本发明涉及一种测量小型断路器热时间常数的新方法。
背景技术：
小型断路器的热时间常数是指小型断路器通电加热到稳态温升的63.2％所需要的时间，是小型断路器过载保护特性等效校验方式的关键参数，因此如何准确的对小型断路器的热时间常数进行测量便成为一个问题。小型断路器的热时间常数取决于它的物理特性，如质量、比热容、面积和综合散热系数。由于小型断路器通电发热后，比热容等物理特性会随温度的变化而变化，而且采用传统的方法确定比热容和综合散热系数较为繁琐且误差较大。传统热时间常数的测量方法是通过测量小型断路器的温升来得到对应温升变化63.2％时的时间，这种方法需要测量小型断路器的温度，操作较为繁琐。现在需要测量小一种测量断路器热时间常数的新方法，与传统测量方法相比，不需要测量小型断路器的物理特性及表面温度，具有简便操作和精度高的优势。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种测量小型断路器热时间常数的新方法，间接测量小型断路热时间常数，简单有效。
一种测量小型断路器热时间常数的新方法，该方法包括如下步骤：
步骤一：在冷态环境下给待测小型断路器通高倍等效电流I等，获取cm值：
式中：c—比热容；m—双金属片的质量；τ—温升；I等—高倍等效电流；
步骤二：给待测小型断路器通热平衡最小电流I时，获取散热值KTA：
式中：KT—综合散热系数；A—散热表面积；τ—温升；I—热平衡最小电流；
步骤三：建立热时间常数模型
步骤四：将步骤一、步骤二获得的cm值、散热值KTA通过热时间常数模型，获取热时间常数T：该热时间常数T为小型断路器通电加热到稳态温升的63.2％所需的时间。
所述步骤一所述的冷态为当通电时间t＝0，温升τ＝0时。
所述步骤一中的等效试验电流I等为3至4倍额定电流。
所述步骤二的KTA关系要当双金属片总的发热量等于双金属片的蓄热量时获取。
所述步骤三的热平衡最小电流I为断路器脱扣并达到热平衡状态使的电流。
本发明具有的有益效果，间接测量小型断路器热时间常数，方法简便可行、快速准确。
附图说明
图1为本发明通试验电流时双金属片的温升曲线示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中及实施例，对本发明进一步详细说明。
当小型断路器通电后，由于断路器的外壳、热双金属向周围环境散热均存在热阻，热量的产生和散发是同时存在的，产生的热量和散发的热量达到平衡时，小型断路器的温度也就处于稳定状态。小型断路器的热平衡方程为：
Pdt＝cmdτ+KTAdt
式中：
Pdt—在dt时间内双金属总的发热量；
cmdτ—双金属片的蓄热量；
c—比热容；
m—双金属片的质量；
dτ—dt时间内温升的变化值；
KTAdt—在dt时间内双金属片总的散热量；
KT—综合散热系数；
A—散热表面积；
τ—温升；
从冷态开始，即t＝0，τ＝0，在小型断路器温度达到稳态之前，热双金属片的温升与时间存在以下指数关系：
τ＝τw(1-e-t/T)
式中：
t—通电时间；
T—小型断路器的发热时间常数；
τw—双金属片的稳定温升；
其中：
小型断路器发热时间常数T定义为小型断路器通电加热到稳态温升的63.2％所需的时间。从上述公式中可以看出，小型断路器的发热时间常数与比热容、质量、综合散热系数和散热面积有关，单纯测量相关物理特性误差较大且会随着温度的变化而变化。可以采用间接求得cm和KTA的方法进行求解。
本实施例的求解方式有以下步骤：
1.cm的求解
当小型断路器从冷态开始通高倍等效电流I等(如4倍额定电流)时，小型断路器瞬间加热至脱扣，其脱扣时间记为t,此时小型断路器的脱扣温升为τ。小型断路器通高倍等效电流I时双金属片的温升曲线如图1所示，由于通电电流大、时间短，基本可以忽略双金属片的散热问题，曲线近似是一条斜线，即此时双金属片总的发热量等于双金属片的蓄热量，有如下关系成立：
则有
2.KTA的求解
上述提到当小型断路器通高倍等效电流时，由于通电电流大、时间短，基本可以忽略双金属片的散热问题。但当小型断路器通低倍脱扣电流时的情况则不尽相同，热量的产生和散发是同时存在，会存在热平衡状态。那么一定存在一个最小的电流I，使断路器脱扣并达到热平衡状态，我们称之为热平衡最小脱扣电流。当小型断路器通热平衡最小电流I时，有以下关系成立：
则有
3.得到热时间常数T
当小型断路器所处的环境温度θ0不变时，由于双金属片最终弯曲位置只与温度有关，双金属片受热弯曲使脱扣器脱扣的位置也不变，则双金属片的动作温度θd也应不变。而τ＝θd-θ0，则小型断路器通高倍等效试验电流和通热平衡最小脱扣电流时的温升τ相等。就有如下关系成立：
只要测出小型断路器通高倍等效试验电流时的脱扣时间t和热平衡最小脱扣电流I，便能得到小型断路器的热时间常数。这种方法简便高效，不需要测量小型断路器比热容等物理特性，提高测试可操作性。