真空开关管的基本结构见图81。型号不同的真空灭弧室按用途、参数、开断容量可分为断路器用真空灭弧室、负荷开关用真空灭弧室、接触器用真空灭弧室、重合器用真空灭弧室和分段器用真空灭弧室。其结构形式均由气密绝缘外壳、导电回路、屏蔽系统、波纹管等部分组成。
1.真空灭弧室的基本结构
(1)气密绝缘系统:由玻壳(或陶瓷壳)及动、定端盖板、不锈钢波纹管组成气密绝缘系统,起气密绝缘作用。
(2)导电回路:主要由一对触头(电极),动、定触头座,动、定导电杆组成,起接通与断开回路的作用。
(3)屏蔽系统:该部分通常由环绕触头四周的金属屏蔽筒构成,主要作用是防止触头在燃弧过程中产生的大量金属蒸汽和液滴喷溅、污染绝缘外壳的内壁,造成管内绝缘强度下降。其次还可以改善管内电场分布,并吸收电弧能量,冷凝电弧生成物,提高真空灭弧室开断电流的能力。
图81 真空开关管灭弧室的基本结构(www.daowen.com)
(4)波纹管:波纹管是由厚度为0.1~0.2mm的不锈钢制成的薄壁元件,是真空灭弧室的一个重要的结构零件,它使动触头在真空状态下运动成为可能,是保证真空灭弧室机械寿命的重要零件。真空灭弧室在安装、调整及使用过程中,应避免波纹管受过量的压缩,过量的拉开,以确保波纹管的使用寿命。
真空开关管的真空处理是通过专门的抽气方式进行的,真空度一般达到1.33×10-3~1.33×10-7Pa。
2.真空灭弧室的基本工作原理
真空灭弧室是用密封在真空中的一对触头来实现电力电路的接通与分断功能的一种电真空器件,是利用高真空度绝缘介质。当其断开一定数值的电流时,动、定触头在分离的瞬间,电流收缩到触头刚分离的某一点或某几点上,表现电极间的电阻剧烈增大和温度迅速提高,直至发生电极金属的蒸发,同时形成极高的电场强度,导致剧烈的场强发射和间隙的击穿,产生了真空电弧,当工作电流接近零时,同时触头间距的增大,真空电弧的等离子体很快向四周扩散,电弧电流过零后,触头间隙的介质迅速由导电体变为绝缘体,于是电流被分断,开断结束。
真空断路器触头的结构根据开断电流的大小有所不同,如图81所示的触头,可以开断电流的大小与触头的直径大体上成正比。因此,对于开断小电流的负荷开关和接触器时,可以采用简单对接触头结构;当用于开断大电流的断路器时,为了提高开断能力,增强灭弧的效果和灭弧能力,在触头上的周围装上旋弧盘或在电极上开以旋弧槽。
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