1. 脱扣试验(1.13In/1.45In/2.55In)
1.1 问题
a.早跳(断路器在约定不跳闸工作电流条件下,提前跳闸);
b.迟跳(断路器在约定跳闸电流条件下,不跳闸或超过约定时间跳闸);
c.外壳异常发热;
d.接线端子温度过高;
e.接线端电压降过大(功耗过大);
1.2 分析
出现上述问题,一般和下列因素有关。
a.双金属片选型;
b.导电系统焊接工艺;
c.导电材料质量或导电材料截面积过小;
d.软连接铜编线电流密度过大,导致2.55倍试验后,双金属片负载阻力增加;
e.跳扣锁扣的脱扣力不稳定;
f.装配工艺上出现了问题。
1.3解决方案
a.根据双金材料所承受的最大负荷力,重新选用双金属片材料;
b.除双金属元件外,尽量使导电材料的许用电流密度降低;
c.双金属元件和导电材料焊接时尽量避免焊接应力,必要时改进焊接方法;
d.使用电阻压力焊方法焊接的双金属片存在一定的焊接应力,应尽量提高焊接电流,减少焊接时间,如有必要,焊接后应进行稳定性热处理,以尽可能消除双金属片的焊接应力;
e.双金属片加工模具必须是精密模具,显微镜下不允许出现明显毛刺;
f.双金属片焊接前去油,有助于增加焊接熔接面积,有利于断路器工作状态内部热量的传导;
g.尽量选用单丝直径较细的软铜编线;
h.产品装配时,应注意软连接装配工艺;
i.检查跳扣锁扣的脱扣力稳定性,减小摩擦力因素对脱扣力的影响;
2. 分断试验
2.1 电弧性气体(非电弧,指电弧烧灼绝缘材料后形成的黑色气体)如向电磁机构、四杆机构、手柄、指示窗等地方扩散
a.断路器全分段时间过长,试验过程焦耳积分过大;
b.触点付选材或配对存在问题,导致电弧驻留在触点付上持续燃烧,导致断路器来不及排气;
c.排气通道本身存在设计缺陷;
d.断路器外壳密封本身存在问题
2.2 如果电磁机构、四杆机构、手柄、指示窗等地方出现电弧残渣
a.断路器磁场布置有问题;
b.断路器全分段时间过长,试验过程焦耳积分过大,触点付分离速度过慢;
c.触点付选材或配对存在问题;
d.排弧通道本身存在设计缺陷;
e.电弧进入灭弧栅的阻力过大;
f.存在电弧重燃现象;
2.3 触点付上的电弧驻留现象
a.触点付选材或配对存在问题;
b.断路器磁场布置有问题;
c.存在明显影响电弧运动的台阶导致电弧转移困难;
d.电弧引起的高温气体,无法有效压缩冷却电弧,甚至高温气体的流动直接阻止电弧向灭弧栅运动;
2.4导弧角与下弧角出现电弧腐蚀坑
a.一般是磁场布置有问题;
b.灭弧栅的进入阻力过大;
c.弧角的形状有问题或加工工艺上存在缺陷;
d.断路器全分段时间过长,试验过程焦耳积分过大;
e.存在珊后短路现象。
2.5 触点付烧蚀
a.断路器全分段时间过长,试验过程焦耳积分过大;
b.触点材料太差。
分断试验时CO操作出现问题——
a.断路器闭合时出现触点弹跳现象,为解决弹跳问题可采取适当提高触点初始压力的办法来解决(指适当提高终压力弹簧的初始压力,即高于动熔焊压力);
b.选择合适的静触点材料,过硬的触点表面容易产生弹跳现象;
c.改变触点付的接触形状,过小的接触面积,因触点电动力的存在,极易导致弹跳现象的发生;
d.选用合适的触点付硬度配对,可吸收掉合闸过程大部分的碰撞能量;
e.选择抗熔焊能力强的材料能帮助通过CO试验;
f.触点付表面清除氧化膜,有利于CO试验的通过,因此产品的四杆机构在触点付结合处应有相应的沿触点表面运动的动作;
g.必要时可在四杆机构上增加弹跳能量吸收元件,该机构可以布置在手柄上或摇杆(往往是动触头组件)上;
h.尽量减小动触头组件的重量,有助于减小弹跳能量,缩短弹跳时间。
分断试验时O操作试验失败——
a.触点付分离速度过慢,导致全分断时间过长,试验焦耳积分超过了产品许用焦耳积分。加快触点分离速度取决于几个方面:触点付合适的终压力;跳扣与锁扣的配合程度;触头组件上有较强的分开触点付的力,比如说弹簧,也可能是电动力(例如有些限流式断路器就是充分利用了触点付电动力);
b.电弧弧根驻留在触点上,这和触点与导弧角的台阶有一定关系,也和动触头电弧转移速度相关,根据不同类型的触点材料,设计不同类型的电弧转移通道这很重要;
c.导电部件的空间布置,应尽量使得电动力处于合适的方向,这个合适的方向指:使得电弧尽快离开弧根;使得电弧顺利进入弧角;
d.分断瞬间空间形成的动态磁场应有利于电弧顺利转移,可以适当使用磁性夹板来改变磁场分布情况;
e.灭弧栅的设计应有利于电弧顺利进入灭弧栅,如果灭弧栅间隙过小,会给电弧进入带来较大的阻力,有时甚至会导致电弧直接在导弧角上长时间燃烧;同样,如果灭弧珊片过薄,在电弧电动力的作用下,灭弧栅将被破坏;灭弧室的设计还应注意珊后短路现象,因此灭弧栅电弧出口处设计防二次短路结构是防止电弧重燃的关键,也是提高灭弧室灭弧电压的关键。
f.减小电弧在导弧角、导弧片上的运动阻力有助于通过O试验,因此特殊的弧角形状是必须的,有时在导弧片上加筋会减小电弧运动阻力;
g.在断路器内部形成合适的空气动力场,对通过O试验帮助很大,断路器内部的空间应使得:当高温电弧加热的空气快速膨胀时,膨胀的空气有利于压缩并冷却电弧,并帮助电弧向灭弧栅方向运动,高温高压气体在断路器内部因碰撞内部元件而产生的湍流有助于撕裂破坏电弧。在断路器内合适的地方加筋、开孔,形成局部小的气流通道,也是可以的。
h.断路器内部材料的选型对通断试验的影响也是很大的。对绝缘材料来说,基本的刚度、耐热性、耐电弧烧灼性是必须的。而绝缘材料在经过电弧烧灼后产生的气体是否有利于灭弧也是很重要的,因为这些气体关系到电弧的冷却,断路器内介质绝缘强度的恢复;而对触点材料来说,也不是越贵的材料就越好,以AgC5材料为例,虽然其抗熔焊性很优秀,但导电性能却很差,要将其应用在小型断路器上,必须有相应的措施来保证,比如说终压力必须大、静触点和弧角的焊接应作必要处理(指弧角形状和焊接工艺)、电动力的使用要求更为严酷等(备注AgC5的电弧转移特性并不好),而这些要求甚至会完全改变断路器的结构。
i.绝缘材料加工工艺也是影响通断试验成败的关键因素,如果零件的收缩率变化太大,势必影响成品的装配精度,从而改变机构的运动特性,使机构运动阻力变大,机构运动时间变长;而零件表面光洁度(特别是相对运动的表面)对脱扣力的影响更大,往往对分断试验的成功起到致命的影响。脱扣材料选用某些自润滑材料有助于提高四杆机构运动速度。