万能式断路器接线端子散热方案研究

2019-02-15戚龙

科技与创新 2019年1期

关键词：热管导电接线

戚龙

万能式断路器接线端子散热方案研究

戚龙

（深圳市鑫汇科股份有限公司，广东深圳 518000）

断路器接线端子的温度是实际运行中判断断路器电气安全和火灾隐患的重要依据。介绍了断路器发热机理，提出了大容量万能式断路器散热改善的具体方案与措施，以控制其温升，改善品质，从而提高产品性能。

断路器；热管装置；导电膏；散热方案

1 断路器发热机理

当整个电器处于运转状态时，内部的电流会借助导体产生更多的能量损耗，特别是处于交遍电路工作的过程中，便会发生交变电磁场的效果，并且在电磁内瞬间产生一定的损耗，这种损耗也会在绝缘体中产生。机械摩擦的过程中会产生热量，这种热量相对来说较小，相关技术施工人员在具体工作的过程中会忽略不计。载流体中如果出现了能量损耗，便会称之为该电器中的基本热源，一般来说，基本热源中的电场强度越大，那么出现的损耗就越大，但是介质损耗较小，并且出现的损耗会转化为热能，还有一部分尚未转化成热能的会消失在介质中，从而对产品的工作性能起到消极影响。特别是对于一些低压的断路器产品，其产品内部有较多的导体，这些导体会以不同的形式连接，通过电接触形成更为重要的热源。对于电接触而言，其形式是多种多样的，总体来讲可以分为固定、滑动、可分合接触，这几种接触方式在日常应用在断路器中都会存在一定的问题，主要体现在接触不良、摩擦磨损等问题，造成电弧出现放电，并引起升温，从而为整个电路的运行带来消极影响。

2 利用导电膏降低接触电阻与温升

该热管的材料主要由铜、不锈钢等硬质材料组成，并且热管的温度会随着不同的施工情况存在较大的波动，具有有效降低温度、合理控制温度等优势，特别是在当前，高速发展的科技对热管有了更高的要求，热管需要具备绝缘功能，并且要采用陶瓷材质这样才能有效承受较大的电压冲击，当前万能断路器相关技术人员采用了绝缘的陶瓷管，并在此基础上增加了可变性的软管设计。

一般来说，平面的平整度只是肉眼可见的平整，但如果在微观情况下观察会发现有很多凹凸不平的地方，并且真正可以接触整个地面的往往只有一部分，该部分在金属的空气中还会生成氧气层，在这一情况下会造成整体的基础面积更加有限，如果在整个接触面积中涂抹导电物质，这种物质便可以有效填充到具体的平面中，从而进一步增大了导电的可能，特别是在加固作用下，还可以达到电阻下降的目的。

由于上述的导电膏可以有效增大强接触面积，并达到导电能力提升的目的，这说明导电膏中的组成部分是具有导电物质的，这种导电物质会造成金属的整体导电性能相似，并且从整体而言与以往应用中的物质存在较大的区别，这种区别主要体现在其流动性上，这种流动性也可以通过加热而改变成固状形式，这样有利于进行连接。并且分散在物质中从而形成完整的导电通路，但由于炭类材料中会有石墨成分，而石墨又存在较大的不确定性，在具体应用的过程中会存在较大的局限和障碍。炭黑具有极强的导电性，但加工却较为困难，从而造成整体的导电性较差，并且存在较多的填充金属粉末，这些金属粉末的价格较为高昂，在具体施工过程中甚至会出现电流的迁移，在这种情况下不仅会影响导电性能，甚至会缩短使用寿命。也有一些化学物质的价格较低，但是在具体应用的过程中会随着温度的升高而逐渐发生氧化，出现氧化后会无形中增加电阻率，结合全部的因素进行综合考量后发现，在正常施工中可以选择Au作为添加剂，以此来改变性能，特别是应用在导电膏中，可以有效提升固化温度，促使颗粒形成连接，达到降低电阻的目的。

在宏观的导电通道学说中可以清楚发现电子之间的接触和形成的道路会造成导电膏具有更强的导电性，并且会因为导电膏的固化干燥，在其出现固化之前，胶黏剂会以独立的形式呈现，不会产生较大的接触面积。当其形成稳定的接触后，便会具有较强的导电性，该理论中也充分阐释了导电填料的体积如果过大，则电阻会出现急速下降的情况。

3 超大容量ACB抽屉接线端子散热方案

通过分析导热膏存在的重要性，我们发现导热膏可以有效提升整体的热传导水平，从而有效达到降低电阻的目的，还能降低断路器，并且热管也能急速导热，转变以往断路器升温困难等情况的发生。如果将其应用在ABC中，并适当增加电流，可以凭借着大电流、高性能等特点提升整体的性能，通过相关分析观察得知，这也是对性能产生较大影响的关键，鉴于此，此次研究分析了导热膏的散热方案，并对导热膏性能方面的发挥有着重要的作用。

3.1 导电膏在抽屉母线端子中的应用

ABC项目的方案如图1所示，从图中可以看出端子接线的方案具体是连接母线以及外接母线等进行组合，母线、短接平排以及外接母线分别形成相应的接触面，通过接触面的增加也能有效提升端子接线方面的影响，特别是减小母线的受阻和热传导能力，可以进一步改善这一效果。抽屉接线端子如图2所示。

图2 抽屉接线端子

通过上述分析研究可知，当前的导电膏对于有效改善接触面的热传导电阻有着极为明显的效果，特别是对于上述项目中提及的接线端子方案以及在接触面中加入导电膏，相关技术施工人员结合金属以及导电膏的性质来涂上导电膏涂层，再安装母线时可以达到应用的效果。

相关技术人员在对其施工中，首先去除接触面上的物质，采用磨砂纸将其研磨至光滑，并去除表面的污垢，采用钢丝球去除氧化膜、采用干净的面纱清除接触面，直到表面干燥后涂上一定厚度的导电膏，保证导电膏在涂抹的过程中可以贴合接触面，并采用螺丝对其进行加固，在处理接触面的过程中需要做到认真仔细，这样具体应用过程中才能有效发挥出自身最大的作用。但导电膏从本质上讲属于辅助产品，导电的性能并不完善，这说明涂抹导电膏时不可涂抹太厚，达到导电膏涂抹的要求即可。

3.2 热管散热方案

为了进一步提升实验的合理性，相关技术人员与当地市场的热管制造商取得联系，并且通过沟通后发现当前市面上较多热管中主要包括了铜水热管，由于水具有较大的潜热，这种潜热会促使整个制造方式更加简单且成本较低，工作要求的温度也会控制在一定的范围内。分析上述ABC抽屉的情况可以看出，当前对升温实验而言，热源更多来自于接触头热传导以及自身的电阻情况，并且当温度处于一定数值时，水介质可以满足其应有的要求。基于热管原理分析可知，在热管中加入绝缘部件与否并不会直接影响热管的性能，基于当前施工应用中的条件和成本，最开始的热管方案会直接采用热挂制造技术，并且在实验的初期并不会更多的考量绝缘部件，直到实验成熟为止。特别是对于温室而言，断路器与母线的温度会高于下段的母线，需要对其散热装置的安装进行深度试验。

热管的初步方案原则为：①在不考虑绝缘的情况下使用热管；②在抽屉的上端母线中间加入热管；③保留以往设计结构。

相关技术人员结合上述的原则进行施工，基于抽屉结构空间以及热管可以对方案进行验证，热管的铜块与母线处于固定、热源状态，并且将热管传递到冷凝端，可以借助金属来有效吸收应有的热量，达到散热的目的。