低壓電器中斷路器的類型及其工作原理的詳解

什么是斷路器?

斷路器又叫空氣開關(guān)，是一種很基本的低壓電器，斷路器具有過載、短路和欠電壓保護(hù)功能，能保護(hù)線路和電源的能力。它可用來分配電能，不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，對(duì)電源線路及電動(dòng)機(jī)等實(shí)行保護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過載或者短路及欠壓等故障時(shí)能自動(dòng)切斷電路，其功能相當(dāng)于熔斷器式開關(guān)與過欠熱繼電器等的組合。而且在分?jǐn)喙收想娏骱笠话悴恍枰兏悴考?，所以獲得了廣泛的應(yīng)用。一旦房屋配線中的電流流量過大，這種簡(jiǎn)單的電路裝置就會(huì)切斷電源，直至故障被排除。如果沒有斷路器(或其替代品——保險(xiǎn)絲)，家庭用電就會(huì)非常不方便，原因在于，僅僅是線路問題和設(shè)備故障就可能會(huì)造成火災(zāi)和其他事故。

斷路器類型及其工作原理：

基本型：

最簡(jiǎn)單的電路保護(hù)裝置是保險(xiǎn)絲。保險(xiǎn)絲只是一根很細(xì)的導(dǎo)線，加上一個(gè)保護(hù)套之后接入電路。電路閉合后，所有電流必須流經(jīng)保險(xiǎn)絲——保險(xiǎn)絲處的電流與同一電路上其他各點(diǎn)的電流相同。設(shè)計(jì)這種保險(xiǎn)絲，是為了讓它在溫度達(dá)到某一水平時(shí)能夠熔斷。燒毀保險(xiǎn)絲可以造成開路，從而防止過量電流破壞房屋配線。

保險(xiǎn)絲的問題是，它只能發(fā)揮一次作用。每當(dāng)保險(xiǎn)絲被燒斷后，就必須換一個(gè)新的。斷路器能起到與保險(xiǎn)絲相同的作用，卻可以反復(fù)使用。 只要電流達(dá)到危險(xiǎn)水平，它就能立刻造成開路 。

工作原理：

電路中的火線與開關(guān)兩端相連。當(dāng)開關(guān)置于接通狀態(tài)時(shí)，電流從底部終端流出，依次流經(jīng)電磁體、移動(dòng)接觸器、靜態(tài)接觸器，最終從頂部終端流出。

電流能磁化電磁體。電磁體產(chǎn)生的磁力隨電流的增強(qiáng)而增強(qiáng)，如果電流降低，磁力也會(huì)減弱。當(dāng)電流躍升到危險(xiǎn)水平時(shí)，電磁體會(huì)產(chǎn)生足夠大的磁力，以拉動(dòng)一根與開關(guān)聯(lián)動(dòng)裝置相連的金屬桿。這會(huì)使移動(dòng)接觸器傾斜并離開靜態(tài)接觸器，繼而切斷電路。電流也就中斷了。

雙金屬條設(shè)計(jì)依據(jù)的是相同的原理，區(qū)別在于這里無需給電磁體能量，而是讓金屬條在高電流下自行彎曲，繼而啟動(dòng)聯(lián)動(dòng)裝置。還有些斷路器靠填充易爆物來移置開關(guān)。當(dāng)電流超過某一水平時(shí)，就會(huì)點(diǎn)燃易爆材料，繼而驅(qū)動(dòng)活塞打開開關(guān)。

增強(qiáng)型：

更先進(jìn)的斷路器摒棄了簡(jiǎn)單的電氣設(shè)備，轉(zhuǎn)而使用電子器件(半導(dǎo)體設(shè)備)來監(jiān)測(cè)電流水平。接地故障斷路器(GFCI)是一種新型斷路器。這種斷路器，不僅能預(yù)防房屋配線損毀，而其能保護(hù)人免遭電擊。工作原理：

GFCI 會(huì)不斷監(jiān)測(cè)電路中零線和火線上的電流。一切正常時(shí)，兩條線上的電流應(yīng)當(dāng)完全相同。一旦火線直接接地(例如有人不慎觸碰火線)，火線上的電流會(huì)突然猛增，而零線則不會(huì)。GFCI 在檢測(cè)到這種情況后會(huì)立即切斷電路，以防止觸電傷亡事故。由于 GFCI 無需等到電流上升到危險(xiǎn)水平就能采取行動(dòng)，因而其反應(yīng)速度要比傳統(tǒng)斷路器快得多。

直流斷路器的工作原理：

主回路包含一個(gè)支撐動(dòng)觸頭的下部連接排，一個(gè)上部連接排和表面鍍銀的觸頭。合閘裝置由一個(gè)帶合閘線圈的大塊罐狀磁鐵組成。該磁鐵容納了一個(gè)動(dòng)磁芯、觸頭壓力彈簧和一個(gè)磁芯復(fù)位彈簧;所有這些部件均被安裝在操作桿上。撥叉單元安裝在操作桿的頂端。 過流脫扣裝置包含一個(gè)由層壓的薄片構(gòu)成的銜鐵，一個(gè)連到由彈簧控制的操作桿上的動(dòng)磁芯，由于該桿的作用可以設(shè)定脫扣整定值。 五對(duì)輔助接點(diǎn)均為由動(dòng)觸頭控制的換向觸頭。它們位于合閘裝置下部的塑料盒內(nèi)。 滅弧室包括角板，隔板和去離子板，以上這些都安裝在兩塊滅弧板之間。 當(dāng)斷路器由于過流或正常的分閘命令而分閘的話，推進(jìn)機(jī)構(gòu)將會(huì)帶動(dòng)動(dòng)觸頭分閘。該推進(jìn)機(jī)構(gòu)同樣作用于 5個(gè)換向輔助接點(diǎn)。

斷路器的保護(hù)及選擇要點(diǎn)：

額定電流在600A以下，且短路電流不大時(shí)，可選用塑殼斷路器;額定電流較大，短路電流亦較大時(shí)，應(yīng)選用萬能式斷路器。

一般選用原則為：

(1)斷路器額定電流≥負(fù)載工作電流;

(2)斷路器額定電壓≥電源和負(fù)載的額定電壓;

(3)斷路器脫扣器額定電流≥負(fù)載工作電流;

(4)斷路器極限通斷能力≥電路最大短路電流;

(5)線路末端單相對(duì)地短路電流/斷路器瞬時(shí)(或短路時(shí))脫扣器整定電流≥1.25;

(6)斷路器欠電壓脫扣器額定電壓=線路額定電壓。