图8-12 SMCB工作原理图正常工作时，由于辅助电流回路限流电阻的存在，负载电流主要通过主电流回路；短路开断过程中，其限流性能主要是通过主动触头的快速打开后电流迅速向辅助回路转移，并依靠限流电阻的作用来实现。而当短路发生在SMCB和下级MCB之间时，主回路和辅助回路的双金属片均可能在短延时后动作，从而使机构解锁并实现短路分断。......
2023-06-15
SMCB开断过程仿真及实验结果：额定电流35A优化研究
【摘要】：2.预期短路电流Ie=1.5kA图8-18a、图8-18b、图8-18c分别为实验回路额定电压U=230V，预期短路电流有效值Ie=1.5kA、合闸相角ψ=0°时的SMCB两端电压、流过主回路和辅助回路的电流、回路总电流的计算结果，在主回路电流励磁作用下气隙1和作用在MR-35磁脱扣器动铁心上的电磁力计算结果，开断过程中系统电压、短路电流和SMCB两端电压的实验结果。
1.预期短路电流Ie=644A
图8-15a和图8-15b分别为额定电流35A的SMCB（配MR-35磁脱扣器）在预期短路电流Ie=644A、ψ=0°时短路电流和SMCB两端电压的仿真和实验结果。
图8-15 Ie=644A、ψ=0°时短路电流和SMCB两端电压的计算和实验结果
a）短路电流计算和实验结果对比 b）SMCB两端的电压计算和实验结果对比
表8-1对比了开断过程的典型参数计算和实验结果，其中tip为短路电流到达峰值的时间，up为电压的峰值，tup为电弧电压到达峰值的时间。可以看出，计算和实验结果值较为接近，这也在一定程度上验证了上述开断过程仿真方法的正确性。
表8-1 典型开断参数的计算和结果对比（Ie=644A和ψ=0°）
图8-16a、图8-16b、图8-16c分别为实验回路额定电压U=230V，预期短路电流有效值Ie=644A、合闸相角ψ=45°时的SMCB两端电压、流过主回路和辅助回路的电流、回路总电流的计算结果，在主回路电流励磁作用下气隙1和作用在MR-35磁脱扣器动铁心上的电磁力计算结果，开断过程中系统电压、短路电流和SMCB两端电压的实验结果。
图8-16 预期短路电流有效值为644A、合闸相角为45°的开断过程仿真和实验结果
a）SMCB两端电压、主回路电流、辅助回路电流和回路总电流的计算结果 b）短路电流、气隙1、作用在动铁心上的电磁力随时间变化的计算结果
图8-16 预期短路电流有效值为644A、合闸相角为45°的开断过程仿真和实验结果（续）
c）短路开断过程的实验结果
图8-17a、图8-17b、图8-17c分别为实验回路额定电压U=230V，预期短路电流有效值Ie=644A、合闸相角ψ=90°时的SMCB两端电压、流过主回路和辅助回路的电流、回路总电流的计算结果，在主回路电流励磁作用下气隙1和作用在MR-35磁脱扣器动铁心上的电磁力计算结果，开断过程中系统电压、短路电流和SMCB两端电压的实验结果。
图8-17 预期短路电流有效值为644A、合闸相角为90°的开断过程仿真和实验的结果
a）SMCB两端电压、主回路电流、辅助回路电流和回路总电流的计算结果
图8-17 预期短路电流有效值为644A、合闸相角为90°的开断过程仿真和实验的结果（续）
b）短路电流、气隙1、作用在动铁心上的电磁力随时间变化的计算结果 c）短路开断过程的实验结果
表8-2对比上述SMCB开断过程的部分典型参数的计算和实验结果。可以看出，计算结果和实验结果值比较符合。
表8-2 典型开断参数的计算和结果对比（Ie=644A，ψ=45°和90°）
同时，结合表8-1所示的结果，可以看出：随着合闸相角的增大，主动、静触头开始分离的时间ti逐渐减小，这主要是由于短路电流上升更快、作用在脱扣器动铁心上电磁力也相应地增长较快；同时燃弧时间也越来越短，相应地电弧电压也越来越低。
2.预期短路电流Ie=1.5kA
图8-18a、图8-18b、图8-18c分别为实验回路额定电压U=230V，预期短路电流有效值Ie=1.5kA、合闸相角ψ=0°时的SMCB两端电压、流过主回路和辅助回路的电流、回路总电流的计算结果，在主回路电流励磁作用下气隙1和作用在MR-35磁脱扣器动铁心上的电磁力计算结果，开断过程中系统电压、短路电流和SMCB两端电压的实验结果。
图8-18 预期短路电流有效值为1.5kA、合闸相角为0°的开断过程仿真和实验的结果
a）SMCB两端电压、主回路电流、辅助回路电流和回路总电流的计算结果 b）短路电流、气隙1、作用在动铁心上的电磁力随时间变化的计算结果
图8-18 预期短路电流有效值为1.5kA、合闸相角为0°的开断过程仿真和实验的结果（续）
c）短路开断过程的实验结果
图8-19a、图8-19b、图8-19c分别为实验回路额定电压U=230V，预期短路电流有效值Ie=1.5kA、合闸相角ψ=90°时的SMCB两端电压、流过主回路和辅助回路的电流、回路总电流的计算结果，在主回路电流励磁作用下气隙1和作用在MR-35磁脱扣器动铁心上的电磁力计算结果，开断过程中系统电压、短路电流和SMCB两端电压的实验结果。
图8-19 预期短路电流有效值为1.5kA、合闸相角为90°的开断过程仿真和实验结果
a）SMCB两端电压、主回路电流、辅助回路电流和回路总电流的计算结果
图8-19 预期短路电流有效值为1.5kA、合闸相角为90°的开断过程仿真和实验结果（续）
b）短路电流、气隙1、作用在动铁心上的电磁力随时间变化的计算结果 c）短路开断过程的实验结果
表8-3对比上述1.5kA短路电流时的SMCB开断过程的部分典型参数的计算和实验结果。可以看出，计算结果和实验结果值也较为接近。同样地，随着合闸相角的增大，主动静触头开始分离的时间ti和燃弧时间ta越来越短。
表8-3 典型开断参数的计算和结果对比（Ie=1.5kA，ψ=0°和90°）
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