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空气开关原理图及讲解
演讲人：
日期:
目
录
CATALOGUE
02
工作原理详解
01
空气开关基础概述
03
原理图结构分析
04
关键组件解析
05
安装与维护讲解
06
安全操作指南
空气开关基础概述
01
定义与核心功能
空气开关通过内置热磁脱扣器实时监测电路电流，当电流超过额定值（如短路或过载）时，自动切断电路以防止导线过热或设备损坏。
电流过载保护
利用电磁脱扣机构在毫秒级时间内检测短路电流（通常为额定电流5-10倍），确保故障电流未对系统造成破坏前完成分断。
短路快速响应
兼具手动分合闸能力，便于电路检修时实现电气隔离，保障操作人员安全。
手动操作与隔离功能
01
02
03
发展历史与分类
技术演进
从早期熔断器到20世纪30年代热磁式空气开关诞生，再到现代电子脱扣技术的应用，保护精度与智能化水平显著提升。
按极数分类
包括单极（照明回路）、双极（220V设备）、三极（三相电机）及四极（带中性线切断的三相系统），适应不同配电需求。
按脱扣特性分类
分为B型（3-5倍额定电流，家用）、C型（5-10倍，商业）、D型（10-20倍，工业电机启动）等，匹配负载特性。
典型应用场景
01.
住宅配电系统
作为入户总开关或分支回路保护，防止因电器故障引发的火灾风险，典型规格为C16/C25等。
02.
工业控制系统
保护电动机、变频器等设备，需配合D型脱扣曲线以耐受启动冲击电流。
03.
数据中心供电
选用高分断能力（如50kA以上）空气开关，确保关键负载供电连续性及短路耐受能力。
工作原理详解
02
基本操作机制
手动分合闸操作
空气开关通过手柄或按钮实现手动分合闸，内部机械结构带动触头闭合或分离，完成电路通断控制。操作时需确保负载电流在额定范围内，避免误动作或设备损坏。
自由脱扣机构
当电路故障（如短路）时，即使手柄处于闭合位置，脱扣器仍能强制触头分离，确保故障电流及时切断，保护电路安全。
灭弧系统作用
开关分断瞬间会产生电弧，空气开关采用金属栅片灭弧室或陶瓷灭弧罩，通过拉长电弧、冷却电离气体实现快速灭弧，防止触头烧蚀和火灾风险。
热磁脱扣原理
双金属片热脱扣
热磁协同保护
电磁线圈磁脱扣
过载电流通过双金属片时，因热膨胀系数差异导致弯曲变形，推动脱扣机构动作。延时特性与过载电流大小相关，适用于过载保护（如1.05-1.3倍额定电流）。
短路电流（通常5-10倍额定电流）通过电磁线圈产生强磁场，驱动衔铁撞击脱扣杆实现瞬时跳闸，响应时间短至毫秒级，有效抑制短路危害。
热脱扣负责过载长延时保护，磁脱扣负责短路瞬时保护，两者配合覆盖全范围故障电流，确保选择性分断。
电磁脱扣机制
电流互感器采样
通过内置CT实时监测线路电流，当检测到短路或严重过载时，次级绕组输出信号触发脱扣器，实现高精度故障判断。
电子式脱扣器
高端空气开关采用微处理器分析电流波形，可区分浪涌电流与真实故障，减少误动作，并支持可调脱扣阈值（如Ir、Isd、Ii参数设置）。
能量释放设计
脱扣瞬间，弹簧储能机构释放能量，驱动触头快速分离，同时利用电磁力加速分断过程，确保动作时间符合IEC60898标准要求。
原理图结构分析
03
电路符号规范
标准符号标识
空气开关在电路图中采用国际通用的图形符号表示，包括断路器符号、触点符号及保护装置符号，确保图纸的通用性和可读性。
内部组件布局图
灭弧系统结构
展示金属栅片灭弧室的空间排布方式，说明其如何通过分割电弧实现快速熄弧，确保分断能力达标。
脱扣机构联动关系
详细绘制热磁脱扣器中双金属片与电磁铁的机械联动结构，体现过载延时与短路瞬动的协同工作机制。
操作机构可视化
采用三维剖视图呈现手柄、弹簧储能装置与动触头的机械传动路径，解释分合闸过程中的能量转换过程。
工作流程示意图
通过箭头时序图展示手动操作手柄时，主触头闭合/分断过程中电流路径的变化及辅助触头的状态切换。
正常通断流程
用颜色渐变方式演示双金属片受热弯曲推动脱扣杆的过程，标注典型过载电流下的动作时间曲线。
过载保护触发
以毫秒级时间轴分解电磁铁瞬动过程，显示铁芯撞击脱扣机构至完全分断的完整动作序列，附注分断时间参数。
短路保护响应
01
02
03
关键组件解析
04
触头系统设计
主触头与弧触头协同工作
主触头承担正常电流通断，弧触头专用于分断大电流时引弧，通过材料优化（如银合金）降低接触电阻，延长使用寿命。
双断点触头结构
采用分闸时两处触头同时断开的双断点设计，增强灭弧能力并提高分断速度，适用于高电压等级场景。
压力弹簧配置
触头闭合时依靠弹簧压力确保紧密接触，减少发热损耗，同时配备缓冲装置以降低机械冲击对触头的损伤。
脱扣机构构造
手动复位安全锁
脱扣后需人工复位并经过机械联锁验证，避免故障未排除时误重合闸，符合IEC60947-2安
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