打開家里的配電箱,我們可以看到里面有一排“電閘”
“電閘”這個名字很不專業(yè),哪怕小區(qū)門口的五金店,都不會直接使用這個名字。他們一般會把它叫做“空開”,如果再細問,他們會告訴你這東西的全稱,“空氣開關(guān)”。
“啥?我們在空氣中生活了這么多年,竟然不知道空氣還有開關(guān)!”我身邊腦回路最大的一個朋友,在第一次聽到這個名字的時候,脫口而出了這句感慨。
但其實,“空氣開關(guān)”是以滅弧介質(zhì)為名的——這種開關(guān)以空氣為滅弧介質(zhì),所以叫“空氣”開關(guān)。這句定義中有三個詞,需要拿出來詳細解釋一下:開關(guān)、滅弧、滅弧介質(zhì)。
所謂空氣開關(guān),指的就是微型斷路器。
微型斷路器的符號是MCB,它的主觸頭兩極之間用空氣來隔絕。見下圖:
由圖中我們可以看出,MCB內(nèi)部的兩電極之間或者動靜觸頭之間起到隔離和絕緣作用的是空氣。
用空氣來隔離和絕緣,即能節(jié)省材料,簡化設(shè)計,安裝使用也方便,一舉三得。
當(dāng)MCB處于打開狀態(tài)時,它的動靜觸頭之間的最短距離叫做開距。開距是確保MCB在打開狀態(tài)下具備電氣隔離性能的保證因素之一。
一般開關(guān)電器開距的定義見下圖:
我們看到,在電極間隙中充滿了空氣。用空氣作電氣隔離,效果如何呢?我們來看下圖:
圖中橫坐標(biāo)是氣體壓強p與電極間隙d的乘積pd,縱坐標(biāo)就是擊穿電壓。
我們以pd=1時所對應(yīng)的曲線縱坐標(biāo)來看,發(fā)現(xiàn)空氣的擊穿電壓最高,氮氣次之,氫氣最差。
由此可見,空氣還是很不錯的。
我們從曲線中看到存在擊穿電壓的最小值。
從擊穿電壓最小值往左看,我們看到的是真空的氣體介質(zhì)擊穿特性;從擊穿電壓最小值往右看,我們看到的是高氣壓下的氣體介質(zhì)擊穿特性。我們發(fā)現(xiàn),不管是真空也好,或者高氣壓也好,擊穿電壓都會提高。
我們由此得到一個非常重要的結(jié)論:當(dāng)開關(guān)電器用在高海拔地區(qū)時,只要海拔高度超過2000米,空氣的擊穿電壓就會降低,并且由于空氣稀薄因而電器的散熱能力也降低,此時就必須考慮讓開關(guān)電器降容使用。
所謂降容,指的就是降低它的額定電流值。
例如我們手上有一只額定電流為20A額定電壓為230V的微型斷路器MCB,我們把它用在海拔5000米處,則它的額定電流為0.90In=18A,而額定電壓則為147V了??梢娊等葜颠€是挺大的。
看到有人把ACB框架斷路器認(rèn)為是空氣開關(guān),我們來簡單討論一下吧。
1)明確什么是開關(guān)?什么是斷路器?
在GB14048.3《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第3部分:隔離器、隔離開關(guān)、……》中對開關(guān)有明確的定義,如下:
我們看到,開關(guān)不具有分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰?,它只能被動地承受短路電流的沖擊。
短路電流的沖擊包括熱沖擊和電動力沖擊。因此,開關(guān)必定有兩個參數(shù),分別是額定短時耐受電流Icw和額定短路接通能力Icm,這兩個參數(shù)對應(yīng)于熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。
斷路器是開關(guān)的一種,因此斷路器也具有上述這兩個參數(shù)。
我們再來看看什么是斷路器。在GB14048.2-2008《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第2部分:斷路器》中有如下定義:
也因此,對于斷路器來說,它有三個重要參數(shù)與分?jǐn)嗄芰ο鄬?yīng)。這三個參數(shù)分別是:額定短路分?jǐn)嗄芰?、額定運行短路分?jǐn)嗄芰cs、額定極限短路分?jǐn)嗄芰cu。
顯見,對于開關(guān)而言,它不可能具備這三個參數(shù),因而開關(guān)絕不可能具有分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰Α?/p>
開關(guān)是被動元件。當(dāng)線路中出現(xiàn)短路電流時,開關(guān)只能被動地承受短路電流的沖擊;
斷路器是主動元件。當(dāng)線路中出現(xiàn)短路電流時,斷路器不但能承受短路電流的沖擊,還能主動地分?jǐn)喽搪冯娏鳌?/p>
我們來看下圖,此圖是ABB的Emax框架斷路器(ACB開關(guān))的簡要參數(shù):
注意看它的參數(shù)表:
我們在第一行看見運行電流Iu和額定電壓Ue,這2個參數(shù)是開關(guān)和斷路器所共有的。
再往下有兩個參數(shù),分別是Icu、Ics,參數(shù)名稱分別是額定極限短路分?jǐn)嗄芰Α㈩~定運行短路分?jǐn)嗄芰?。這兩個參數(shù)是斷路器所獨有的,用于分?jǐn)喽搪冯娏鳌?/p>
再往下我們看到了額定短時耐受電流Icw,這個參數(shù)是斷路器和開關(guān)所共有的。額定短時耐受電流體現(xiàn)了斷路器或者開關(guān)的熱穩(wěn)定性,也即開關(guān)在一定時間范圍內(nèi)承受短路電流劇烈發(fā)熱的能力。
最后的幾個參數(shù)的意義是:將此款A(yù)CB斷路器用作隔離開關(guān)時,它必須具備的四個最基本參數(shù)。
注意:這四個參數(shù)是所有開關(guān)都必須具備的,分別是:額定電流Iu、額定電壓Ue、額定短時耐受電流Icw和額定短路接通能力Icm。其中短路接通能力體現(xiàn)了開關(guān)電器抵御短路電流瞬間產(chǎn)生的巨大電動力的能力。
這最后四個參數(shù)恰到好處地詮釋了開關(guān)與斷路器的關(guān)系。
2)ACB是什么?
什么叫做ACB?我們來看GB14048.2《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第2部分:斷路器》中的定義:
我們看到,所謂ACB,指的是觸頭在具有大氣壓力下的空氣中斷開和閉合的斷路器。
一般來說,ACB特指框架斷路器,一種大電流的低壓斷路器。
顯見,空氣開關(guān)并非指ACB。
3)空氣開關(guān)到底是什么?
在一般情況下,空氣開關(guān)指的是微型斷路器MCB。
我們已經(jīng)知道,空氣開關(guān)中的“開關(guān)”這兩個字,本身就無法和斷路器等同起來。
如果我們要把空氣開關(guān)與ACB關(guān)聯(lián)起來,則問題點就更多:ACB中的A是英文空氣的首字母,C是電流的首字母,而B是斷路器的首字母。因此,ACB已經(jīng)特指了空氣斷路器。
強調(diào)一下:空氣開關(guān)與空氣斷路器之間不能劃等號。
由此可見,空氣開關(guān)這個詞真的是非常不嚴(yán)謹(jǐn)。
盡管空氣開關(guān)這個詞不嚴(yán)謹(jǐn),但它的知名度甚高,就如同零線這個詞匯一般,連買菜的老奶奶都知道。
既然空氣開關(guān)這個詞如此不規(guī)范,建議大家盡量少用或者不用,避免引起歧義。