空气开关对变压器输出短路保护作用失效的探讨

： Ｕ≈ Ｎ２ Ｋ
上式说明，变压器 的变压比为Ｋ 时 ，在 二次测接阻抗为ｚ Ｌ 的负载，相当于在 电源 上直接接 入一个 阻抗为Ｋ ｚ ． 的负载 。当二 次测负载 阻抗为Ｚ ． ＝ Ｏ 零时 ，由上 面的阻抗 转换关系，Ｎｚ 。 － ０ ，此时的不仅 是变压器 的输 出端处于短路状态 ，同时， 电源也处 于短路状态 ，电源上的 电流应该会在瞬间 增大 。在 电路中接有空气开关时 ，在空气 开关 中的 电流脱扣器 中会有很大 的电流 ， 进而产生较强的磁力， 电磁铁吸动衔铁 ， 使 电磁脱扣机构动作而脱扣 ，使主触点断 开，起到保护作用 。但事实并非如此 ，空 气开关并不会脱扣起 保护 。 空气开关不能起保护是什么 原因导致 的呢 ？其原因是空气开关中的电流并没有 达到起保护作用的程度 。进一步来说，又 是为 什么 已经 短 路 了， 而 电流 却 还没 有 达 到使 空气 开关 脱扣 的程 度 呢 ？究其 原 因，变压器输出端的短路只能是一种 电源 的 “间接 短 路 ” ，它 是 一种 在理 想状 态 下，完全不考虑变 压器线圈本身的阻抗而 等效出来的短路。在实际上，变压器的线 圈在 接入 交流 电时，存 在一定的阻抗 ，即 Ｚ 。 ≠Ｏ ，那么在变 压器 负载阻抗 虽然为０ ， 二次侧的 电流为 ：
扣器 是用来接收操 作命令或 电路非正常情 况的信号， 以机械动作或触发 电路的方法 使脱扣机构动作 。
四、变压器输入与输出参数关系 在变压器理想状态 时，变 压器的参数
关系： 空载运行时是指变压器 一次绕 组接 电 源 、二次绕组开路的状态 。变压器在外加 电压ｕ １ 的作用 下，一次绕组Ｎ １ 中通 过的 电 流１ ０ 称 为空载 电流。１ ０ 产生工作磁通，又 称励 磁 电流 。在其作 用下，二次绕组 两 端将感 应出 电动势载运行 。一次绕组中 电流有效值为 Ｉ ｌ ，二 次绕组 中电流的有效值为 Ｉ 。 ，此时 有：
ｌ ｉ ｌ Ｎ０ 辩 ｌ Ｋ
上 式 表 明 ，变 压 器 一 次 、 二 次 绕 组 电 流 的有 效值 与一 次 、二 次绕 组 匝数成 反
比。 ２ ． 热脱 扣 线路 中通过 正常电流时 ，发热元件发 变 压 器 除 了有变 压 和变 流 的 作用 以 热使双金属片弯 曲至一定程度 （ 刚好接传动 外 ，还有变换阻抗 的作用 。在不考虑变压
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空 开 芙 对 变 压 耆 ｊ 旨 输幽短路保 手 户Ｔ 隹用 失 致 的 搽 讨
陕西省电子信 息学校 张 国来
【 摘要 】空气开关是低压配 电网络、电力拖动以及电气控制系统中非常重要的一种电器元件，集控制和多种保护功能于一身。本文 旨 在根据 空气开关的结构特点和它的基本工作 原理 ，结合变压器的工作特 点和相关参数关系，分析说明当 使用空气开关作为保护器件时，而变压器输出短路时空气开关不能正常起到保护作用的原因。 【 关键词 】空气开 关；变压器 ；短路 ；保护
一
障时 ，线路 中的 电流瞬间超过正常工作 电 流的若干倍 ，此时 ，在 电磁铁上产生较强 的 电磁力 ，超过弹簧对衔铁 的反作用力 ， 衔铁被 电磁铁吸动 ，自由脱扣机构通过机 械传动机构推动 ，释放主触头上 的跳钩 。 主触 头在 分 闸弹 簧拉 力 的作 用 下切 断 电 路 ，从而对 电路起到短路保护的作用 。
机构 电磁线 圈衔铁主触 头触到传 动机构） 器的漏磁 、发热等损耗时，可 以认为变压 并达到动态平衡状态 ，双金属片不再继续 器的输入功率与输 出功率是相等的。在变
弯 曲。若 出现过载现象时 ，线路 中电流增 大 ，双金属片将继续弯 曲，通过传动机构 推动 自由脱扣机构释放主触头 ，主触头在 分 闸弹簧 的作用下分开 ，切断 电路起到过 载保护 的作用。 通 过 对 空气 开 关 脱 扣 原 理 的 了解 ，知 道空气开关无论是 电磁脱扣还是热脱扣 ， 达到对 电路起保护的作用 ，都受 电流的影 响很大 ，只有流过空开 中的电流超过一定 的限度 。当空开 中的 电流瞬间变大时 ，电 磁脱扣机构才会动作 ，此时热脱扣器并起 不到作用；而 电流只是偏大 ，还没有大 的 达到使 电磁脱扣装置动作程度 ，在较长时 间的作用下，热脱扣器发生动作 。 三 、变压器的基本组成 变压器最基本 的组成有 两个部分 ，一 是铁心 ，二是绕组 。在这里 ，主要考虑 的 是绕组 ，绕组通常用绝缘 的铜线或铝线绕 制，其 中与 电源相连的绕组称为原绕组或 初级绕组；与负载相连的绕组称为副绕组 或次级绕组。变 压器在实际使用中分为升 压变压器和低压变压器 ，在低压侧绕组匝 数少 ，导线 比较 细 ；在 高压侧 绕 组 匝数 多，导线 比较粗 。 压器 的一次侧接 电源 电压为Ｕ 二次测接 负载阻抗ｚ 在一次侧的等效阻抗为Ｚ 。 ． ， 则有 ：
空气开关作为低压 配电网络、 电力拖 动和 电气控 制系 统 中重 要器 件 ，一经 问 世 ，就 由于它不仅具有控制功能 ，更兼根 据不同型号 ，集短路保护、过 电流保护、 分励控制、欠压保护优于一体 ，其卓越 的 优越性，得到广大用户的认可 ，广泛受到 青睐，在很多场合都得到 了应用 。空气开 关作为一种 电气元件 ，也并不是十全十美 的 ，并不是在所有情况下都能够及时 的发 挥作用 ，通过多年的实践工作 ，发现当使 用空气开关作为 电路保护器件 ，而变压器 输 出端短路时，空气开关并不能起到应有 的保护作用。 为 了弄清这个 问题 ，就必须从空气开 关的工作原理和变压器的结构和相关工作 参数特点入手 ，从上分析空气开关不脱扣 的原因。 空气开关的组成结构 如 图是空气开关 的基本 原理图，在 图
一
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中 “ １ ”为 空 气 开关 的 主触 点 ， 当电路 正 常 工作时 ，主触 点承载负载上的电流 ； “ ２ ”
是 自动脱 口机构 ； “ ３ ”是过 电流脱 扣器；
“ ４ ”分 励 脱 扣 器 ： “ ５ ”是 加 热 电阻 丝 ； “ ６ ”是欠 电压 脱 扣器 ； “ ７ ”是 脱扣 按 钮； “ ８ ”是跳钩 ； “ ９ ”是热脱扣器 。脱