小型直流断路器用热双金属片动作特性测量方法研究

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.04.008

电器与能效管理技术 ›› 2025, Vol. 0 ›› Issue (4): 54-59.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2025.04.008

小型直流断路器用热双金属片动作特性测量方法研究

戴冬云¹^,², 涂苑婷¹^,², 游一民¹^,², 黄佳华¹^,², 张妍¹^,², 林毓基¹^,²

1.厦门理工学院电气工程与自动化学院, 福建厦门 361024
2.厦门市高端电力设备及智能控制重点试验室, 福建厦门 361024

收稿日期:2025-01-25 出版日期:2025-04-30 发布日期:2025-06-04
作者简介:戴冬云(1982—),女,高级工程师,主要从事智能电器研究工作。|涂苑婷(2001—),女,硕士研究生,研究方向为智能电器。|游一民(1963—),女,正高级工程师,主要从事智能输配电、高压电器研究工作。
基金资助:
福建省科技项目(2024H0040)

Research on Measurement Method of Thermal Bimetal Strip Action Characteristics for Miniature DC Circuit Breakers

DAI Dongyun¹^,², TU Yuanting¹^,², YOU Yimin¹^,², HUANG Jiahua¹^,², ZHANG Yan¹^,², LIN Yuji¹^,²

1. School of Electrical Engineering and Automation, Xiamen University of Technology, Xiamen 361024, China
2. Xiamen Key Laboratory of Frontier Electric Power Equipment and Intelligent Control, Xiamen 361024, China

Received:2025-01-25 Online:2025-04-30 Published:2025-06-04

摘要/Abstract

摘要：

热双金属片作为小型直流断路器热脱扣器的核心零件,其动作特性决定着小型直流断路器热过载动作的稳定性。为了解小型直流断路器热双金属片的动作特性,以10 A和16 A小型直流断路器用热脱扣器为研究对象,提出一种针对热双金属片温升、挠度和热推力的测量方法,并将实测值与理论计算值进行对比,实测值略低于理论计算值,两者挠度误差率在6.70%以内,热推力误差率在8.60%以内。同时,基于10 A和16 A试验温升实测值,计算10 A和16 A小型直流断路器用热脱扣器的综合散热系数K_T分别为9 W/(m²·K)和13 W/(m²·K)。K_T的准确测量为小型直流断路器理论计算提供了关键参数。

关键词: 小型直流断路器, 热脱扣器, 热双金属片, 测量方法, 综合散热系数

Abstract:

As the core part of the thermal overload release of the miniature DC circuit breaker, the action characteristics of the thermal bimetal strip determine the stability of the thermal overload action of the miniature DC circuit breaker. To understand the action characteristics of the thermal bimetal strip of the miniature DC circuit breaker, taking the thermal overload release for 10 A and 16 A miniature DC circuit breakers as the research objects, a measurement method for the temperature rise, deflection and thermal thrust of the bimetallic strip is proposed. The measured values are compared with the theoretical calculated values. The measured values are slightly lower than the theoretical calculated values, and the deflection error rate is within 6.70% and the thermal thrust error rate is within 8.60%. At the same time, based on the measured temperature rise of 10 A and 16 A tests, the comprehensive heat dissipation coefficients K_T of the thermal overload release for 10 A and 16 A miniature DC circuit breakers are calculated to be 9 W/(m²·K)and 13 W/(m²·K) respectively. The accurate measurement of K_T value provides the key parameters for the theoretical calculation of the miniature DC circuit breaker.

Key words: miniature DC circuit breaker, thermal overload release, thermal bimetal strip, measurement method, comprehensive heat dissipation coefficient

中图分类号:

TM503.3

戴冬云, 涂苑婷, 游一民, 黄佳华, 张妍, 林毓基. 小型直流断路器用热双金属片动作特性测量方法研究[J]. 电器与能效管理技术, 2025, 0(4): 54-59.

DAI Dongyun, TU Yuanting, YOU Yimin, HUANG Jiahua, ZHANG Yan, LIN Yuji. Research on Measurement Method of Thermal Bimetal Strip Action Characteristics for Miniature DC Circuit Breakers[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2025, 0(4): 54-59.

图/表 15

图1

表1

图2

图3

图4

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图6

图7

表2

表3

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图8

图9

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表5

参考文献 11

[1]	毛国伟. 塑壳断路器热双金属片动作特性仿真分析[J]. 电子元器件与信息技术, 2022, 6(11):22-24.
[2]	李畅, 杭鲁滨, 许海. 新型热双金属片形变一致性测量装置及综合误差分析[J]. 电器与能效管理技术, 2015(20):6-9.
[3]	胡金利, 卢为民, 姜义非. 小型断路器双金属片温升仿真研究[J]. 电器与能效管理技术, 2020(12):60-66.
[4]	孙创, 胡海清, 赵升. 小型断路器热双金属片电-热-结构耦合仿真及优化[J]. 温州大学学报(自然科学版), 2023, 44(4):40-49.
[5]	MADALIN C L, CALIN M, MARIUS P I. Induced fault current simulation of a three phase miniature circuit breaker: Simulation of fault and comparison to trip curve of the MCB[C]// 2016 International Conference and Exposition on Electrical and Power Engineering(EPE),2016:092-096.
[6]	DARJI B, JANI S.Improvement in the thermal performance of a MCCB[C]// 2023 14th International Conference on Computing Communication and Networking Technologies(ICCCNT),2023: 1-5.
[7]	周超. 小型断路器热分析[D]. 天津: 河北工业大学, 2011.
[8]	胡金利. 基于双金属片精细建模的小型断路器热脱扣仿真及实验研究[J]. 电器与能效管理技术, 2021(4):34-39.
[9]	冯梅岗, 付正刚, 黎佳财. 热过载保护可调式塑壳断路器的设计[J]. 电器与能效管理技术, 2018(24):38-42.
[10]	许文良, 何为龙. 低压电器热过载保护及热双金属片仿真设计[J]. 电器与能效管理技术, 2021(6):41-46.
[11]	全国低压电器标准委员会.家用及类似场所用过电流保护断路器第3部分:用于直流的断路器:GB/T 10963.3—2016[S]. 北京: 中国标准出版社, 2016.

参数	数值
参数	额定电流为 10 A	额定电流为 16 A
长度l/mm	32.7	32.7
宽度b/mm	5	5
厚度δ/mm	0.833	0.983
比弯曲K/(10^-6K^-1)	20.8	15.0
弹性模量E/(N·mm^-2)	113 000	190 000

额定电流 I_n/A	测量部件	稳态温升/K
额定电流 I_n/A	测量部件	1.13I_n	1.45I_n
10	热双金属片	79	125
10	接线端子	13.0	17.0
16	热双金属片	82	128
16	接线端子	16.5	19.0

额定电流 I_n/A	测试电流/ A	发热功率 P/W	综合散热系数K_T/ [W·(m²·K)^-1]
10	1.13I_n	1.06	8.97
10	1.45I_n	1.75	9.32
16	1.13I_n	1.55	12.66
16	1.45I_n	2.55	13.30

额定电流 I_n/A	测试电流/A	温升 ΔT/K	挠度/mm		误差率/ %
额定电流 I_n/A	测试电流/A	温升 ΔT/K	理论值	实测值	误差率/ %
10	1.13I_n	79.00	1.66	1.64	1.20
10	1.45I_n	125.15	2.63	2.60	1.07
16	1.13I_n	81.83	1.05	0.98	6.68
16	1.45I_n	128.25	1.65	1.56	5.22

额定电流 I_n/A	测试电流/A	实测挠度/mm	热推力/N		误差率/ %
额定电流 I_n/A	测试电流/A	实测挠度/mm	理论值	试验值	误差率/ %
10	1.13I_n	1.64	5.49	5.30	3.46
10	1.45I_n	2.60	8.70	8.45	2.91
16	1.13I_n	0.98	9.06	8.70	4.02
16	1.45I_n	1.56	14.42	13.20	8.52

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Research on Measurement Method of Thermal Bimetal Strip Action Characteristics for Miniature DC Circuit Breakers

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[1]	李合, 韦峥, 刘东原. 关于低压成套无功功率补偿装置投切试验的研究[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(2): 58-62.
[2]	朱海博, 杨宇, 徐胜国. 热双金属片焊接后残余应力研究及消除方法[J]. 电器与能效管理技术, 2023, 0(1): 50-54.
[3]	许文良, 何为龙. 低压电器热过载保护及热双金属片仿真设计[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(6): 41-46.