电气工程师培训教材求精

1、电气工程师培训教材试试 验验 部部 分分一、低压电器产品试验项目二、低压电器抽样检查的理论与方法（简介）三、一般检查四、动作范围试验五、温升试验六、介电性能试验七、型式试验项目概述 低压电器试验是鉴定低压电器产品质量的一个重要环节。试验的目的就是验证产品性能是否符合相关标准的规定；检查产品在制造上是否存在影响运行的各种缺陷；另外 ，通过对试验结果的分析，可以找出改进设计、提高工艺性的途径。所以产品的试验不是一种消极的措施，而是设计、生产出优质产品的积极手段。低压电器产品试验分为：型式试验常规试验特殊试验抽样试验 型式试验：是新产品研制单位或新产品的试制和投产单位必须进行的试验。除非产品标准另有

2、规定，通常型式试验只需进行一次。另外，当产品设计上的更改或制造工艺、使用的原材料及零部件结构的更改可能影响其工作性能时，需要重新进行有关项目的型式试验。低压电器产品型式试验的项目一般有：（1）绝缘件的着火危险试验。（2）绝缘材料的相比漏电起痕指数（CTI）的测定试验。（3）接线端子的机械性能试验。（4）外壳防护等级的验证试验。（5）动作范围的验证试验。（6）温升试验。（7）介电性能试验。（8）接通和分断能力试验。（9）过载电流试验。（10）操作性能试验。 （11）机械寿命试验。（12）电寿命试验。（13）短路接通和分断能力试验。（14）额定短时耐受电流试验。（15）额定限制短路电流试验。（16

3、）额定熔断短路电流试验。（17）和短路保护电器（SCPD）的协调配合试验。（18）电磁兼容试验。（19）湿热试验。（20）低温和（或）高温试验。（21）其他（运输、储存等）试验。 常规试验：是出厂试验中的一种，常规试验项目是指产品出厂前制造厂必须在每台产品上进行的试验项目和检查项目，其目的是检验材料、装配上的缺陷，以判断其是否符合相关标准的规定。 常规试验可以在与型式试验相同的条件下或经过验证认为是等效的条件下进行。换言之，常规试验可以采用等效试验或快速试验方法进行，常规试验的项目（或顺序）应在产品标准中规定清楚。对于低压电器来说，常规试验的项目一般有：（1）动作范围的验证试验。（2）介电能力

4、试验。 特殊试验：是指除型式试验和常规试验外由制造厂确定的或根据制造厂和用户的协议所确定的试验。例如，根据国家标准GB14048.4-2003 的规定，接触器和电动机起动器的特殊试验包括下列项目：（1）机械寿命试验。（2）电寿命试验。（3）起动器和短路保护电器(SCPD)在交点电流处的协调 配合试验。 抽样试验：某些试验项目(如工作量很大、或有破坏性)要采用抽样试验，如交流接触器的抽样试验项目：（1）动作条件及动作范围的验证（2）介电性能试验（3）特殊试验中的机械寿命试验和电寿命试验 所谓检查是指用某种方法对产品（或零件）进行测量，并将其结果同判定标准相比较，然后判定产品（或零件）是合格还是不

5、合格。为了保证产品（或零件）的质量，最理想的方法是对产品（或零件）的各项指标逐个进行检查（有时也称为全数检查），对于某些关键零件（如低压电器的触头弹簧），逐个检查是必要的，在具有自动检验装置的情况下，零件的逐个检查也是可行的。但对于低压电器产品中的大多数零件来说，如果都进行逐个检查，则工作量太大，会影响生产效率，同时也是不必要的。此外，对低压电器产品来说，某些检查项目（如产品的寿命试验、通断能力试验等）是具有破坏性的，也不可能进行逐个检查，因此，对于大多数零件以及当检查具有破坏性时，常采用抽样检查的方法。 抽样检查是指从一批产品中抽取少量产品（称为样品）进行测试，并将其测试结果同判定标准相比较

6、，以判定该批产品合格或不合格的检查方法。 抽样检查的前提必须是产品的生产过程中质量是稳定的。只有这样，从整批产品中抽取一定数量的样品，才具有代表性，才能在一定程度上反映整批产品的质量。 抽样的基本原则是应用数理统计工具，要涉及到高等数学知识，如正态分布，一线性回归中的方差分析等等。这里不去分析。 目前各企业基本上是应用：GB/T 2828.1-2003 计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划直接查表就可以了。 电器在常规试验和型式试验时都要进行一般检查。一般检查的项目包括： 1、外观检查； 2、安装检查； 3、外形尺寸和安装尺寸检查； 4、操动力检查； 5、电气

7、间隙和爬电距离检查； 6、触头参数及要求部件接触良好的检查等。 外观检查是通过目力观察和手动的方法来检查电器零件及产品装配质量。外观检查包括：外观和装配质量；铭牌、标志；零部件镀层处理及正确性；接地要求；开关电器触头位置分合情况及指示的正确可靠性等检查。1、外观检查2、安装检查 安装检查是按实际工作条件对电器产品进行试安装。 如DZ47-63是否能方便嵌入卡轨，并能自由地在卡轨内移动，装置式的交流接触器能否方便紧、松安装螺钉。3、外形尺寸和安装尺寸检查 外形尺寸是表示电器大小的轮廓尺寸，如长、宽、高。 安装尺寸是确定电器安装位置的尺寸，如底座的大小、安装孔的直径和距离及导轨的尺寸等。电器产品的

8、外形尺寸和安装尺寸应符合图纸或有关标准的规定。 一般使用游标卡尺、螺纹塞规，也可以做一些专用测量器具直接测量。4、操动力检查 操动力是指为完成预定操作而需施加到操动器上的力（或力矩）。如施加于电器手柄、手轮、杠杆、踏板和按钮上的力等。 一般使用测量工具有：弹簧测力计、力矩测量仪、数字式电子测克仪和砝码悬挂法等。 如：塑壳断路器的触头压力可以用弹簧测力计直接测量。 为使电器具有可靠的绝缘能力，在电器的绝缘结构中任何带电部件的电气间隙和爬电距离，均应符合有关标准的规定。 电气间隙是指具有电位差的两个导电部件间的最短直线距离。在电器的绝缘结构中，电气间隙指如下三种。 （1）极间电气间隙。相邻极间的任

9、何导电部件间的电气间隙。 （2）对地电气间隙。任何导电部件与任何接地部件或用作接地的部件之间的电气间隙。 （3）断开触头间的电气间隙（开距）。开关电器在断开位置时，一个极的触头间或与这些触头相连的任何导电部件间的电气间隙。5、电气间隙和爬电距离检查 爬电距离是指具有电位差的两个导电部件间沿绝缘材料表面的最短距离。两个绝缘材料部件之间的接缝应认为是表面的一部分。 最小电气间隙与额定冲击耐受电压、电场条件及污染等级有关。GB 10963.1-2005小型断路器标准中定义：小型断路器标准中定义： 电气间隙：两个导电部件之间以最短的方式张紧绳子在空气中的最短距离。 爬电距离：两个导电部件之间的沿绝缘材

10、料表面的最短距离。 电气间隙和爬电距离的确定在相关标准的附录说明得很清楚，如GB10963.1-2005 附录B GB14048.4-2003 附录C 这里给出了电器在空气中的最小电气间隙，爬电距离(未列完整，供大家参考)。表1 电器在空气中的最小电气间隙额定冲击耐受电压Uimp(kV)最小电气间隙（mm）情况A非均匀电场条件情况B均匀电场条件污染等级污染等级123412340.330.010.20.81.60.010.20.81.60.50.040.040.80.10.11.50.50.50.30.32.51.51.51.50.60.6433331.21.21.265.55.55.55.52

11、22288888333312141414144.54.54.54.5注： 空气中最小电气间隙是以1.2s/50s冲击电压为基础，其气压为80kPa，相当于2000m海拔处正常在气压。表2 爬电距离电器的额定绝缘电压或实际工作电压，交流有效值或直流（V）承受长期电压的电器的最小爬电距离（mm）污染等级污染等级污染等级污染等级121234材料组别材料组别材料组别材料组别IIIIIIaIIIbIIIIIIaIIIbIIIIIIaIIIb2000.40.630.5611.422.52.83.24562500.5610.751.251.82.53.23.6456.36.33200.751.611.62.

12、23.244.556.388400121.322.8455.66.3810105001.32.51.82.53.656.37.181012.512.56301.83.22.43.24.56.3891012.51616注 1 绝缘在实际工作电压32V及以下不会产生漏电起痕，但必须考虑电解腐蚀的可能性，因此规定最小爬电距离。 2 表中电压值按R10数系选定。材料组别I、II、IIIa、IIIb。材料组别I、II、IIIa。该区域的爬电距离尚未确定，因此材料组别IIIb一般不推荐用在污染等级3、电压630V以上和污染等级4。作为例外，额定绝缘电压127、208、415/440、660/690V和83

13、0V的爬电距离可采用相应的较低的电压值125、200、400、630V和800V的爬电距离。印刷线路材料专用的最小爬电距离可以在此两列数值中选定。 表1规定的最小电气间隙是以冲击电压为基础，适用海拔小于等于2000m。 由表2可见，最小爬电距离与电器的额定绝缘电压（或实际工作电压）、污染等级及绝缘材料组别有关。绝缘材料按其相比漏电起痕指数（CTI值）划分为4个组别。 安装在污染等级1和2的电器，其中最小爬电距离不小于按表1的确定的最小电气间隙。对安装在污染等级3和4的电器，虽然最小电气间隙允许按表1已选定为小于情况A的规定值，但为了减少过电压引起击穿的危险性，电器的最小爬电距离应不小于情况A规

14、定的最小电气间隙。 在测量电气间隙和爬电距离时，关键是要了解测量的部位，应测量电器极与极之间、不同电压的电路导体之间及带电导体部件与外露电部件之间的最小电气间隙和爬电距离。测量时采用的工具一般是分度值和0.02mm的游标卡尺。 电器按规定的方法测得的电气间隙和爬电距离的最小值应满足有关标准规定的要求。电气间隙和爬电距离的测量及计算方法按GB/T 14048.1附录G进行。 请大家回去查看相关标准，由于时间关系不多讲。测量方法 图2-6 例1图 图2-7 例2图举两个例子说明：例1：爬电距离路径包括宽度大于Xmm的V形槽，电气间隙是“虚线”的距离。例2：爬电距离路径包括一条筯，电气间隙是通过筯顶

15、的最短直接空气路径。 触头的主要参数包括： 触头开距； 超程； 初压力； 终压力； 这些参数直接影响电器使用的可靠性，如果这些参数不符合要求，轻则会使电器寿命降低、触头温度过高，重则会引起触头熔焊、烧毁等，因此要对触头参数进行严格检查。电器产品触头参数技术要求指标一般由制造厂根据产品具体情况自行确定并在技术文件中予以规定。6、触头参数检查 触头开距是指触头在处于完全断开位置时，动、静触头之间的最短距离。开距的大小应保证触头能可靠分断电弧，并能保证动、静触头之间的绝缘间隙。 触头超程是指触头处于完全闭合状态后，将静触头移去时动触头在接触处发生的位移。超程的大小应保证在寿命期内触头磨损后仍能可靠接

16、触。 触头开距和超程的测量，可用卡尺、内卡钳或标准板块等量具测量，也可制作专用的触头开距超程测试仪器进行测量。目前已研制成功的测试仪一般都为屏幕数字显示，具有打印记录等多功能式样，根据产品规格大小的不同，制成不同尺寸的专用夹具来满足各类产品不同参数的检查要求。6. 1、触头开距和超程的测量 触头初压力是指动触头与静触头刚接触时，每个触头（对双断点是指每个触头）上的压力。在触头闭合时，由于机械冲击而发生弹跳，此时触头间会产生短弧，从而引起触头磨损加剧甚至发生熔焊，触头具有一定的初压力可使触头的弹跳时间减少，减小触头的磨损并提高抗熔焊能力，大大提高产品使用寿命。 触头终压力是指动触头与静触头完全闭

17、合时，每个触头上的压力。触头具有一定的终压力可限制触头间的接触电阻，降低触头接触电阻，避免触头过分发热，并保证触头在通过最大短路电流时不致因电动力的作用而斥开。 如何测量，可采用悬重拉力法、弹簧秤法，也可用弹簧拉压试验机进行测量。6. 2 触头初压力和终压力的测量 电器动作范围试验包括电器电磁机构动作特性试验和保护元件保护特性试验，其目的就是检查这些特性是否符合有关标准的要求。一、动作特性 电器的动作特性试验，就是指这些电器动作值的测定。对带电压线圈的电磁机构而言，其动作值就是吸合动作电压和释放动作电压。吸合动作电压是指能使其电磁系统的衔铁可靠吸合到最终位置的最小电压，亦即是指使衔铁恰能吸合而

18、不致在中途停留的电器线圈所加电压的最小值。而释放动作电压是指能使其电磁系统的衔铁可靠释放至起始位置的最高电压，亦即是指使衔铁恰能释放而不致在中途停留的电器线圈所加电压的最大值。本节以直流接触器为例来说明吸合电压和释放电压的基本概念。 电磁系统依靠电磁吸力使衔铁吸合，依靠反作用力使衔铁释放，电磁吸力Fx与衔铁行程之间的关系Fx=f()称为吸力特性；而反作用力Ff与衔铁行程之间的关系Ff = f()，称为反力特性。图3-1示出了直流接触器吸力一反力特性及其配合情况，图中曲线4为其反力特性，当接触器线圈加额定控制电源电压Us时，其吸力特性如曲线3所示。从图3-1中可以看出在衔铁打开位置（气隙= k）

19、的电磁吸力Fx大于反力Ff 1，因而可以使衔铁吸合。 接触器线圈所加电压减小时吸力特性下移，当线圈所加电压减小至Ux时，其吸力特性如图3-1中曲线2所示，在衔铁打开位置的电磁吸力Fx正好与反力Ff 1相等，则可使衔铁完全吸合，显然这个电压Ux即是能使衔铁恰能吸合的最小电压值，即接触器的吸合电压。 图3-1 直流接触器的特性配合1U=Uf时的Fx= f()；2U=Ux时的Fx=f()；3U=Us时的Fx=f()；4Ff=f() 接触器衔铁吸合后，如逐渐减小线圈所加电压，则吸力特性也逐渐下移，当线圈所加电压减小至Uf时，其吸力特性如图3-1中曲线1所示，在衔铁闭合位置的电磁吸力Fx正好和反力Ff0

20、相等，这时衔铁可释放至完全打开位置，显然这个电压Uf即是能使衔铁恰能释放的最大电压，即接触器的释放电压。 进行动作值测定的试验是为了保证电器的正常工作，例如对于接触器来说，其线圈接通电源时衔铁应吸合，但由于电源电压有波动，有时电源电压会低于额定电压UN，如果接触器的吸合电压Ux过高的话，就不能保证线圈通电时衔铁可靠地吸合，这是不允许的。 此外，在线圈断电时虽然线圈的电流减小至零，电磁系统的励磁磁通势也减小为零，但是铁心中的磁感应强度不会减小至零，而是沿着铁心材料的去磁曲线减小至一定数值，因此当线圈电流减小至零后，磁系统气隙中还存在一定的剩余磁通0，这就是通常所说的剩磁现象，如果衔铁完全闭合后的

21、气隙0越小或铁心材料的剩磁感应强度Br及矫顽力Hc越大，则气隙中剩余磁通0就越大，如果这个0所产生的电磁吸力大于衔铁闭合位置的反力Ff0，就会产生线圈断电后不能释放的现象，这也是不允许的，有时甚至会造成很严重的事故。因此，动作值的测定是一个比较简单但又十分重要的试验。动 作 特 性 试 验 一、试验依据 国家标准对动力操作电器、欠电压继电器和脱扣器及分励脱扣器等的动作范围分别提出了要求。现以接触器产品为例说明。在接触器产品标准中对接触器的动作范围要求为： 单独使用或装在起动器中使用的电磁式接触器，在其额定控制电源电压Us的85%110%(交、直流)范围内均应在可靠地闭合。此范围的85%Us适用

22、于下限值，110% Us适用于上限值。 接触器释放和完全断开的极限值是其额定控制电源电压Us的20% 75%(交流)和10% 75%(直流)。此范围的20% Us (交流)或10% Us (直流)适用于完全断开的上限值， 75% Us (交、直流)适用于保持闭合的下限值。 闭合的极限值是在周围空气温度+40、线圈在100% Us下持续通电达到稳定温升后确定的。释放的极限值是在周围空气温度-5 时确定的，此值可由在正常室温下获得的数值换算求得。 二、试验条件 进行电器动作值测定时，被试电器、试验电源及测试时的周围空气温度等应满足如下要求。 （一）被试电器 （1）试验应在完好的电器上进行。 （2）

23、被试电器按正常工作条件和位置安装在其固有支架或等效的支架上。若电器可在各种位置下工作，则应在最不利的位置下测定动作值（此位置可在试验时分析确定，应考虑可动部分质量、导轨摩擦等因素动作值的影响）。 例如，CJ10系列交流接触器在测定吸合电压时应前倾5，而在测定释放电压时应后倾5 。 （3）允许不带外壳测定电器动作值。如已经试验证明取去外壳并不影响动作值，则在测定动作值时为便于观察允许不带外壳。 （4）调整参数。在型式试验时，对实际运行中需要调整参数（这些参数可导致动作值有明显变化）的电器，则应将这些参数调至产品标准中所规定的极限值（这些极限值必须使动作值的考核为最严）进行试验。被试电器的极数、动

24、合辅助触头数或动断辅助触头数等的选择必须使动作值的考核为最严。例如，在测定带动合主触头接触器的吸合电压时，触头压力和超程如可调，则应调至产品标准规定之最大允许值，同时被试电器应选本类型中极数和动合辅助触头数最多、动断辅助触头数最少之产品。 （二）试验电源 （1）直流电源应采用直流发电机电源或三相全波整流电源，要求电源电压在接入被试电器的负载条件下，纹波系数不大于5%。 （2）交流电源的电压波形为正弦波形，失真度不大于5%。应避免使用感应调压器，一般用接触式自耦调压器，因为感应调压器输出的电压波形常有畸变，且内阻抗也较大，而这些情况都将影响试品动作的正确性。 （3）电源电压值应足够稳定，即电源的

25、容量足够大或电源的内阻抗尽量小，以保证在测定吸合电压的过程中线圈端电压的波动对电源空载电压而言不大于5%。对试验电源提出上述要求的原因包括如下两点：对试验电源提出上述要求的原因包括如下两点： 1）对交流电压线圈，当电源容量不是无穷大时，在衔铁闭合过程中，由于线圈中电流在电源内阻抗上的压降会使线圈的端电压（有效值）发生变化，如图3-8所示。 图3-8中，U1为电源的空载电压（有效值），当t=t1时线圈通电，由于此时衔铁位于打开位置，线圈电流较大，故电源内阻抗压降也较大，所以线圈端电压由电源的空载电压U1降至U3。随着衔铁的逐渐闭合，线圈电流逐渐减小，线圈端电压也逐渐回升，当t=t2时衔铁完全闭合

26、，线圈端电压为U2。在衔铁闭合过程中线圈端电压的波动如果过大，会影响试验结果的准确性，所以把线圈端电压的波动限止在5%以内。试验电源如采用变压器（其Uk一般为5%左右），则变压器的容量应大于电压线圈的启动容量（衔铁位于打开位置时的线圈启动电流Ist与线圈额定控制电源电压Us的乘积）。 2）对直流电压线圈，如为单线圈，则线圈通电后随着衔铁的闭合，线圈电流i及线圈端电压u的变化波形如图3-9所示。线圈电流最后达到稳态值Is，线圈端电压也相应由电源的空载电压U1减小至U3。图3-8 交流电压线圈通电时的线圈电压波形 所以也把线圈端电压的波动限止在5%以内，为此，电源的内阻应为被试电压线圈电阻的1/2

27、0以下。 如为双线圈，则电源的内阻应为在衔铁打开位置时被试电压线圈总电阻（决定于双线圈的接法的)1/20以下。（三）周围空气温度和试品状态 电器的吸合电压应在产品标准中所规定的最高周围空气温度下于热态时进行测定，释放电压应在产品标准中所规定的最低周围空气温度下于冷态时进行测定。图3-9 直流电压线圈通电时的波形 如果不具备这种条件，则可用接入附加电阻的等效方法测定相当于最高周围空气温度及热态下的吸合电压值，并可用电阻换算的方法推算最低周围空气温度及冷态下的释放电压值。 当试品在测量室内放置的时间不少于8h时，或用电阻法测量线圈的温度，每1h测一次，前后两次测得的线圈温度之差不大于1，则可认为已

28、处于冷态（冷态是指在不通电的情况下，当电器或电器零部件的温度与周围空气温度之差不超过3时的状态）。 热态是指被试电器线圈按额定工作制通以规定的电压发热至稳态。对于不间断工作制或8h工作制的电器线圈，热态是指通以规定电压发热至稳态即在1h内温升的变化不超过1。 吸合电压应在规定的最高周围空气温度及热态下进行测定，这是由于线圈电阻会随着周围空气温度及线圈的温升变化而变化，其关系可以表示为： R=R0（1+） （3-1）式中 R0 0时线圈电阻； 线圈温度； 电阻温度系数，如线圈导线材料为铜，则=1/234.5。 而电磁系统的吸合安匝(IN)决定于电磁系统的材料、尺寸、衔铁打开位置时气隙的大小及反作

29、用力的大小，所以对于被试电器来说，吸合安匝(IN)及吸合电流Ix都是一个固定的数值，与周围空气温度无关。对于具有直流电压线圈的电器来说，其吸合电压Ux可表示为： Ux =Ix R 所以，当线圈电阻改变时，吸合电压Ux也随之改变。如果在室温冷态下测定的吸合电压是合格的话，在周围空气温度较高或热态时，因线圈电阻增加，吸合电压值也随之增加，就可能不合格了。因此，吸合电压应在规定的最高周围空气温度下于热态时进行测定。同样也可分析得出释放电压应在规定的最低周围空气温度下于冷态时进行测定。 对于具有交流电压线圈的电器来说，上面已讲过，它的吸合电流Ix是一个固定值，与周围空气温度无关。而线圈电抗决定于电磁系

30、统的尺寸、参数及气隙的大小，也与周围空气温度无关，同时对于大多数具有交流电压线圈的电器来说，其线圈电抗XL要比线圈电阻R大得多，即XL R， 所以当周围空气温度变化时，电阻R虽有所变化，但因XL R，故吸合电压Ux变化很小，但对于线圈电抗小而线圈电阻较大的情况，即不满足XL R的具有交流电压线圈的电器，其吸合电压的变化较大，所以具有交流电压线圈的电器的吸合电压也应在规定的最高周围空气温度下于热态时进行测定。（一）动作值测定试验方法的一般规定 （1）测定吸合电压时，应先调到电磁圈的预期动作值，再瞬时接通电路进行试验，并以空载电源电压值作为吸合电压值。测定释放电压时，应将电压从额定值起连续降低，以

31、开始释放时的电压值作为释放电压值。 这个规定是以电器正常使用的实际情况出发而提出来的。因为实际上线圈的电压是突然加上的，如在测定吸合电压时慢慢增加电压使电器吸合，可能会产生逐步动作现象（即电器的可动部分产生一些预行程），这样会影响测定的准确性。同时，当电磁线圈通电时，由于线圈电感L的作用及衔铁吸合过程中线圈电感L发生变化，使线圈电流也发生变化，这样能如实反映暂态是流的作用。而测定释放电压时不同，电压由高到低逐渐降低时，磁系统的剩磁较大，衔铁不易释放，故考核较严。三、试验方法 （2）交流电器吸合电压测定的试验次数推荐620次，交流电器释放电压测定的试验次数荐2 6次。 作出这个规定的原因是，被试

32、电器的线圈由于有一定的电感，在突然接通试验电路进行试验时，试验电流中存在非周期分量，这样就会影响动作值的大小。下面以一个交流电压线圈突然接通电源为例来分析合闸相角对线圈是流非周期分量的大小及动作值的影响。为了分析的方便，作如下假设： 1）假设磁系统是不饱和的，衔铁在打开位置时线圈的电感可用L来表达。 2）假设衔铁尚未运动，即不考虑由于衔铁的运动所引起的线圈电感及线圈电流的变化。图3-10所示的交流电压线圈（其电阻为R，电感为L）突然加一交流电源电压为 u=Umsin（t+） （ 3-3）式中接通瞬间电压的相位角 其电路方程为 （3-4）解式（3-4），可得线圈电流为)sin(tURidtdiL

33、mTtmmeItIi)sin()sin(（3-5）式中 Im电流周期分量幅值； 电流i落后于电压u的相位角；图3-10 交流电压线圈 突然接通电源R线圈电阻；L线圈电感T电流非周期分量的时间常数。 由式（3-5）可以看出，交流电压线圈突然接通电源时，其线圈电流由两部分组成。式中第一项是周期性变化的，称为周期分量，以i来表示；第二项是按指数曲线衰减的，称为非周期分量，以i表示，电流非周期分量i的大小取决于电源刚合闸时的相角及线圈的阻抗角 。当 时，电流非周期分量i最大，如图3-11(a)所示；当 时电流非周期分量i等于零，如图3-11 (b)所示。显然，存在非周期分量时的电磁吸力要比无非周期分量

34、时的大得多，所以电器吸合比较容易。在动作值测定的试验中，为了从严考核，应在最困难的条件下，即电流非周期分量i等于零时进行测定，因此规定了用增加试验次数的方法来增加900获得最不利条件下合闸的概率。 直流电器动作值测定时，在每次试验后应改变线圈极性。改变线圈极性之原因是为了消除磁系统剩磁对动作值的影响，改变线圈极性有去磁作用，衔铁不易吸合。图3-11 不同合闸相角时的线圈电流波形900（a） （b）（二）试验电路1. 交流电压线圈吸合电压和释交流电压线圈吸合电压和释放电压试验电路放电压试验电路 交流电压线圈吸合电压和释放电压试验电路如图3-12所示，图中升压变压器TU和降压变压器TD的作用是为了

35、满足不同电压规格的试品线圈试验要求。一般电源G取220V，如果没有升压变压器TU和降压变压器TD，仅用调压器TV来测试的话，那么只能测试220V以下电压规格的试品，县城当低电压时，因调压器内阻不变，输 图3-12 交流电压线圈吸合电压和释放电压试验电路 G电源;Q合闸开关;TV自耦调压器;TU升压变压器;TD降压变压器;SC换向开关;PA电流表;PV电压表;SA控制开关;S附加电阻短接开关;R附加电阻;KM被试电器出电压低，则电源电压波动很大，不符合试验条件。设置了升压变压器TU和降压变压器TD后，不但能满足220V以上电压规格的试品需要，而且还使低电压输出电压更趋稳定。SC就是TU和TD的选

36、择开关。一般110V以上电压规格的线圈，选择升压变电器TU，SC接通位置“2”；110V以下电压规压规格的线圈，选择降变压器TD，SC接通位置“1”。2. 直流电压线圈吸合电压和释放电压试验电路直流电压线圈吸合电压和释放电压试验电路 直流电压线圈吸合电压和释放电压试验电路如图3-13所示，图中Rs是接在整流装置上的负载电阻，其用处是消除整流装置在空载时可能出现的虚假电压值和虚假的纹波，以防止误测量和保证试验电源质量。 在测量直流电压线圈吸合电压时，要求电源的极性可以变换，图3-13中的换向开关SC即能达到这一目的。（三）交流电压线圈的吸合电压试验 1. 常温下冷态时的吸合电压试验常温下冷态时的

37、吸合电压试验 在图3-12所示电路中，短接是流表PA，闭合S，将SA置断开位置，选择开关SC置适当位置。合上合闸开关Q，调节TV使电压表读数达到某一预定值，闭合SA，即把预定空载电压瞬时突加到被试电器线圈上。这时如试品不能吸合，可再断开SA，稍增大空载电压再试。如能完全吸合，也要再断开SA，稍减小空载电压再试。如此反复测量直至得到能可靠吸合620次的最小吸合电压值。因为S处于闭合位置，所以所测得的是常温下冷态时的吸合电压值。 2. 最高周围空气温度下热态时的吸合电压试验最高周围空气温度下热态时的吸合电压试验 （1）直接法。将试品直接置于恒温室中，试品的电磁线加减持续通额定电压至温升稳定，再按常

38、温下冷态时吸合电压的试验方法测得试品在最高周围空气温度下热态时的吸合电压值。 （2）模拟法。模拟最高周围空气温度测定电磁线圈吸合电压的等效方法，是在电路中串接一个电阻，其电阻值与周围空气温度增加而使电压线圈电阻增加的数值相同。 测定的步骤如下： 在常温和冷态下测量线圈的电阻值和相应的周围空气温度，其值分别为R1及1。串接在电路中的附加电阻R的值可由下式求得： （3-6） 式中 导体的电阻温度系数，对于铜为=1/234.5，对于铝为=1/245 ； 2模拟的最高周围空气温度, 。 串入附加电阻后，闭合S，将R短接，对试品线圈通额定电压，待温升稳定后，断开S，将R接入电路，用上述常温下冷态时吸合电

39、压试验的方法进行测量。在试品线圈与附加电阻R的两端测得的压降，即为试品线圈在模拟最高周围空气温度下热时的吸合电压值。11211RR 图3-13 直流电压线圈吸合 电压和释放电压试验电路 G-电源;Q-合闸开关;TV-三相调压器;U-整流装置;Rs-续流电阻;PV-电压表;SC-换向开关;S-附加电阻短接开关;R-附加电阻;KM-被试电器 （3）吸合电压上限值110%Us的验证试验。吸合电压上限值110% Us的验证试验方法即可采用直接法，也可采用模拟法。测量过程中，唯一不同的是对试品线圈施加的电压为110%Us，是已知的，不需要调节调压器来反复测量得到。只需在最高周围空气温度下热态时，对试品线

40、圈瞬时突加110%Us的电压，测量620次，每次试品都必须可靠吸合。 3. 在最高周围空气温度下冷态时吸合电压上限值在最高周围空气温度下冷态时吸合电压上限值110% Us的的 验证试验验证试验 将试品置于最低周围空气温度下，电磁线圈处于冷态(图3-12中S位置闭合位置)，调节调压器使电压表读数为110% Us 。闭合SA，对试品线圈突加110% Us 的电压，试品可靠吸合后，断开SA，使试品释放，反复测量620次。（四）直流电压线圈的吸合电压试验 1. 常温下的冷态时的吸合电压试验常温下的冷态时的吸合电压试验 在图3-13所示电路中，闭合S，将SC置中间断开位置。合上合闸开关Q，调节三相调压器

41、TV，使电压表读数达到某一预定值。把SC投向闭合位置，即把预定空载电压瞬时突加到被试电器线圈上，这时如试品不能吸合，可断开SC，稍增大空载电压再试。其测量过程与交流电压线圈的吸合电相同。必须注意的是：每次试验应该改变试品线圈两端所施加的电源电压极性（改变SC的闭合位置）。2. 最高周围空气温度下热态时的吸合电压试验最高周围空气温度下热态时的吸合电压试验 （1）直接法。直流电压线圈与交流电压线圈在最高周围空气温度下热态时吸合电压的试验方法、测量过程、测量次数基本相同。只需注意改变电源极性即可。 （2）模拟法。由于在最高周围空气温度的条件下，直流线圈的阻值增高，使其温升低于常温下的温升，所以可以采

42、用如下方法模拟直流电压线圈在最高周围空气温度下热态时的吸合电压值。 在常温和冷态下测量线圈的电阻值和相应的周围空气温度，其值分别为R1和1；在不接入附加电阻(图3-13中S闭合)时，对试品线圈施加额定电压，待温升稳定后，测量线圈温升1和相应的周围空气温度0，换算出相当于最高周围空气2时的温升为： （3-7） 图3-13中，附加电阻R的值可由下式求得 （3-8） 在电路中串入附加电阻R（图3-13中S断开）以后，在周围空气温度为1、线圈为冷态下按直接法介绍的测量方法进行测量。 比较图3-12和图3-13中附加电阻R的作用，交流电路和直流电路具有所不同的。图3-12中的附加电阻R，只是模拟周围空气

43、温度提高使线圈电阻增加的条件，而线圈电阻热态的条件是直接进行线圈升温后达到的。所以交流电压线圈采用模拟法来测量吸合电压必须在线圈电阻为热态的条件下进行。12012/6 . 1/6 . 1 K112121RR图3-13中的附加电阻R，不仅模拟最高周围空气温度使线圈电阻增加的条件，还模拟了线圈通电发热使线圈电阻增加的条件。所以直流电压线圈采用模拟法来测量吸合电压只需在线圈电阻为冷态的条件下进行。 （3）吸合电压上限值110%Us的验证试验。吸合电压上限值110% Us的验证试验方法可采用直接法或模拟法。试验电压的施加方式、测量次数和测量过程与交流电压线圈吸合电压上限值110% Us的验证试验相同。

44、3. 在最低周围空气温度下，冷态时吸合电压上限值在最低周围空气温度下，冷态时吸合电压上限值110% Us的验证试验的验证试验 试验方法可参照交流电压线圈在最低周围空气温度下冷时吸合电压上限值110% Us的验证试验。（五）交流电压线圈的释放电压试验1. 常温下冷态时的释放电压试验常温下冷态时的释放电压试验 在图3-12中，闭合S，将电流表PA短接，选择好SC的位置，合上合闸开关Q。调节调压器使电压表读数为试品线圈的额定电压。合上SA，试品吸合，调节调压器，使电压从额定值起连续递减，以试品开始释放时电压表读数为释放电压值。断开SA，将电压再调至额定值，再合上SA，进行第二次测量。试验共进行26次

45、，取两次比较接近的释放电压的算术平均值为该试品实际的释放电压值。2. 最低周围空气温度下冷态时的释放电压试验最低周围空气温度下冷态时的释放电压试验 （1）直接法。将试品置于最低周围空气温度的环境条件下，用常温下冷态时释放电压的试验方法得到试品在最低周围空气温度下冷态时的释放电压值。 （2）换算法。首先在冷态下测量线圈的电阻值和相应的周围空气温度，其值分别为R1和1。然后在图3-12所示电路中接入电流表PA，附加电阻R短接（S闭合）。测量常温和冷态下的释放电压，同时测量衔铁在刚开始释放时的电流值，测得的数据分别为U1和I1。推算出在最低周围空气温度下的线圈电阻为：112211RR（3-9）式中2

46、最低周围空气温度，。 再推算在最低周围空气温度下的释放电压值，公式为： （3-10） 222121212RRIUU112211UU（六）直流电压线圈的释放电压试验1. 常温下冷态时的释放电压试验常温下冷态时的释放电压试验 在图3-13中，附加电阻R应短接（S闭合），其余试验方法与交流电压线圈常温下冷态时的释放电压试验相同。2. 最低周围空气温度下冷态时的释放电压试验最低周围空气温度下冷态时的释放电压试验（1）直接法。同交流电压线圈的释放电压试验。（2）换算法。对于直流电压线圈，在最低周围空气温度为2及冷态时的释放电压，可以采用更为简单的方法换算。测量过程中无需测量电阻和电流值，只需测出在常温1

47、下冷态时的释放电压值U1，用下式换算求得最低周围空气温度下冷态时的释放电压值： （3-11）四、试验结果的判定1. 1. 吸合电压试验吸合电压试验 试品在最高周围空气温度下线圈电阻为热态时进行620次吸合电压试验，每一次吸合电压值都不超过规定的下限值85%Us；在相同条件下对试品施加110% Us电压进行620次试验，每一次试验试品均能可靠吸合；再在最低周围空气温度下线圈电阻为冷态时对试品施加110% Us电压进行620次试验，每一次试验试品都能可靠吸合，则该试品的吸合电压试验合格。2. 释放电压试验释放电压试验 在最低周围空气温度下，线圈电阻为冷态时对试品进行26次释放电压试验，每一次释放电

48、压值应不大于75% Us且不小于20% Us（交流）或10% Us （直流），则该试品的释放电压试验合格。二、保护特性 当低压供电线路中发生过载或短路等故障时，在供电线路中起保护作用的电器（如低压断路器、熔断器及热过载继电器等）就会动作，使电路切断以保护供电线路、电源设备及用电设备不因过载或短路等故障而烧毁。如在图3-2所示的低压供电线路中，当电动机M2发生过载时，热过载继电器KR动作，使接触器KM的线圈断电，其动合触头打开把电路切断。 图3-2 低压供电线路QF断路器；T电力变压器；QS刀开关；FU熔断路；KM接触器；KR热过载继电器；M电动机 当电动机M1发生过载和短路时，低压断路器QF2

49、动作把电路切断。当k1点发生短路时，熔断器FU1熔断把电路断开。当k2点发生短路时，低压断路器QF3动作把电路切断。 对低压断路器及热过载继电器来说，保护特性是指它们的动作时间t（从过载或短路开始至低压断路器或热过载继电器的触头打开为止所需的时间）与它们通过的电流I的函数关系，即t=f（I）。为了表示方便，低压断路器和热过载继电器的保护特性常用t=f(I/IN)来表示，其中的IN为低压断路器过电流脱扣器的额定电流或热过载继电器的刻度电流。 对于热过载继电器的保护特性这里不讲。 对于配电用低压断路器，要求它的保护特性长延时部分与被保护对象（电缆、变电器等）的允许过载特性间有良好配合，以便有效地在

50、电路过载时起保护作用。由于电缆、变压器的允许过载特性一般都有反时限动作的特性，所以要求配电用低压断路器保护特性的长延时部分也具有反时限动作的特性。在低压断路器中，能在过电流时产生反时限动作的部件就称为反时限电流脱扣器。目前，我国生产的主要产品有双金属片式、空气阻尼式及液压式（即带油杯的电磁机构）等几类。 低压断路器的保护特性除了长延时部分外还有其他部分，这是因为低压断路器除了保护过载外还能在电路短路时起保护作用。电路发生短路故障时，为了减小短路电流所造成的危害，要求低压断路器尽快地把电路切断，也就是不但要求低压断路器在电路过载时能长延时动作，而且要求在电路发生短路时能瞬时动作，即要求低压断路器

51、具有如图3-4所示的两段保护特性。 在低压断路器中，能在短路故障时瞬时动作的部件称为瞬时过电流脱扣器，它的结构一般都是电磁式。 在低压供电线路中，常要求能进行选择性保护。所谓选择性保护是指电路中多级保护元件之间的适当分工。当发生短路及过载等故障时，只选择电路中必须停电的部分加以切除，即应让最接近故障地点的保护元件动作，以缩小故障影响的范围和最大限度地继续保持配电系统其他部分的正常供电。例如，在图3-2所示的低压供电线路中，当k2生生短路故障时，短路电流流过低压断路器QF3、QF1及电源变压器T，这时最接近故障地点的低压断路器QF3应动作，把故障切除，而低压断路器QF1应不动作，以保证供电线路其

52、他部分的正常供电。图3-4 断路器的两段保护特性 图3-5 保持特性配合不佳假如低压断路器QF1和QF3都具有如图3-4所示的两段保护特性，则不能满足上述选择性保护的要求，即保护特性配合不佳，这可由图3-5来说明，图3-5中画出了QF1和QF3的保持特性，Ik2为k2点 短路时的短路电流，可以看出，k2点短路时，低压断路器QF1和QF3都是瞬时动作。为了达到选择性保护的要求，低压断路器QF1和QF3的保护特性应配合良好，如图3-6所示，即低压断路器QF3仍具有长延时动作和瞬时动作两段保护特性，而低压断路器QF1应具有长延图3-4 保护特性配合良好时动作和短延时动作两段保护特性。这样，当k2点发

53、生短短路时，低压断路器QF3动作并在QF1动作之前就把短路电流Ik2切断，所以QF1也就不会动作了，达到了选择性保护的目的。 在低压断路器中，能在过电流时产生短延时动作的部件就叫做定时限过电流脱扣器。它的结构一般钟表机构或空气阻尼式及油杯式（利用油层的黏力产生延时）。 低压供电线路中，前级保护开关采用具有长延时及短延时两段保护特性的低压断路器，完全可以达到选择性保护的要求，但是低压断路器这样的保护特性还不是十分理想的，例如图3-2中k3点发生短路时，短路电流Ik3只流过低压断路器QF1及电源变压器T，由于k3点离变压器很近，它的短路电流Ik3要比k2点短路时的短路电流Ik2大得多， 随着低压配

54、电网络容量的增加，这个短路电流Ik3可达100kA以上，甚至更高。为了减少这个巨大的短路电流对电源设备、线路及低压断路器的冲击，防止电源设备、线路及低压断路器被这个巨大的短路电流烧坏，这时希望低压断路器QF1不要再经过一个短延时动图3-7 断路器的三段保护特性作，而要求它瞬时动作，也就是希望低压断路器QF1具有三段保护特性，如图3-7所示。即在过载时低压断路器QF1长延时动作，较小短路电流(线路后级开关QF3以后发生短路，如图3-2中的k1点或k2点短路)时低压断路器QF1短延时动作，特大短路电流(如低压断路器QF3以前发生短路)时低压断路器QF1瞬时动作。 具有三段保护特性的低压断路器，其过

55、电流脱扣器的结构可以分别安装前面所介绍的长延时、短延时及瞬时三种过电流脱扣器，也有在低压断路器上安装半导体脱扣器的，即用一套电子线路来达到三段保护特性。 从以上介绍可以看出，低压断路器保护特性的形状是比较复杂多样的，它根据电路中的需要和用户的要求，可以制成带一段保护特性或两段保护特性或三段保护特性的断路器。第三节 保护特性试验一、试验依据 国家标准对电流动作继电器和脱扣器的动作范围提出了要求。本节以低压断路器产品为例来说明低压断路器产品标准中对用过电流脱扣器断开的操作条件要求。 （一）短路情况下的断开 对于短路脱扣器的所有电流整定值，短路脱扣器应使断路器脱扣，准确度为电流整定值的20%。 （二

56、）过载情况下的断开 1. 瞬时或定时限动作 对于过载脱扣器的所有电流整定值，过载脱扣器应使断路器脱扣，准确度为电流整定值的10%。 2. 反时限动作 反时限动作的约定值见表3-1。在基准温度下（基准温度是指断路器的时间电流特性所基于的周围空气温度，规定为302），1.05倍整定电流值时，即在约定不脱扣电流时，断路器的各相极同时通电，从冷态开始，大小于约定时间内断路器不应脱扣。此外，在约定时间结束后，立即使电流上升至整定电流值的1.30倍，即达到约定脱扣电流，断路器应在小于约定时间内脱扣。所有相极通电约定时间（h）约定不脱扣电流约定脱扣电流1.05倍整定电流1.30倍整定电流2表3-1 反时限过

57、电流脱扣器在基准温度下的断开动作特性 当IN 63A时，为1h。二、试验条件 断路器进行脱扣极限和特性试验时，被试电器和试验电源等应满足如下要求： （1）每一试验程序应在完好的电器上进行。 （2）当过电流脱扣器通常为断路器内部部件时，则应在装入相应的断路器中进行验证。 （3）单独的脱扣器应在接近于正常使用条件下进行安装。整台断路器应完整安装在其固有支架上或等效的支架上。被试电器应有防止外界过热或过冷的防护。 （4）单独的脱扣器或整台断路器应按正常使用一样进行连接，其连接导线的截面和长度应根据相应的额定电流IN按温升试验的规定选取。对于具有可调式过电流脱扣器的断路器，试验应在最小和最大整定电流下

58、进行，导线截面按相应的额定电流IN选择。 （5）试验可以在任何合适的电压下进行。三、试验方法 （一）断路器脱扣极限和特性试验方法的一般规定 1. 短路条件下的断开短路条件下的断开 短路脱扣器的动作应在脱扣器短路整定电流的80%和120%下进行验证。试验电流应对称。 当试验电流等于短路整定电流的80%时，脱扣器应不动作，电流持续时间为： 1）对于瞬时脱扣器，为0.2s。 2）对于定时限脱扣器，等于制造厂规定的延时时间的2倍。当试验电流等于短路整定电流的120%时，脱扣器应动作，动作时间为： 1）对于瞬时脱扣器，应在0.2s内动作。 2）对于定时限脱扣器，应在等于制造厂规定的延时时间的 2倍时间内

59、动作。 多极短路脱扣器的动作应对任意两极串联并通以试验电流进行验证，但要对每个具有短路脱扣器的极作各种可能的组合进行验证。 其次，短路脱扣器的动作应对每一相极单独验证，脱扣电流按制造厂提出的数值进行验证，脱扣器在此值时应按照如下规定时间动作：1）对于瞬时脱扣情况，在0.2s内。2）对于定时限脱扣情况，等于制造厂规定的延时时间的2倍时间内。 此外，定时限脱扣器应符合附加试验的要求。2. 过载条件下的断开过载条件下的断开 （1）瞬时或定时限脱扣器。瞬时或定时限过载脱扣器的动作应在脱扣器过载整定电流的90%和110%下进行验证。试验电流应无非对称分量。 当试验电流等于过载整定电流的90%时，脱扣器应

60、不动作，电流持续时间为： 1）对于瞬时脱扣器，为0.2s。 2）对于定时限脱扣器，等于制造厂规定的延时时间的2倍。 当试验电流等于过载整定电流的110%时，脱扣器应不动作，电流持续时间为： 1）对于瞬时脱扣器，应在0.2s内动作。 2）对于定时限脱扣器，应在等于制造厂规定的延时时 间的2倍时间内动作。 多极过载脱扣器的动作应在所有相极上进行，同时通以试验电流。此外，定时限脱扣器应符合附加试验的要求。 （2）反时限脱扣器。反时限脱扣器的动作特性应按表3-1的性能要求进行验证。 对于与周围空气温度有关的脱扣器，其动作特性应在基准温度下进行验证，脱扣器所有相极都通电。如果本试验是在不同的周围空气温度