短时耐受电流试验分析.

短时耐受电流能力试验

第1节概述

短时耐受电流能力试验，是用来考核开关电器在发生过载和短路故障的情况下，并不分断电路但应能承受短时间、大电流所形成的点动力和热效应的作用而不致破快的能力。

由于开关电器所使用的场合不同，短时耐受电流能力试验可分为两种：

（1）额定短时耐受电流的承载能力试验。

（2）耐受过载电流能力试验。

低压配电线路发生短路故障时，由于线路总阻抗减小，短路电流超过该线路的额定电流许多倍，对于大容量的低压配电系统，短路电流可能达到几万到几十万安培。短路电流产生的巨大电动力效应和热效应会使导体变形、绝缘破坏、短路电路中的电气元件损坏。装置在线路上的电器在短路障碍的短暂时间内应该能经受住短路电流的冲击，不受破坏。

笼型电动机启动时，电动机的启动电流较大，一般均大于6倍电动机的额定电流，用于接通和分断电动机的电器，应能耐受由于启动和加速电动机过程中出现的过电流及正常工作中一定时间内过载所引用的过电流产生的热效应。

短路故障电流通过电器时，同时产生点动力效应和热效应，并同时对电器起作用，而且这两种效应对电器的破坏作用又是相互关联的。

电动力效应在电器的动、静触头间所产生的斥力可使触头的接触电阻增大，从而增大触头的发热，即热效应增加。而热效应可使电器的所有载流部件的机械强度下降，从而降低了耐受电动力的能力。因此，电动稳定性试验和热稳定性试验严格说来是不应该分开进行的。短时耐受电流能力试验就是对电器的电动稳定性和热稳定性的一种综合考核。

图7-1平行直流载流导体间的电动力

1、电动力分析

因为通有电流的导体在其周围要形成磁场，而处于磁场中的载流导体要受到机械力的作用，所以两个载流导体之间也同样存在机械力的作用，这种由于电流的存在而产生的力通常称为电动力。

1、两导体间的点动力。

如图7-1所示的两平行直线导体，导体a中通过的电流I

1

在导体b处产生

磁场，其强度为B，B的大小正比于导体a中的电流I

1值，即B∞I

1

，磁场的方

向可用右手螺旋定则来确定。处于磁场中载流导体b受到电动力F的作用，磁场对载流导体的作用力方向可用左手定则来判定，而F的大小正比于磁感应强

度B和导体b中的电流I

2，即F∞BI

2

∞I1I2。同理可知，处于载流导体b所产生

的磁场中的载流导体a同样受到电动力F的作用。a、b两导体的电动力可简单表示为

F=CI1I2（7-1）

式中F——每相导体上所受的点动力；

C——单位电流的电动力，决定于导体的回路形式、导体长度及相互间的位置；

I1I2——导体中所通过的电流值。

在电器结构中的载流导体间，如图7-2所示的两平行或垂直的直流载流导体、两同轴线且平行放置的载流线圈、环形或U形回路等，都有电动力的相互作用。

图7-2各种导体布置的电动力

在式（7-1）中，如I

=I2=I3，则

1

F=CI2（7-2）

由式（7-2）可知，导体间相互作用的电动力F不仅与通过导体的电流有关，也与电器的结构尺寸有关。但力F与电流I的平方成正比，因此电流大小对电

动力的影响是主要的。

2、触头间的电动力

当电流通过触头的接触点时，由于电流线在接触面附近发生收缩，在触头

间会产生点动力，这是一种电流自身磁场作用下的电动力，如图7-3所示。如

果把电流线看作载流元导体，各元导体所受电动力F垂直于电流线，将电动力

F分解成水平方向分力F x和垂直方向分力F y，因电流线分布对称，则水平方向分力相抵消，接触面两侧垂直方向分力相加，且其合力方向相反，这就是触头

间的电动斥力。

根据触头接触面附近电流的收缩区电流——电位场的理论分析，触头间的与触头电流I的平方成正比，当短路故障电流通过触头时，在触头

电动斥力F

d

间产生很大的电动斥力，当电动斥力大于触头压力时，就会使触头斥开而产生

电弧，导致触头的严重烧损或发生触头熔焊，甚至整合电器遭到破坏，以致扩

大短路事故。

3、交流电流时的电动力

式（7-2）同样适用于交流电，设导体系统中通有相位相同的单相正弦电流时的电流

——交流正弦电流的幅值。

式中I

m

第2节额定短时耐受电流的承载能力试验额定短时耐受电流的承载能力试验是考核电器在实际运行中当电路发生短时短路故障时是否能耐受此电流的一种模拟试验。由于在试验过程中电器只承载试验电流，而不接通也不分断此试验电流，因此，它与前述的短路接通和分段能力试验及温升试验既有相同点又有不同点。相同点是短路故障电流较大，因而对试验设备和线路的要求基本相同；不同点是时间很短，不油被试电器分断试验电路，而是人为切断电源。

，电器的额定短表征电器承载短路电流能力的参数是额定短路耐受电流I

cw

时耐受电流是在有关产品标准规定的试验条件下电器能够无损地承载的短时耐受电流值。该值由制造厂规定。

现以低压断路器产品为例介绍额定短时耐受电流的承载能力试验方法。

一、试验条件

进行额定短时耐受电流的承载能力试验时，被试电器和试验电路等应满足如下要求。

1、被试电器

（1）试验应该在完好的电器上进行。

（2）被试电器应按正常使用情况接线并完整安装在其固有支架或等效的支架上。

（3）施加到电器接线端子螺钉上的拧紧力矩应按制造厂的规定。

（4）具有整体外壳（构成装置一部分的外壳）的电器应完整地安装在外壳中，正常工作时通常关闭的孔，在试验时应关闭。

（5）预期使用在单独外壳（仅为容纳一台电器而设计和确定尺寸的外壳）中的电器，应在制造厂规定的最小外壳中进行试验。

（6）电器应在自由空气中进行试验。

（7）电器在试验前可以空载操作几次。

低压断路器产品标准中规定的附加要求如下。

（1）除非有关标准另有规定，试验实在给定壳架等级最大额定电流的断路器上进行，而且被认为是包括了该壳架等级的所有额定电流。

（2）试验时，应使断路器尽可能模拟运行情况进行操作。装设有关动力