限流断路器的工作原理

交流电路故障时要达到限流分断的目的，可以采用限流熔断器或自复式熔断器和断路器的组合，也可采用电动斥力式限流断路器。

电动斥力式限流断路器的限流原理和直流快速断路器的原理基本相同。从图8-5b中可以看出，在第一波峰内分断交流电路的情况和直流快速断路器分断直流电路的情况极为相似，差别在于交流短路电流上升的陡度比直流大得多，如果两者的整定电流I_A相同，交流到达I_A的时间t_A比直流的短，对限流作用是有利的。但是由于交流短路电流上升陡度极大，要起限流作用则要求固有动作时间t₀缩短到最小限度，一般应不大于3ms，全部断开时间为10～20ms。限流系数K₄=I_k/I_km，其中，I_km为短路电流第一波峰的幅值，又称预期短路电流峰值；I_k为实际分断电流最大值，又称允通电流。

限流断路器在分断不同短路电流时的限流系数是不同的。一般用分断极限短路电流时的限流系数来评价限流断路器的限流能力。限流断路器的限流系数也应在0.6以下。图8-7所示为限流断路器的限流特性和限流系数。

短路电流第一波峰幅值I_km和功率因数有关，当用变压器供电时，其I_km对短路稳定电流的幅值I_k∞之比（称为幅值系数β）和功率因数的关系如图8-8所示。在短路计算和试验中是常用短路稳定电流有效值I_kA来表示的，如已知IkA和功率因数则可利用图8-8的曲线求得第一波峰幅值。图8-7中的预期短路电流特性是在cosφ≈0.25时算出的。

图8-7 限流断路器的限流特性和限流系数(www.xing528.com)

图8-8 变压器短路时，幅值系数与功率因数的关系

限流断路器快速动作是利用短路电流所产生的电动力作为推动触头快速动作的力。电动力有两种：一种是触头之间所产生的电动斥力F_c，另一种是平行导体间所产生的斥力F_d。如触头压力为F_k，则当F_d+F_c≥F_k时，触头即被电动力所斥开。触头斥开后，电弧即出现，利用电弧电阻的迅速增加，限制短路电流上升。这时，如果限流断路器触头继续斥开，直至最终断开位置，就实现了限流分断电路的目的。但是如果触头斥开后不能继续运动到断开位置，当短路电流减少过零，F_d+F_c小于F_k触头将再次闭合，这样就会发生熔焊。为此，限流断路器必须设计一套触头斥开装置，或尽量缩短自由脱扣机构的动作时间，以保证触头一旦斥开就不会再次闭合而继续运动到断开位置。

电动斥力方式限流断路器在分断短路电流时，触头在自由脱扣机构动作以前被电动力斥开，这样就省去了自由脱扣机构的脱扣时间，使限流断路器全部断开时间大为减少。

和直流快速断路器一样，为了缩短灭弧时间，提高限流作用，限流断路器亦需有强力的灭弧室。