家庭电路和安全用电(修订版)（一）开关与保护电器

家 庭 电 路 和 安 全 用 电（一）开关电器和保护电器河北 保定 河北大学修订版（ 2012.9）王 绍 符新概念基础物理1 刀开关 闸 刀开关2 熔断器3 低压断路器（空气开关）4 漏电保护断路器（漏电保护器）在住宅电路中都装有用来接通和分断电路的 “开关电器 ” 和 保护电路安全的 “ 保护电器 ” . 1.在老住宅中开关电器常用 “ 刀开关 ” ，保护电器常用 “ 熔断器（俗称保险） ”2.在新住宅中开关电器常用 “ 断路器 （空气开关） ” ， 保护电器常用 “ 漏电保护器 ”引 言1 刀开关 闸 刀开关2 熔 断 器2.1 熔丝的熔断特性根据焦耳定律 Q=I2Rt， 电流通过熔丝时要产生热量，但另一方面熔丝也不断地向外散热 .只有熔丝累积所增加的内能，使它的温度达到熔点以后，才会熔断 .熔断器保护特性（安秒特性）曲线通过熔丝的电流必须超过某一定值 IR，熔丝才有可能熔化， IR叫做 最小熔化电流 . 超过 最小熔化电流的值越多 熔化所经历的时间越短，反之时间越长 .从而可以形成 短路保护 和 过载保护 .短路保护也叫瞬时保护，即发生短路后熔丝立即熔断；过载保护 又叫延时保护，即发生过载后不是立即熔断 ，而是要延长一段时间后熔断 .2.2 最小熔化电流熔断器保护特性（安秒特性）曲线2.3 额定电流不同规格的熔丝有不同的额定电流 In. 额定电流 In为正常工作电流，小于最小熔化电流 In IR. 在额定电流 下工作，熔丝不应熔断 .额定电流离最小熔化电流越远反应越迟钝，越近越灵敏 .例：两熔丝通过电流大小与熔化时间长短通 过 的 电 流 /A 所需熔化 时间 /s铅锑 合金 丝 (额 定 In=10 A) 铅锑 合金 丝 (额 定 In=15 A)10 不熔断 不熔断15 104（ 约 3 h） 不熔断20 320（ 约 5 min） 10430 15 35040 3.0 2050 1.5 6.5100 0.3 1.5200 0.1 0.35500 0.03 0.1注：由于熔丝材料的差异，表面机械损伤，环境的不同，表中数据会有不可忽视的误差.家用小型断路器3 低 压 断路器 （空气开关）1 弹簧 2 触头 3 锁扣 4 连杆5 短路（电磁）脱扣器 6 过载（双金属片）脱扣器 3.1 断路器工作原理发生短路时，电流很强大，短路脱扣器 5的电磁铁立即动作，顶起连杆 4，使锁扣 3脱钩，切断电路 .发生过载时，电流不是很强大，短路脱叩器 5的电磁铁不会动作，而过载脱扣器 6的双金属片经过一定长时间后，弯曲到一定程度，顶起连杆 4，使锁扣 3脱钩，切断电路 . （ 2）家用小型断路器内部结构1安装扣 2灭弧室 3下接线端子 4联结排 5电磁脱扣器 6热脱扣器 7锁扣 8手柄 9脱扣机构 10动触头 11静触头 12上接线端子家用小型断路器内部结构草图3.2 家用小型断路器内部结构草图俗称漏 电 保 护 器漏电保护断路器由两部分拼合而成，图中左半部分是一个 “断路器 ”，右半部分是 “漏电保护装置 ”.4 漏 电 保 护 断路器 （漏电保护器）4.1 拆开的漏电保护器左边是拆下来的 “断路器 ”，右边是打开的 “漏电保护装置 ”1 电磁脱扣器 2 中性线进线端子 3 电子线路放大器 IC 4 中性线出线端子 5 剩余电流互感器 CT 6 相线出线端子 7 脱扣机构 8 漏电指示按钮 9 断路器锁扣 10 相线进线端子 11 试验按钮 T4.2 漏电保护器结构草图相线 L与中性线 N一起穿过剩余电流互感器 CT的环形铁心，两线中电流大小相等，方向相反，互感器次级线圈没有感应电流产生 .发生漏电，比如有人触及相线 L，电流通过人体大地回路，不再经过中性线 N，穿过 互感器CT环形铁心的两线电流大小不再相等，次级线圈有感应电流产生 .此电流经 电子线路放大器IC放大，推动电磁脱扣器 TQ动