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斷路器的種類與選擇

作者: 時間:2016-12-12 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
確定針對某項具體應(yīng)用的合適電路保護器件并不困難,但確實需要費一番思考。如果電氣和電子設(shè)備在設(shè)計中采用了規(guī)格制定得偏松的電路保護器件,則設(shè)備將極易因功率沖擊而遭到損壞并導(dǎo)致起火的災(zāi)難性后果,反之,如果采用規(guī)格制定得偏嚴的電路保護器件,將會引起令人生厭的頻繁跳閘現(xiàn)象。
目前的斷路器主要有熱斷路器、磁斷路器和通地漏泄斷路器等幾種。在選擇斷路器時,設(shè)計師不僅需要考慮以下的電路特性,還應(yīng)當(dāng)考慮包括斷路器的安裝位置以及外殼尺寸方面的限制條件:
●施加的額定交流或直流電壓
●單相、多相和極點數(shù)目
●適用的國家電氣標(biāo)準和安全管理機構(gòu)標(biāo)準
●短路分斷能力

熱斷路器
熱斷路器采用一個與電路串聯(lián)的雙金屬片。電流在過載期間產(chǎn)生的熱量會使雙金屬片變形,從而使斷路器跳閘。與保險絲相比,熱保護器有一個顯著的優(yōu)點,就是在跳閘后能夠重新復(fù)位。它們還可以用作被保護設(shè)備的電源接通/關(guān)斷開關(guān)。
隨著溫度的升高,熱斷路器的跳閘速度加快,并常常會在較低的電流電平下發(fā)生跳閘。當(dāng)斷路器和系統(tǒng)暴露于同一熱源時,這一特性往往很有用處。
在這種情況下,保護電路能夠跟蹤設(shè)備在更高的溫度下對于增強配線保護的需求。如果一個熱斷路器安裝在與被保護設(shè)備分離的環(huán)境下,則變化的環(huán)境溫度所造成的影響可以由一個補償型熱雙金屬片進行校正。例如,位于飛機座艙外面的斷路器是溫度補償型的,這樣其跳閘特性不會隨飛行中常見的溫度波動而發(fā)生變化。
此外,由于熱斷路器內(nèi)部固有的閂鎖機理,使其對沖擊和振動極不敏感。目前,有些高性能的電路保護器件提供了專門針對極大沖擊和振動環(huán)境的斷路器。
需要進行熱電路保護的應(yīng)用包括家用電器、交通、船舶、配電盤、醫(yī)療設(shè)備、視聽設(shè)備、電源和運動器械等。

磁斷路器
磁斷路器為大多數(shù)設(shè)計問題提供了精度和可靠性較高的成本效益型解決方案。
磁斷路器的過流檢測機理是只對被保護電路里的電流變化做出響應(yīng),由于其電流感應(yīng)螺線管受環(huán)境溫度變化的影響不大,因此磁斷路器具有溫度穩(wěn)定性,不會像熱斷路器那樣明顯地受到環(huán)境溫度變化的影響。
磁斷路器沒有預(yù)熱階段,因此不會減緩斷路器對過載的響應(yīng)速度,從過載結(jié)束到其復(fù)位之前沒有冷卻期。
可以從四個獨立的方面對磁斷路器的特性進行有針對性的調(diào)整:斷路器所需的電路;跳閘點(以安培計);延遲時間(以秒計)和浪涌處理能力。對這些因素所做的調(diào)整對斷路器短路分斷能力的影響極小。
一般而言,目前有三種跳閘時間延遲曲線各不相同的磁斷路器可供選擇:慢速、中速和快速。當(dāng)對級聯(lián)電路和判別電路中的斷路器進行匹配時,這些可供選擇的曲線為設(shè)計師提供了很高的設(shè)計靈活性。
此外,對于常常需要承受巨大涌入電流的設(shè)備,還可以選擇具備特殊涌入結(jié)構(gòu)的磁斷路器。但是,當(dāng)設(shè)備位置不穩(wěn)定時,由于磁斷路器的跳閘次數(shù)會因螺線管的運動受重力的影響而發(fā)生變化,此時熱斷路器或許是一個比較好的選擇。
磁斷路器的應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋了很多市場,比如電信、船舶、電器、工業(yè)自動化和控制以及醫(yī)療設(shè)備。

通地漏泄保護器
通地漏泄保護器(如Carling公司的SmartGuard系列)的工作方式與磁斷路器相同,能夠提供用戶定制的過載和短路保護級。此外,它們采用創(chuàng)新電子技術(shù)進行檢測并避免通地漏泄。
除了少量漏泄外,返回電源的電流與從電源流出的電流數(shù)值相等。如果經(jīng)過通地漏泄保護器后,電源流出和返回的電流值之差超過了漏泄靈敏度的設(shè)定值,則保護器將跳閘,且LED指示燈點亮,向操作人員發(fā)出提示,從而具備了“智能化”的特點。
LED指示燈清楚地顯示了由于通地漏泄所導(dǎo)致的跳閘。這種保護有助于避免嚴重的設(shè)備損壞和火災(zāi)。其應(yīng)用包括電阻和阻抗加熱系統(tǒng)、電信、劇場照明、船舶控制臺、辦公設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自動化和控制以及UPS系統(tǒng)。

需要考慮的一些次要因素
在選擇斷路器時,我們不僅要關(guān)注斷路器的延遲曲線等主要指標(biāo),還應(yīng)重視它的很多次要功能,這些常容易被忽略的性能不僅能為一個良好的設(shè)計錦上添花,而且還能幫助工程師們?yōu)槠鋺?yīng)用設(shè)計精密的保護電路。
目前市面上有許多配備了各種可選功能的斷路器,這些功能對于電路保護設(shè)計很有幫助。下面列出的是一些較為常見的功能。
輔助接點(輔助開關(guān)):它們是與主接點電隔離的接點,適用于報警和程序開關(guān)。輔助接點可用于向操作人員或控制系統(tǒng)告警,發(fā)出警報,或在重要應(yīng)用中接通備用電源。
傳動:傳動器類型的選擇不僅是出于美觀的考慮。具有開關(guān)速度是通/斷開關(guān)兩倍的傳動搖桿開關(guān)的斷路器能夠節(jié)約成本和電路板空間。推挽式傳動器在遇到突發(fā)事件時最為穩(wěn)定。
分流端子:傳統(tǒng)斷路器被認為是“串聯(lián)跳閘”的,這是因為接點、電流感應(yīng)元件和負載都是串聯(lián)的。分流端子從主電路分出支路,這樣可將次級負載接入。如果初級負載發(fā)生了短路或過載,斷路器將跳閘并切斷兩個負載的電源。
與輔助接點不同,分流端子是接到位于開關(guān)接點和電流感應(yīng)元件之間的斷路器載流通路的,這意味著第二個負載不受過載或短路保護。可以采用一個獨立的斷路器來保護次級電路,否則該電路只可用于具有內(nèi)置保護電路的設(shè)備。
復(fù)式控制(遙控跳閘或繼電器跳閘):復(fù)式控制斷路器將兩個彼此電隔離的感應(yīng)元件組合起來以實現(xiàn)多項功能。例如,復(fù)式控制斷路器可利用遙控傳動器或感應(yīng)器來進行傳統(tǒng)的過流保護以及電路斷接。遙控跳閘是復(fù)式控制的一個例子,通常被稱為“繼電器跳閘”。
低壓跳閘:這是斷路器中一個獨立的電壓敏感元件,如果電壓降到預(yù)定值以下,它將使主接點開路。具有低電壓跳閘的開關(guān)斷路器被廣泛用于有線連接電器的通/斷控制。安全管理部門要求這些電器在發(fā)生掉電時必須切斷電源,以避免電源恢復(fù)時電器突然重新啟動的危險。
自動跳閘:一個自動跳閘的斷路器在故障期間不會一直保持閉合—因為開關(guān)裝置不會因強行保持傳動器接通而失效。在一個完全自動跳閘的設(shè)計中,當(dāng)傳動器被保持在“接通”位置時,主接點在發(fā)生故障之后將始終保持開路。一些被稱為“循環(huán)自動跳閘”的斷路器在故障期間不能強行保持接通狀態(tài),但如果傳動器一直處在“接通”的位置,則它們將周期性地接通和斷開。如果斷路器安裝在容易夠得著的地方(即未封閉),則應(yīng)采用自動跳閘斷路器。
自動復(fù)位:對于斷路器不易夠著的應(yīng)用來說,在冷卻期后自動復(fù)位的斷路器是一個良好的選擇。此時若指定使用可自動再起動的設(shè)備,則發(fā)生危險的可能性很大。


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