断路器的选择.doc

1断路器的种类与选择 确定针对某项具体应用的合适电路保护器件并不困难，但确实需要费一番思考。如果电气和电子设备在设计中采用了规格制定得偏松的电路保护器件，则设备将极易因功率冲击而遭到损坏并导致起火的灾难性后果，反之，如果采用规格制定得偏严的电路保护器件，将会引起令人生厌的频繁跳闸现象。目前的断路器主要有热断路器、磁断路器 确定针对某项具体应用的合适电路保护器件并不困难，但确实需要费一番思考。如果电气和电子设备在设计中采用了规格制定得偏松的电路保护器件，则设备将极易因功率冲击而遭到损坏并导致起火的灾难性后果，反之，如果采用规格制定得偏严的电路保护器件，将会引起令人生厌的频繁跳闸现象。 目前的断路器主要有热断路器、磁断路器和通地漏泄断路器等几种。在选择断路器时，设计师不仅需要考虑以下的电路特性，还应当考虑包括断路器的安装位置以及外壳尺寸方面的限制条件： 施加的额定交流或直流电压 单相、多相和极点数目 适用的国家电气标准和安全管理机构标准 短路分断能力 热断路器 热断路器采用一个与电路串联的双金属片。电流在过载期间产生的热量会使双金属片变形，从而使断路器跳闸。与保险丝相比，热保护器有一个显著的优点，就是在跳闸后能够重新复位。它们还可以用作被保护设备的电源接通/关断开关。 随着温度的升高，热断路器的跳闸速度加快，并常常会在较低的电流电平下发生跳闸。当断路器和系统暴露于同一热源时，这一特性往往很有用处。 在这种情况下，保护电路能够跟踪设备在更高的温度下对于增强配线保护的需求。如果一个热断路器安装在与被保护设备分离的环境下，则变化的环境温度所造成的影响可以由一个补偿型热双金属片进行校正。例如，位于飞机座舱外面的断路器是温度补偿型的，这样其跳闸特性不会随飞行中常见的温度波动而发生变化。 此外，由于热断路器内部固有的闩锁机理，使其对冲击和振动极不敏感。目前，有些高性能的电路保护器件提供了专门针对极大冲击和振动环境的断路器。 需要进行热电路保护的应用包括家用电器、交通、船舶、配电盘、医疗设备、视听设备、电源和运动器械等。 磁断路器 磁断路器为大多数设计问题提供了精度和可靠性较高的成本效益型解决方案。 磁断路器的过流检测机理是只对被保护电路里的电流变化做出响应，由于其电流感应螺线管受环境温度变化的影响不大，因此磁断路器具有温度稳定性，不会像热断路器那样明显地受到环境温度变化的影响。 磁断路器没有预热阶段，因此不会减缓断路器对过载的响应速度，从过载结束到其复位之前没有冷却期。 可以从四个独立的方面对磁断路器的特性进行有针对性的调整：断路器所需的电路；跳闸点（以安培计）；延迟时间（以秒计）和浪涌处理能力。对这些因素所做的调整对断路器短路分断能力的影响极小。 一般而言，目前有三种跳闸时间延迟曲线各不相同的磁断路器可供选择：慢速、中速和快速。当对级联电路和判别电路中的断路器进行匹配时，这些可供选择的曲线为设计师提供了很高的设计灵活性。 此外，对于常常需要承受巨大涌入电流的设备，还可以选择具备特殊涌入结构的磁断路器。但是，当设备位置不稳定时，由于磁断路器的跳闸次数会因螺线管的运动受重力的影响而发生变化，此时热断路器或许是一个比较好的选择。 磁断路器的应用领域涵盖了很多市场，比如电信、船舶、电器、工业自动化和控制以及医疗设备。 通地漏泄保护器 通地漏泄保护器（如Carling公司的SmartGuard系列）的工作方式与磁断路器相同，能够提供用户定制的过载和短路保护级。此外，它们采用创新电子技术进行检测并避免通地漏泄。 除了少量漏泄外，返回电源的电流与从电源流出的电流数值相等。如果经过通地漏泄保护器后，电源流出和返回的电流值之差超过了漏泄灵敏度的设定值，则保护器将跳闸，且LED指示灯点亮，向操作人员发出提示，从而具备了“智能化”的特点。 作者：索肯和平2007-9-18 10:01 回复此发言 2断路器的种类与选择 LED指示灯清楚地显示了由于通地漏泄所导致的跳闸。这种保护有助于避免严重的设备损坏和火灾。其应用包括电阻和阻抗加热系统、电信、剧场照明、船舶控制台、办公设备、医疗设备、工业自动化和控制以及UPS系统。 需要考虑的一些次要因素 在选择断路器时，我们不仅要关注断路器的延迟曲线等主要指标，还应重视它的很多次要功能，这些常容易被忽略的性能不仅能为一个良好的设计锦上添花，而且还能帮助工程师们为其应用设计精密的保护电路。 目前市面上有许多配备了各种可选功能的断路器，这些功能对于电路保护设计很有帮助。下面列出的是一些较为常见的功能。 辅助接点（辅助开关）：它们是与主接点电隔离的接点，适用于报警和程序开关。辅助接点可用于向操作人员或控制系统告警，发出警报，或在重要应用中接通备用电源。 传动：传动器类型的选择不仅是出于美观的考虑。具有开关速度是通/断开关两倍的传动摇杆开关的断路器能够节约成本和电路板空间。推挽式传动器在遇到突发事件时最为稳定。 分流端子：传统断路器被认为是“串联跳闸”的，这是因为接点、电流感应元件和负载都是串联的。分流端子从主电路分出支路，这样可将次级负载接入。如果初级负载发生了短路或过载，断路器将跳闸并切断两个负载的电源。 与辅助接点不同，分流端子是接到位于开关接点和电流感应元件之间的断路器载流通路的，这意味着第二个负载不受过载或短路保护。可以采用一个独立的断路器来保护次级电路，否则该电路只可用于具有内置保护电路的设备。 复式控制（遥控跳闸或继电器跳闸）：复式控制断路器将两个彼此电隔离的感应元件组合起来以实现多项功能。例如，复式控制断路器可利用遥控传动器或感应器来进行传统的过流保护以及电路断接。遥控跳闸是复式控制的一个例子，通常被称为“继电器跳闸”。 低压跳闸：这是断路器中一个独立的电压敏感元件，如果电压降到预定值以下，它将使主接点开路。具有低电压跳闸的开关断路器被广泛用于有线连接电器的通/断控制。安全管理部门要求这些电器在发生掉电时必须切断电源，以避免电源恢复时电器突然重新启动的危险。 自动跳闸：一个自动跳闸的断路器在故障期间不会一直保持闭合因为开关装置不会因强行保持传动器接通而失效。在一个完全自动跳闸的设计中，当传动器被保持在“接通”位置时，主接点在发生故障之后将始终保持开路。一些被称为“循环自动跳闸”的断路器在故障期间不能强行保持接通状态，但如果传动器一直处在“接通”的位置，则它们将周期性地接通和断开。如果断路器安装在容易够得着的地方（即未封闭），则应采用自动跳闸断路器。 自动复位：对于断路器不易够着的应用来说，在冷却期后自动复位的断路器是一个良好的选择。此时若指定使用可自动再起动的设备，则发生危险的可能性很大。 总断路器怎么选择应该以所有分路开关电流加起来计算，因为即使每个分路开关额定电流都大于该分路所带负荷电流，这也是正常的，你不可能用一个1A的开关去带一个1A的电炉，开关额定电流一般都是大于负荷的，这样一般出于两种考虑：1、负荷的额定电流可能发生变化，当较长时间运用后，由于老化等原因，其电流会增大，2、该分路可能之后还要再多接别的用电设备。再说，如果总开关按照所有负荷电流和来选用，当其中一个分路故障形成很大的短路电流而该分路开关拒动的话，总开关会跳闸，所以总开关建议选用容量大一些的。低压断路器的选择和应用低压断路器用途广泛，它不仅用于主干线、支路、电路末端等作线路（电缆、电线）及电气设备的不频繁合、分和过载、短路、欠电压等故障的保护，还应用于各种负载，如照明回路、电热回路、电动机回路、可控硅整流回路、电容器回路等的单独使用和保护。负载的性质不同，选用断路器的额定电流和保护特性也有差异。 电灯（白炽灯）、电热器回路这些回路基本上是电阻负载，选用的是小型断路器（）。断路器的额定电流理论上是（为断路器额定电流，为线路或电气设备的额定电流）。若取，可能发生误动作，所以国际上很多国家将用于白炽灯、电热回路的断路器选为（）。白炽灯和电热回路在通电的瞬间都可能产生闪流（由冷态电阻逐渐形成热态电阻的过程），最大闪流可达，故在选用小型断路器时应选用型（瞬动电流整定值倍）。 高压汞灯、钠灯、金属卤化灯等的回路 小型断路器的（）水银灯等的特点是电流的畸变率（系数）达，起动时，因镇流器电感因素，将产生冲击电流，但起动的时间也较长。为此，水银灯等的保护用断路器，其瞬动电流应选用型。电动机回路作为电动机回路直接保护的断路器可采用电动机保护型断路器，它的过载保护有、（可返回特性），短路瞬动为。这种断路器的额定电流（为电动机的额定电流）。如果无法找到电动机保护型断路器，也可使用一般配电保护型断路器，但这种配电型断路器仅能作电动机的短路保护（线路的过载保护采用热继电器）。由于这种配电型断路器无躲过电动机起动电流的可返回特性，为了避免电动机起动时断路器动作（包括电动机采用起动器等，在起动、运转瞬间的过渡性冲击电流），所以它的额定电流取得较高。日本有关标准（包括一些公司的产品样本介绍）规定：当电动机额定电流时，断路器的额定电流，当时，而瞬动电流仍取（倘额定电流不放大，则瞬动电流必须大于），断路器的额定短路分断能力电动机的短路电流。 电容器回路国际电工委员会和德国标准都规定，电容器单元必须长期在这样的电流下工作，即：它的有效值不会超过在正弦电压和额定频率时流过电流的倍，对于大多数使用场合中的电容器单元可不采用过载保护，它可使上一级电网通过滤波回路进一步消除谐波。对于短路保护，最普遍的是采用熔断器（此时熔断器的额定电流应是电容器额定电流的倍），也有很多使用电容器的地方，它的短路保护选择塑料外壳式断路器（）。电容器的保护开关（熔断器、断路器）必须符合以下三条要求。（）应能承受电容器产生的涌流；（）保护开关、电器应有不重燃性；（）熔断器或断路器的短路分断能力应大于电容器的短路故障电流。电容器合闸投入运行时，由于端电压不能发生突变（由零变到额定电压），其情况有如短路，因此有较高的频率和较大幅值的浪涌电流（涌流）。单个电容器的涌流峰值按公式（）计算 （） 式中：-涌流峰值；-电容器安装处的短路容量，；-电容器的无功功率，；-电容器电流，。为了抑制电容器开断时的过电压和合闸涌流，集中补偿的电容器一般是装切合电阻的。要求加装切合电阻后，将降下来。加装切合电阻后，涌流（峰值）可降到，有效值为，因选用的断路器额定电流（），对断路器来说 假如它的瞬动电流整定值为 则完全可以躲过电容器的峰值电流。当、和可知时，可以求出值，由值可以算出电容器的短路电流。用塑料外壳式断路器作电容器回路保护时，断路器的额定电流较常见的是；断路器的额定工作电压应电容器的工作电压。表为推荐的电容器保护用塑料外壳式断路器规格和二者的主要参数。 焊接机（点焊机、电弧焊机）回路交流电弧焊机、钢板点焊机、储能点焊机等焊接机的工作电流是间断的、脉冲的，因此选用断路器时，必须进行计算才能确定。设点焊机（电弧焊机）的最大工作电流为，由于是间断工作，某一时刻，热等效等值电流为：（） （） 式中：-焊接时间，-休息时间（间歇时间）点焊周期，称为使用率。（例：设， ，则）工作电流所引起的发热是按一齿形波规律的。实践告诉我们，使用率越小，热平均温度与最高温度的差就越大。但是在大部分时间内热等效连续电流超过热平均温度的电流，为了防止断路器的过载长延时脱扣器误动作，一般选择断路器的额定电流时，（）。由上例可得 断路器的额定电流可取。对于大多数而言 规律性间断工作的焊接机的使用率取。同类型的多台焊接机，它们各自的最大工作电流为，大致相同，设共有台，则：平衡接于三相时，总干线的断路器额定电流表为不同参数的焊接机选用的断路器规格。焊接机 特别是电弧焊机，起动瞬间电弧被短路而尚未引弧，因此电阻很小，电流很大，电焊变压器一次侧（原边）可能有倍的额定电流。随着电弧的引燃和稳定，电阻及电流也逐渐稳定，这种现象称为过渡性闪流。由于使用焊接机时要频频发生过渡性闪流，当采用瞬动整定电流为（）的小型断路器（）或瞬动整定值为的塑壳式断路器作保护时，常会在此过渡性闪流下产生误动作。对于断路器的瞬动电流整定值，国外推荐按公式（）计算而求得。 （） 式中：-焊接机容量，；-线电压，；-过渡性闪流与额定电流之比（的范围为）；-断路器瞬时脱扣电流，。式（）可作用户选择时的参考。多台焊接机同时产生过渡性闪流的情况很少，但二台焊接机有可能相隔很短的时间起动，因此按式（）计算的再乘一个安全系数。应该说明，断路器是安装在电焊变压器的一次侧（原边）的。 可控硅整流回路可控硅整流回路的交流侧安装断路器。断路器的额定电流（为整流设备的额定电流），三相全波整流，变压器一次侧的畸变率为，因此不宜选用全电磁型（油杯式）断路器，只能选择开断速度快，全分断时间短的热动-电磁型塑壳式断路器。 变流器回路电压源逆变器和电流源逆变器，用于按正弦交流电压设计的恒速电动机，根据负载的要求，调节电动机的转速实现节能。对变流器回路，断路器的额定电流为（）。变流器回路的输入电流的畸变率达，高次谐波占有率很大，应采用热动-电磁型塑料外壳式断路器。 变压器一次回路这里说的是低压变压器，即高压（原边即一次侧）电压不高于。断路器的额定电流（）（为变压器一次侧额定电流）。此种回路的特点是变压器励磁冲击电流为额定电流的倍。所选的是专门针对变压器保护要求的特殊塑壳式断路器。电机的配线，断路器，热继电器地选择三相二百二电机，千瓦三点五安培。常用三百八电机，一个千瓦两安培。低压六百六电机，千瓦一点二安培。高压三千伏电机，四个千瓦一安培。高压六千伏电机，八个千瓦一安培。一台三相电机，除知道其额定电压以外，还必须知道其额定功率及额定电流，比如：一台三相异步电机，7.5KW，4极（常用一般有2、4、6级，级数不一样，其额定电流也有区别），其额定电路约为15A 。 1、断路器：一般选用