真空管因其開(kāi)斷容量大、開(kāi)斷能力強(qiáng)、開(kāi)斷電弧小等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于配電斷路器、大負(fù)荷啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、磁力啟動(dòng)器等控制設(shè)備中。真空管是用高真空作絕緣介質(zhì),真空具有很高的絕緣強(qiáng)度,真空管的動(dòng)、靜觸頭是在密封的真空腔內(nèi)完成電路的分、合。觸頭切斷電流時(shí),僅有金屬蒸汽離子形成的電弧,不存在氣體碰撞游離現(xiàn)象。因金屬蒸汽離子的擴(kuò)散及再?gòu)?fù)合過(guò)程非常迅速,從而能快速滅弧和恢復(fù)原來(lái)的真空度,可經(jīng)受多次分、合閘而不降低開(kāi)斷能力。其主要特點(diǎn)有:

      (1) 結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕;

      (2) 觸頭開(kāi)距小,作速度快,分、合閘所需操作功率小;

      (3) 開(kāi)斷容量大、觸頭壽命長(zhǎng)、允許開(kāi)斷次數(shù)多,特別適用于頻繁操作;

      (4) 不產(chǎn)生高壓氣體及有害氣體、無(wú)火災(zāi)及爆炸危險(xiǎn)、噪音小,不污染環(huán)境。

        真空管作為控制電氣設(shè)備的重要器件,雖具有各種優(yōu)點(diǎn),但其真空度的高低,動(dòng)、靜觸頭行程大小,以及運(yùn)行中維護(hù)都將會(huì)直接影響到真空管的使用壽命和所控電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。因而真空管的真空度檢測(cè),動(dòng)、靜觸頭的開(kāi)距調(diào)整及運(yùn)行中維護(hù)顯得至關(guān)重要。

         如果控制開(kāi)關(guān)的三相真空管動(dòng)、靜觸頭間的間隙誤差較大,真空管吸合后,三相真空管動(dòng)、靜觸頭之間的接觸電阻就不一樣,這樣通過(guò)三相的電流也就有差別。如果被控設(shè)備為感性負(fù)荷,那么則會(huì)在三相線圈之間形成一個(gè)不小的內(nèi)部環(huán)流,這個(gè)環(huán)流長(zhǎng)時(shí)間存在,將導(dǎo)致電氣設(shè)備溫升超過(guò)額定值,最后甚至燒毀電氣設(shè)備。同樣,如果三相真空管的真空度不一樣,真空度稍低的那一相吸合后,因?yàn)樵撓鄡?nèi)外氣壓不一樣,使動(dòng)觸頭和靜觸頭接觸不實(shí),接觸電阻增大,造成觸頭發(fā)熱,甚至刺刺冒火。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行將燒毀觸頭,最后燒毀真空管。如果某一相真空管的真空度與其他兩相差別較大,那后果會(huì)更嚴(yán)重,真空管吸合后,動(dòng)觸頭和靜觸頭之間將出現(xiàn)電弧閃絡(luò)現(xiàn)象,很短時(shí)間內(nèi)就能燒毀觸頭,燒毀真空管,使負(fù)荷出現(xiàn)缺相運(yùn)行,并在很短時(shí)間內(nèi)就能燒毀電氣設(shè)備,甚至引起更大的電氣故障。

圖1 　真空管結(jié)構(gòu)圖

1、動(dòng)觸桿; 2、波紋管; 3、絕緣外殼; 4、動(dòng)觸頭; 5、金屬屏蔽罩; 6、靜觸頭 7、靜觸桿

圖2 　真空管開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)圖

1、拉桿; 2、真空管; 3、電磁銜鐵;4、復(fù)位彈簧;5、頂桿螺絲

          目前使用的真空管大致可分為斷路器用真空管、負(fù)荷開(kāi)關(guān)用真空、接觸器用真空管。但其結(jié)構(gòu)基本上都是由絕緣外殼,金屬屏蔽罩、波紋管、動(dòng)靜觸頭、動(dòng)靜觸桿以及其他零部件組成,如圖1 所示。絕緣外殼有玻璃外殼和陶瓷外殼兩種。通常情況下,對(duì)于單個(gè)真空管,由于管內(nèi)外氣壓差的原因,動(dòng)靜觸頭處于閉合狀態(tài),裝進(jìn)開(kāi)關(guān)后由開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)上的頂桿螺絲把動(dòng)、靜觸頭分開(kāi),如圖2 所示。線圈通電后,電磁銜鐵將拉桿向下拉,帶動(dòng)觸頭吸合,完成開(kāi)關(guān)吸合動(dòng)作。線圈斷電后,拉桿在復(fù)位彈簧的作用下,恢復(fù)原始狀態(tài),使動(dòng)、靜觸頭分開(kāi),完成開(kāi)關(guān)斷開(kāi)動(dòng)作。

滅弧原理

        在真空管動(dòng)、靜觸頭分?jǐn)嗨查g,由于兩觸頭間的電容存在,使觸頭間絕緣擊穿,產(chǎn)生金屬蒸汽,形成真空電弧。由于真空中弧柱的帶電質(zhì)點(diǎn)的密度和溫度比周圍介質(zhì)高得多,使得真空電弧柱迅速向弧柱外的真空區(qū)域擴(kuò)散,形成很強(qiáng)的擴(kuò)散電流。當(dāng)被分?jǐn)嗟碾娏鹘咏�零時(shí),觸頭間電弧的溫度和壓力急劇下降,使電弧不能繼續(xù)維持而迅速可靠的熄滅。電弧熄滅后幾微秒內(nèi),兩觸頭間的真空耐壓水平迅速恢復(fù),其恢復(fù)速度可達(dá)20kV/μs。同時(shí),觸頭間也達(dá)到了一定距離,能承受很高的恢復(fù)電壓,分?jǐn)嚯娏鬟^(guò)零后,不會(huì)發(fā)生電弧重燃現(xiàn)象。