小型断路器过载保护特性温度等效检验方法与流程

   2020-05-30 10

  过载保护特性是小型断路器的主要功能,在用电线路或设备发生过载故障时能及时切断故障电流,保障用电安全。为了保证小型断路器的产品质量,必须对小型断路器的过载保护特性进行校验。

  根据GB10963.1—2005《电气附件———家用或类似场所用过电流保护器第一部分:用于交流的断路器》国家标准规定,小型断路器63A及以下过载保护特性必须同时满足:在基准温度下,冷态时给小型断路器通以约定不脱扣电流(1.13In),在小于约定时间内不脱扣;约定时间结束后,立即将电流升至约定脱扣电流(1.45In),小型断路器应在小于约定时间内脱扣。这种检测方式耗费时间长、效率低,不适应大批量生产。

  其中Pdt为在dt时间内双金属片总的发热量,cmdτ为双金属片的蓄热量,c为比热容,m为双金属片的质量,dτ为dt时间内温升的变化值,KTAdt为在dt时间内双金属总的散热量,KT为综合散热系数;A为散热表面积,τ为温升,τw为双金属片的稳定温升,τ0为初始温升,t为通电时间,T为双金属片发热的时间常数;

  二、从冷态开始对小型断路器通约定不脱扣电流,获取此时的双金属片的温升τ1=τw1(1-e-t/T),其中τw1为通约定不脱扣电流时双金属片的稳定温升,

  在通电时间等于约定不脱扣电流的约定时间时,获取此时的双金属片的温升t1为约定不脱扣电流的约定时间,

  并立即通约定脱扣电流,获取此时的双金属片的温升τ2=τw2(1-e-t/T)+τ′1e-t/T,τw2为通约定脱扣电流时双金属片的稳定温升;

  四、将步骤二中立即通约定脱扣电流替换为等效试验电流I等效,并由此获得双金属片总的发热量等于双金属片的蓄热量,并通过步骤三中获取的稳定温升获取通等效试验电流I等效时的等效约定时间t′1和t′2,

  五、获取温度修正系数θd为通等效试验电流时双金属片的动作温度,θ1为环境温度,θ0为环境基准温度;

  步骤二中,获取立即通入约定脱扣电流的温升曲线,并由该温升曲线判断此时双金属片总的发热量等于双金属片的蓄热量。

  步骤五中,先获取基准环境θ0下的双金属片的动作温升τd0=θd-θ0,然后获取环境温度θ1下的双金属片的动作温升τd1=θd-θ1,并由两者获取温度修正系数

  步骤七中,若小型断路器在小于或等于固定的等效约定时间t′1内不脱扣,而在大于或等于固定的等效约定时间t′2内脱扣,则认定该小型断路器为合格品,符合过载保护特性。

  本发明通过以上对小型断路器过载保护特性的分析,得到环境温度与小型断路器过载保护特性等效校验的关系,采用通高倍试验电流下过载特性试验替代标准过载特性试验的等效方法,这种方法能够在几秒内验证小型断路器是否符合过载保护特性,有效降低了试验时间,而且在不同的环境温度下能够校验,解决了实际生产过程中存在的校验时间长、效率低的劣势。

  ,约定不脱扣电流的约定时间为t1,约定脱扣电流为I2,约定脱扣电流的约定时间为t2。那么从冷态开始小型断路器通约定不脱扣电流时双金属片的温升为τ

  为通约定不脱扣电流时双金属片的稳定温升;在通电时间等于约定不脱扣电流的约定时间时,获取此时的双金属片的温升

  从冷态开始,小型断路器通约定不脱扣电流的温升曲线中的曲线Ⅰ所示,立即通入约定脱扣电流的温升曲线中的曲线Ⅱ所示。

  ,τw2)内,存在一个等效试验电流动作时间与一个过载延时动作时间一一对应。设小型断路器的等效试验电流为I等效,当小型断路器通试验电流I等效时双金属片的温升曲线中可以看出,由于通电流大、时间短,基本可以忽略双金属片的散热问题,曲线近似是一条斜线,即此时双金属片总的发热量等于双金属片的蓄热量,用公式表示为

  和通约定脱扣电流时双金属片的稳定温升τw2可以求出通试验电流时的等效约定时间t′1和t′2,

  按照现行的国家标准规定,在基准温度下对小型断路器过载保护特性进行校验,而实际校验时一般在室温下进行,这就产生一个问题,即如何使得在其他温度下校验出来结果与基准环境等效,所以要求出一个温度修正系数。

  ,由于双金属片最终弯曲位置只与温度有关,双金属片受热弯曲使脱扣器脱扣的位置也不变,则双金属片的动作温度θd也应不变。此时双金属片的动作温升为:τ

  =θd-θ1并由此获取温度修正系数获取考虑环境温度变化时的小型断路器过载保护特性的等效约定时间:

  内不脱扣,而在大于或等于固定的等效约定时间t′2内脱扣,则认定该小型断路器为合格品,符合过载保护特性。实施例:

  为1.13In,约定脱扣电流I2为1.45In,则小型断路器通等效试验电流时的等效约定时间t′1和t′2为:

  这就是小型断路器通等效试验电流时,考虑环境温度影响时的等效约定时间公式,只要测出小型断路器的热时间常数T和通等效试验电流时双金属片的动作温度θ

  ,便可得到等效约定时间t′1和t′2与等效试验电流I等效和环境温度θ1的关系。通过以上对小型断路器过载保护特性的分析,得到环境温度与小型断路器过载保护特性等效校验的关系,采用通高倍试验电流下过载特性试验替代标准过载特性试验的等效方法,这种方法能够在几秒内验证小型断路器是否符合过载保护特性,有效降低了试验时间,而且在不同的环境温度下能够校验,解决了实际生产过程中存在的校验时间长、效率低的劣势。

  实施例不应视为对本发明的限制,但任何基于本发明的精神所作的改进,都应在本发明的保护范围之内。


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