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当我们看开关电器的参数时,会发现许多参数。这些参数类型和数量众多,让人费神还琢磨不透。
本帖给大家揭示这些参数的概念和选用方法。
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第一组参数:额定电压Ue、额定冲击耐受电压Uimp和额定绝缘电压Ui
在国家标准GB14048.1-2012《低压开关电器和控制电器 第1部分:总则》中,对额定电压和额定电流有如下定义:
从标准中看到,额定电压其实就是额定工作电压Ue。
注意到标准中谈到了额定工作电压的测量方法:对于单极的电器,就是跨级二端电压;对于多极电器,就是相间电压。
我们看下图:
这是某种国产品牌的塑壳开关。我们发现,标准中规定的单极开关测量额定工作电压,实质上就是测量开关的开距;而多极开关测量额定工作电压,实质上就是测量任意两极之间的相间耐压等级。
对于开距,我在“学点电器知识——电器导体之2”中谈到过,指的是当开关电器处于打开状态下,动、静触点之间的最短距离。
在上图中,所谓动、静触头之间的最短距离决定了什么?
我们看到,动、静触头之间隔离的是空气。因此,开距决定了两极之间的耐压水平,或者它们的击穿电压。
我们来看下图:
这张图的横坐标是大气压强与开距的乘积,纵坐标是击穿电压。
我们看到,对于空气来说,击穿电压的最低值大约在0.45kV,pd值也在0.4到0.5之间。
什么意思呢?
1)开距与气压有关,说明海拔高度不同,空气的击穿电压也不同。因此,在标准中把海拔2000米定为限制值,超过2000米后开关电器要降容。
这里的降容考虑一是温升散热,二是空气绝缘等级下降。
2)开距与极间距离有关,与相对地的电气间隙有关。
我们看GB14048.1-2012《低压开关设备和控制设备 第1部分:总则》怎么说:
注意上表的注释中有2000m这个值,并且它是用额定冲击耐受电压Uimp来定义的。
那么Uimp与额定电压Ue之间有何关系?我们来看标准怎么说:
我们看表12中2.5kV这档,它随着海拔高度递增而递减。可见海拔高度影响有多大。
那么额定绝缘电压Ui是什么参数?
我们知道,在电器中,影响最大的是绝缘体的绝缘性能。
额定绝缘电压Ui与实际工作电压相关,在表12A中可以看到,在300到690V中间,Ui的值是1890V。
对于绝缘体来说,它的一侧接相线,另外一侧接地,所以绝缘体类似于电容,有电容电流ic。另一方面,绝缘体的表面会有漏电ir,此漏电电流会引起发热。ic与ir的相位角是90度,它们的矢量和就是绝缘体电流i。i与ir的夹角的正切,被称为绝缘体的品质因数。
对于开关内部的绝缘体,品质因数十分重要。
下一讲我们来谈谈额定电流。