舌簧开关原理及应用

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1、干簧管的结构、工作原理干簧管的玻璃管内装有两根 强磁性簧片，将此置于管内 一端使之以一定间隙彼此相 对。玻璃管内封入惰性气体，同时触点部位镀铑或铱，以防止触点的活性化。干簧管利用线圈或永磁体，为簧片诱导出N极和S极，后因这豔饕片断幵时种磁性的吸引力而开始吸合。当解除磁场时，由于簧片所具有的弹性，触点即刻恢复原状并打开电路。干簧管利用线圈或永磁体,为簧片诱导出N极和S极,后因这种磁性的吸引力而开始吸合。当解除磁场时，由于簧片所具有的弹性，触点即刻恢复原状并打开电路。吸台时断开时COM 55 片转换型产品，由于COM簧 片经过机械偏置，通过位 于N.C簧片的触点部位的 非磁性部件保持常开状态。转换

2、型产品，在发生外部CON?* u合酣磁场的诱导时，由于N.C 侧的触点部位已被非磁性 化，COM簧片将被吸引到N.O簧片侧而开始吸合。 当解除外部磁场时，COM 簧片再度移动到N.C簧片 侧从而恢复原状。干簧管的应用案例一览表应用案例感应/检测方法汽车汽化器用传感器检测压 力发动机机油、燃料箱液量、制动液量、风 挡玻璃清洗器、动力方向盘液量检测*安全带、遮阳篷顶、防盗锁、间歇刮水器检测位置自动调节座位检测旋转*灯具寿命传感器感应电流安全气囊感应冲击发动机机油、冷却器感应温度家用电器加湿器、风扇加热器检测液量*热水器的流量传感器感应压力防盗探测器、手机、电饭锅、电动牙刷（开 关）、电动剃刀（开关

3、）检测位置煤气表、水表、电表、热水器检测旋转*热水壶、电饭锅感应温度风扇加热器感应风压健康用品/娱乐健身器、电动卷轴器、步数计检测旋转*步数计感应震 动健身器、体温计、电动卷轴器检测位置弹钢球感应通过产业设备空压气缸、自动销售机检测位置干簧继电器（半导体测试仪、各种电子设 备、自动测定仪、一般控制系统、过程控 制、电话机用调制解调器、自动销售机）电路控 制安全门的开关、住宅加锁检测位置真空辅助开关目前，国内隔离开关等电器配用的F系列辅助开关全部为机械磨擦接触式，虽几经改进，但仍存在着接点 接触不可靠、环境适应性差、防护等级低、使用寿命短等问题，特别是对双母线系统的母线电压切换、母 线保护切换，

4、由于辅助接点可靠性差，造成的恶性事故不胜枚举。为解决这些难题，我公司从97年起即组 织科研力量进行技术攻关，独辟蹊径，采用真空舌簧开关替代机械接点而研制出新颖的ZKF系列真空辅助 开关。其高度的通断可靠性，十万次的接点使用寿命，免维护性能及其良好的兼容性能使它成为替代F系 列辅助开关的首选产品，广泛适用于交直流电压至230伏的电控信号回路中。本产品一经推出，受到全国发 供电部门的普遍欢迎，已有上万只产品投入使用。结构与性能特点ZKF系列真空辅助开关与F系列开关采用了相同的外形和尺寸以达到全兼容的目的。ZKF1型开关与 F1型开关的外形尺寸完全一致。ZKF2型开关与F6新型辅助开关的外形尺寸完全

5、一致，体积小,可靠性更高。ZKF系列开关的核心部件被密封成为一个整体，以增强可靠性，其运动部分一-子安装永久磁钢，置 于定盘中，不与定盘产生摩擦，所以转轴转动轻盈灵活，不存在机械卡死的状况。开关的头部采用速动机构，当转轴转到75o后,在储能弹簧的作用下，活动拨块带动转子快速动作,并可靠 地停留在终点位置。接线端采用复合槽组合螺钉，压线垫片随螺钉紧松而自动升降，接线方便。ZKF系列真空辅助开关与目前国内普遍使用的F系列机械接点辅助开关相比具有一系列的优越性：1电接触可靠性高 F系列开关接点的通断是靠机械摩擦接触实现的，产生的电弧使接点表面 烧黑，严重影响接触可靠性。而ZKF系列开关的接点工作于真

6、空或惰性气体介质中，在规定电 流下不产生电弧，确保良好的电接触可靠性。2机械强度高，无需检修 F系列开关的零部件比较分散，且因其本身的不可靠性而检修频繁。 而ZKF系列开关将核心部件真空管以及连接铜片用环氧树脂密封于定盘中，一层就是一个整体， 其机械强度高，从根本上杜绝了接触不可靠的可能性，因而省去了频繁检修的烦恼。3寿命长，抗干扰能力强 ZKF系列开关的真空管的寿命是100000次分断能力，远远高于机械 接点的几千次；而控制开关通断的永久磁钢采用稀土磁性材料钕铁硼制作，磁性强，永不退磁。 开关本身的结构可有效地抵抗各种磁场和电场的干扰。4适应性强 ZKF系列开关的接点因密封在真空管中，在多粉

7、尘、潮湿及腐蚀性环境中也能保 证良好的通断性能。相反，机械接点的开关在腐蚀性环境中很快会因为触点被腐蚀而使接触不良。考虑到用户更换旧开关的需要以及适应各种安装场合的要求，ZKF系列真空开关考虑了不 同的安装方式和旋转角度以及不同的中心高度的要求。除断路器主辅助触点头外可以替代所有F 系列的辅助开关。5完全兼容国内所有隔离开关几十年来使用的给内机械摩擦接触式辅助开关。6采用进口干簧管、寿命长、完全满足我国电气二次回路电气参数要求。7通过电科院鉴定检验和3C认证，已销售数万只且投运元件均能可靠运行。8真空辅助开关时由我公司在全国第一家研制开发的产品，目前国内其他厂家产品基本上都是仿 制我公司的产品

8、制造的。真空辅助开关的特点及应用辅助开关在电力系统中使用十分广泛，是二次控制和保护回路中必不可少的元件之一，它对确保电力系统 的安全可靠运行起着十分重要的作用。上世纪80年代前，国内使用的辅助开关结构比较陈旧，只有F1、F2、F4等几种。近十多年来，随着 国外技术的引进和交流，制造部门进行了许多研究改进，产生了 F6、F7、F8、F10等一些新品种，性能 上有了很大提高。但是产品质量在电力系统运行中，仍然存在不少问题，由此引起的事故频繁发生。因此 国产辅助开关的结构和质量仍有改进的空间。1 、真空辅助开关脱颖而出目前，国内广泛采用的F系列辅助开关，大多采用机械摩擦接触式，不管是夹片式或压接式，

9、普遍存 在着触头接触不可靠、环境适应性差、防护等级低、使用寿命短、需要经常检修等问题。特别是对双母线 系统的电压切换、母线保护切换，由于辅助开关接触不良接点可靠性差，造成恶性事故很多。为解决这些 难题，近几年国内出现一种真空辅助开关，其高度的通断可靠性、十万次的接点使用寿命、免维护性能及 与F系列辅助开关的良好兼容性能，受到用户的关注，广泛适用于继电器切换回路和信号采集回路。而且 对于保护回路、联锁回路、隔离开关辅助回路及断路器二次控制中间回路皆适用，在高压开关柜上，亦可 作转换或组合开关使用。2、真空辅助开关的结构真空辅助开关的触头采用真空舌簧管，其两端与接线端焊接固定，再用环氧树脂密封于聚

10、碳酸酯绝缘 定盘中。触头的通断由装在方轴上嵌有永久磁钢的转轮控制。触头的通断靠磁场的近远，转轮不与触头机 械接触，因此方轴转动轻便灵活。目前国内几家制造厂的真空辅助开关的整体结构布置都是仿照F6型（每节双触头）设计的。主要是考虑 F6型在国内应用比较广泛，使其安装尺寸、接线方式、转轴连接等与F6型兼容可以互换。当然，改变设 计也可以与其它型号辅助开关兼容互换。3、真空辅助开关的优越性真空辅助开关与目前国内普遍使用的F系列机械接触式辅助开关相比，除了开断电流略低于F型辅助 开关外（已有厂家推出了大开断电流的产品），具有一系列的优越性：31 环境适应性强机械接点辅助开关，在潮湿、盐雾等腐蚀性环境中

11、，接触点容易被氧化腐蚀而使接触不良，降低使用 可靠性，而真空辅助开关的接点密封在真空舌簧管中，与外界完全隔绝，不受周围环境的影响，在多粉尘、 潮湿及腐蚀性环境中，能保证良好的通断性能，防护等级达 IP55。32寿命长、抗干扰机械接点辅助开关的带负载寿命，标准规定为2万次。而真空舌簧管的分断寿命次数是10万次。控制 通断的永久磁钢采用稀土磁性材料制成，磁性强，永不退磁。而且真空辅助开关本身结构可有效地抵抗各 种磁场和电场的干扰。33 电接触可靠性高F 系列辅助开关接点的通断，是靠机械摩擦接触实现的，产生的电弧使接点表面烧损，触头接触部位 干摩擦会使镀银层磨损，影响接触可靠性。而真空辅助开关的接点

12、工作于真空或惰性气体介质中，在规定 电流下不产生电弧，且接触部分通常镀以金、铑、钯等贵金属，确保良好的电接触性能。34 免维护，不需检修F 系列辅助开关触头部位为非全密封结构，灰尘、飞虫、油垢在动静触头处积聚，加上接触部位氧化 锈蚀、电弧烧伤和镀层磨损，触头弹簧永久变形等，致使丧失导电性能，需要经常维修。而真空辅助开关 的核心部分真空管以及连接铜片，用环氧树脂密封于定盘中，其机械强度高，工作稳定，可以实现免维护35操作轻便灵活真空辅助开关控制通断的转轮不与触头机械接触，因此，操作轻便灵活。接点数目增加与操作力无关， 不会有卡死的现象发生。4、选用真空辅助开关应注意的问题41 真空辅助开关的开断

13、性能要适应回路的参数真空辅助开关的开断及闭合电流决定于真空舌簧管的特性。目前国内几个厂家均宣称是采用进口舌簧 管，所公布的技术参数有所不同。选用真空辅助开关时，要使所选辅助开关的开断性能符合所在电气回路 的参数，由于目前国产真空辅助开关的开断性能大多低于 F 系列辅助开关，且过载能力差，因此不可轻易 地替代。要设法查清回路的电气参数及真空辅助开关的性能。如用作断路器分、合闸线圈回路时，要考虑 分、合闸线圈的电流值。某电厂曾用一批真空辅助开关替换原断路器操动机构上的F1型辅助开关，更换后 真空辅助开关相继被烧坏，究其原因就是断路器分、合闸线圈的电流大于所用真空辅助开关的开断电流值， 导致开不断而

14、烧坏。42 根据不同场合选用是否带快分装置的辅助开关F6系列辅助开关分为带延时速动（快分）和不带延时速动两种。一般用于隔离开关操动机构的辅助开关 要选用带延时速动装置的，用于断路器操动机构的不必带延时速动装置。因为隔离开关分、合闸速度较慢， 一般为4 12s。这样慢的速度驱动F型机械接触式辅助开关时，其触头间的电弧不易熄灭，会造成切合回 路不可靠，并会烧损触头。因此设计了延时速动装置，以提高触头分合速度，加强灭弧效果，解决辅助开 关开断能力问题。至于断路器，其分、合闸速度较高，一般分、合闸时间为20150ms与其同步动作的辅助开关分合 速度也较高，电弧容易熄灭，因此不必带速动装置。而且当断路器

15、动作与辅助开关速动装置不同步时，可 能损坏速动装置，影响辅助开关的机械寿命，带了速动装置有害无益。真空辅助开关，有的厂家相应也分 为两种，但有的厂家一律带延时速动装置，选用时应注意。5、对简化真空辅助开关结构的建议51 限制真空辅助开关大量推广的原因真空辅助开关除了开断电流低于 F 型机械接触式辅助开关外，它的性能特点是公认的。限制其大量推 广的原因是售价过高。目前售价是F6型的2. 55倍（各厂家的售价不同）。用在断路器操动机构上，由于 断路器售价较高，对价格影响不明显，但用在隔离开关操动机构上，对价格影响就很大。以配4开4闭辅助 开关的手力操动机构为例，真空辅助开关售价均占机构价格的307

16、0。再以配10开10闭辅助开关的电 动操动机构为例，一台真空辅助开关售价占机构价格的1613。笔者认为，要扩大真空辅助开关的销 量，就要应用到隔离开关产品上，因为隔离开关用量很大，是断路器的23倍，据不完全统计， 2003年 全国隔离开关和接地开关的产量为27. 6万多组。而一组隔离开关往往要配13台三相联动或315台分 相操作操动机构。要把真空辅助开关推广应用到隔离开关上，就要设法降低售价。5. 2简化结构降低成本的建议5. 2. 1缩小辅助开关的体积做成小型化产品目前国内生产的真空辅助开关都是考虑与F6型辅助开关兼容，因此体积较大，所耗材料也较多，自然 成本就高。研发一种新型的辅助开关，可

17、以不考虑兼容，完全从自身的结构特点出发进行设计。这样一来 每一片固定盘的厚度可以减薄，外形可以缩小，推出一种小型化的产品让用户选用，用户将是十分欢迎的。5. 2. 2取消延时速动装置如前所述，延时速动装置是为了提高机械接触式辅助开关的触头分合速度，加速灭弧效果，保证开断 性能。既然真空舌簧管的接点在规定电流下不产生电弧，而且接点的动作速度决定于磁力及舌簧弹性，一 般吸合与释放时间均在0. 52ms 以内，同时真空辅助开关方轴旋转的前75触头不动作，只是在永久磁 钢，接近舌簧管15左右触头才动作，本身就具有延时速动的作用，因此就没有设置速动装置的必要。取消 速动装置以后，辅助开关操作会更轻便自如。而且将真空辅助开关结构简化，可以达到降低成本的目的。