[工程科技]断路开关.pdf

断路开关 Opening Switches 1 目录 概述 电爆炸丝 机械式断路器 超导断路开关 等离子体断路开关 等离子体流动开关 半导体断路开关(SOS) 2 概述  断路开关的作用  正常运行 切断负载  故障情况 在继电保护装臵的作用下断开电路 图1. 电感储能脉冲发电机的基本电路 3 概述  断路开关的原理及特点  阻抗瞬时增长 外部作用 内部过程——取决于流过开关的电荷量  断开机制 电阻性——电爆炸丝 电感性——磁压缩，L(t)L(0) 电容性——C(t)C(0)  断路开关的性能要求  较长的电流传导时间  大电流容量和小导电损失  断开时的快速阻抗上升  断开后的高阻抗和高耐压  恢复时间短（高重复频率）  寿命长（小磨损） 4 电爆炸丝 （Fuses） 又名保险丝，或者熔断丝  由细丝或者薄片组成，工作于气体、液体或粒状介 质中  断开机制取决于导线的熔化、沸腾或者蒸发 可以获得快速断路（50ns）,并能够通过金属的种 类和尺寸设定传导时间 5 电爆炸丝 （Fuses） 图2. 金属丝的电阻率与能量沉积率的关系（铝） 大多数金属的固态和液态电阻率随温度上升，比如铜线的电阻率在这个过程中 增加两个数量级。 6 电爆炸丝 （Fuses）  工作过程：  金属丝内的大电流产生一个强磁场，能使金属丝维持一个较高的 密度，并使其在超过临界温度后能呈现金属性电传导。 （右手定则）  只有在膨胀发生后，金属性电传导才消失。 （热膨胀）  若金属蒸气的密度足够小，电子雪崩过程能够导致蒸气中的电弧 放电。 （介质灭弧！）  金属丝材料中的磁流体动力学（MHD）不稳定性和不均匀性可能 导致它的早期断裂，造成固态、液态和蒸气的不规则分布。在断 裂的位臵上，沿着开关的整个长度可以形成连续电弧。 （介质灭 弧！）  优点和不足：  结构简单，可根据实验条件的需要调整金属丝的截面、长度和数 量。  如果金属丝在气态介质或者真空里，原则上可以让开关反复地工 作，只要能够定期更换金属丝。  断路过程有电弧产生，控制精确度不够高。 7 电爆炸丝 （Fuses） 8 机械式断路器 （Mechanical Interrupters）  真空