WS1—100(直热式)塑料外壳式断路器的设计

WS1—100(直热式)塑料外壳式断路器的设计
张建燕 (温州开关厂，浙江温州325000)
直热式双金属片的电阻较大，以获得足够的热量，符合断路器过载长延时特性的要求，但往往也限制了断路器的分断能力，故在计算和选择双金属片的外形尺寸和金属材料时，除了考虑满足断路器过载长延时保护特性外，还必须考虑能否承受较大短路电流的热容量。
短路时间非常短，短路电流直接通过双金属片，双金属片还来不及散热，因此，可不考虑散热，并认为短路电流的热损耗全部用于加热导体。
直热式双金属片在单位时间内的功率损耗为：
P=I2R
(1)
式中P损耗功率，W
I短路电流有效值，A
R导体电阻，
根据能量平衡公式：
Pt=mC
(2)
式中t发热时间，s
m导体质量，kg
C导体材料的比热容，J／kg℃
导体温升，℃
而R＝/S，m＝S，代入式(1)和式(2)中整理可得：
＝I2t/CS2 (3)
一旦动触头斥开产生电弧后，在线圈产生的磁场作用下，电弧受到向灭弧室方向运动的吸力，线圈起到磁吹作用。
更重要的是，由高电阻合金材料制成的线圈使断路器本身相电阻增加很多，有效地阻止了实际分断的电流值的增加。WS1100断路器中脱扣器额定电流为16A的线圈采用铁铬铝合金(Crl3A14)材料，电阻约为0．018，使相电阻比不串联线圈的相电阻提高了11.38倍，在通断能力试验时起很大的限流作用，达到了保护直热式双金属片的目的，原理图示。
3．3 减少静触头压力弹簧，降低斥开电流
由于产生触头斥力的另一个因素是围触头接触电流线收缩而引起的结点电动斥力。这种斥力与触头的终压力有直接关系，压力愈小则电流收缩线收缩愈强，电动斥力愈大。 在满足断路器温升要求的前提下，WS1-100断路器采用小的触头弹簧拉力，压力为3N，这种动触头可以提前斥开，电弧引入更早，使双金属片在极限分断能力试验中所承受的I2t大大减少，有效地防止了双金属片的烧断。