产生的磁场和磁通作用在铁芯端面的衔铁上,使得MCB执行脱扣跳闸。
至于热脱扣器,它的核心是双金属片。我们设想双金属片的一面是铁片,另一面是铜片。铁片和铜片的热膨胀系数不一样,导电性越好,热膨胀系数就越高。于是当电流流过双金属片发热体后,双金属片发热弯曲。等延续了一段时间后,双金属片弯曲的力度和程度足够时,它推动空气开关执行脱扣跳闸。
空气开关其实是低压热磁式断路器中的一种。我们看下图,此图是热磁式断路器的结构模式图:
我们设断路器的额定电流是I,断路器的动作时间t与电流I之间的关系是:
我们把上面公式中的关系叫做反时限关系。我们看到,电流越大,断路器的动作时间就越短。
我们看下图:
图中有4种不同的MCB脱扣特性,即B特性、C特性、D特性和K特性。我们以B特性为例来讨论。
我们看到,当短路电流小于3倍额定电流In时(3In),空气开关的短路保护不动作;当短路电流大于3In后,空气开关动作。
我们看下图:
此图就是上图中提到的B特性曲线图,注意过载保护的电流值从1.13In开始。
我们再来看漏电保护器的工作原理:
漏电保护器的符号是RCD。
我们看下图:
图中,我们看到了零序电流互感器的铁芯,其中穿过了一条相线L和一条中性线N。由于相线电流IL和中性线电流IN的N中大小相等方向相反,即IL+IN=0,所以在正常状态下,零序电流互感器铁芯中不会出现磁通,RCD当然不会动作。
当发生漏电时,漏电流Id从地线PE中流出,此时的电流关系为:
IL+Id+IN=(IL+IN)+Id=Id,RCD的铁芯中出现磁通,它的副边绕组会产生动作电压,并驱动RCD中的操控机构动作。操控机构的动作推动了与RCD相接的前接MCB,执行线路开断操作。
由此可见,RCD不能独立,必须与MCB共同组成系统,执行漏电保护操作。
上图的右图中,如果用电设备的外壳未接地,则RCD不会执行漏电保护。
对于带零线的接地系统TN-C,它只有火线和零线,没有地线。当用电设备发生漏电时,RCD的零序电流互感器不会产生磁通,因而不会动作。所以,RCD不适用于TN-C接地系统。
不过,当人体触及火线时,由于触电产生的电流经由大地返回电源,使得RCD的零序电流互感器中流过了等效漏电流Id,漏电保护器RCD就会动作。从这个观点看,RCD还是可以用于TN-C接地系统的。当然,在TN-C-S和TN-S接地系统中,RCD的保护在先,防范了人体触电事故。在TN-C接地系统中,则人体触电在先,RCD的保护在后。可见,对于TN-C接地系统,最好自己构建一条地线,构成TN-C接地系统下的TT系统,确保用电安全。
一般地,对于人身安全防护,漏电动作电流是30毫安;对于防止电气火灾,漏电动作电流大于100毫安;对于兼有人身安全防护和消防防护,漏电动作电流在30到100毫安之间。
我们看下图:
给出了RCD的动作电流范围,从30毫安一直到500毫安,这些不同规格的RCD可以用于不同的漏电保护情况。
最后,我们看一套典型的居家配电箱照片:
由此可见,两者是可以安装在一起的。
END
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