断路器工作原理

断路器又叫空气开关 是一种很基本的低压电器 断路器具有过载 短路和 欠电压保护功能 能保护线路和电源的能力 它可用来分配电能 不频繁地启 动异步电动机 对电源线路及电动机等实行保护 当它们发生严重的过载或者 短路及欠压等故障时能自动切断电路 其功能相当于熔断器式开关与过欠热继 电器等的组合 而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件 所以获得了广 泛的应用 一旦房屋配线中的电流流量过大 这种简单的电路装置就会切断电 源 直至故障被排除 如果没有断路器 或其替代品 保险丝 家庭用电 就会非常不方便 原因在于 仅仅是线路问题和设备故障就可能会造成火灾和 其他事故 断路器分为万能式断路器和塑料外壳式断路器两大类 目前我国万能式断路 器主要生产有 DWl5 DWl6 DWl7 ME DW45 等系列 塑壳断路器主要生 产有 DZ20 CMl TM30 等系列 断路器类型及其工作原理 断路器类型及其工作原理 基本型 最简单的电路保护装置是保险丝 保险丝只是一根很细的导线 加上一个保 护套之后接入电路 电路闭合后 所有电流必须流经保险丝 保险丝处的电 流与同一电路上其他各点的电流相同 设计这种保险丝 是为了让它在温度达 到某一水平时能够熔断 烧毁保险丝可以造成开路 从而防止过量电流破坏房 屋配线 保险丝的问题是 它只能发挥一次作用 每当保险丝被烧断后 就必须换一 个新的 断路器能起到与保险丝相同的作用 却可以反复使用 只要电流达到 危险水平 它就能立刻造成开路 基本型工作原理 基本型工作原理 电路中的火线与开关两端相连 当开关置于接通状态时 电流从底部终端 流出 依次流经电磁体 移动接触器 静态接触器 最终从顶部终端流出 电流能磁化电磁体 电磁体产生的磁力随电流的增强而增强 如果电流降低 磁力也会减弱 当电流跃升到危险水平时 电磁体会产生足够大的磁力 以拉 动一根与开关联动装置相连的金属杆 这会使移动接触器倾斜并离开静态接触 器 继而切断电路 电流也就中断了 双金属条设计依据的是相同的原理 区别在于这里无需给电磁体能量 而是 让金属条在高电流下自行弯曲 继而启动联动装置 还有些断路器靠填充易爆 物来移置开关 当电流超过某一水平时 就会点燃易爆材料 继而驱动活塞打 开开关 增强型 增强型 更先进的断路器摒弃了简单的电气设备 转而使用电子器件 半导体设备 来监测电流水平 接地故障断路器 GFCI 是一种新型断路器 这种断路器 不仅能预防房屋配线损毁 而其能保护人免遭电击 增强型工作原理 增强型工作原理 GFCI 会不断监测电路中零线和火线上的电流 一切正常时 两条线上的 电流应当完全相同 一旦火线直接接地 例如有人不慎触碰火线 火线上的 电流会突然猛增 而零线则不会 GFCI 在检测到这种情况后会立即切断电路 以防止触电伤亡事故 由于 GFCI 无需等到电流上升到危险水平就能采取行动 因而其反应速度要比传统断路器快得多 断路器的保护及选择要点 断路器的保护及选择要点 额定电流在 600A 以下 且短路电流不大时 可选用塑壳断路器 额定电流 较大 短路电流亦较大时 应选用万能式断路器 一般选用原则为 1 断路器额定电流 负载工作电流 2 断路器额定电压 电源和负载的额定电压 3 断路器脱扣器额定电流 负载工作电流 4 断路器极限通断能力 电路最大短路电流 5 线路末端单相对地短路电流 断路器瞬时 或短路时 脱扣器整定电流 1 25 6 断路器欠电压脱扣器额定电压 线路额定电压 四极塑料外壳式断路器有六种型式 四极塑料外壳式断路器有六种型式 1 断路器的 N 极不带过电流脱扣器 N 极与其他三个相线极一起合分电路 2 断路器的 N 极不带过电流脱扣器 N 极始终接通 不与其他三个相线极一起 断开 3 断路器 N 极带过电流脱扣器 N 极与其他三个相线极一起合分电路 4 断路器的 N 极带过电流脱扣器 N 极始终接通 不与其他三个相线极一起断 开 5 断路器的 N 极装设中性线断线保护器 N 极与其他三个相线极一起合分电路 6 断路器的 N 极装设中性线断线保护器 N 极始终接通 不与其他三个相线极 一起断开 注意事项注意事项 漏电保护器必须要求有极高的灵敏性 所以一定要选用大牌子的才安全 比 如西门子的就不错 因为它们对线路的检测非常精密 灵敏 在 0 1 秒甚至更 短的时间内就可以检测到异常 并在电流强度和时间尚未达到伤害程度前 就 立即跳闸 切断电源主回路 充分保证了人身安全 而如果使用质量不过关的 杂牌子 或老旧不堪的 哪怕只晚了 1 秒甚至 0 5 秒 但是对人体的伤害也是 致命的 生命安全 必须警惕 下一章我们来讲控制与保护开关中代替的接触 器 欲了解断路器 不妨先了解一下家用电路的工作原理 电气属性主要由三个参量来界定 电压 电流 电阻 电压是推动电荷移动的 压力 电流是电荷之 流 即电荷流过导体的速 率 可在任一定点测量 导体对电流具有一定程度的阻碍作用 称为电阻 阻 值的大小由导体的材料和尺寸所决定 电压 电流和电阻这三者是相互关联的 改变其中一个另两个也会发生 改变 电流等于电压除以电阻 一般记作 I v r 我们可以直观地想到 如果 增大驱动电荷的电压或是降低电阻 电流就会增大 如果降低电压或增大电阻 电流就会减小 所有这些又是如何来到您家中的呢 配电网把电流从发电厂输送到您的家中 在家用电路内 电荷会在大电路 中流动 大电路又由很多小电路组成 电路的一端是火线 与发电厂相连 另 一端称为零线 与地面相连 由于火线与高电位相连 而零线则连往零电位 地面 电路两端就产生了电压 只要电路闭合 电荷就会流动 这样的 电流称为交变电流 因为它能迅速地改变方向 断路器设计 基本型基本型 最简单的电路保护装置是保险丝 保险丝只是一根很细的导线 加上一个 保护套之后接入电路 电路闭合后 所有电流必须流经保险丝 保险丝处的 电流与同一电路上其他各点的电流相同 设计这种保险丝 是为了让它在温度 达到某一水平时能够熔断 烧毁保险丝可以造成开路 从而防止过量电流破坏 房屋配线 保险丝的问题是 它只能发挥一次作用 每当保险丝被烧断后 就必须换 一个新的 断路器能起到与保险丝相同的作用 却可以反复使用 只要电流达 到危险水平 它就能立刻造成开路 电路中的火线与开关两端相连 当开关置于接通状态时 电流从底部终端 流出 依次流经电磁体 移动接触器 静态接触器 最终从顶部终端流出 电流能磁化电磁体 请查阅电磁体工作原理一文 了解具体原因 电磁 体产生的磁力随电流的增强而增强 如果电流降低 磁力也会减弱 当电流跃 升到危险水平时 电磁体会产生足够大的磁力 以拉动一根与开关联动装置相 连的金属杆 这会使移动接触器倾斜并离开静态接触器 继而切断电路 电流 也就中断了 点击断路器 观看打开开关的情形 双金属条设计依据的是相同的原理 区别在于这里无需给电磁体能量 而 是让金属条在高电流下自行弯曲 继而启动联动装置 还有些断路器靠填充易 爆物来移置开关 当电流超过某一水平时 就会点燃易爆材料 继而驱动活塞 打开开关 增强型增强型 更先进的断路器摒弃了简单的电气设备 转而使用电子器件 半导体设备 来监测电流水平 这些元件的精度要高得多 而且能更为迅速地切断电路 但 价格也要贵得多 因此 多数家庭仍使用传统电气断路器 接地故障断路器 GFCI 是一种新型断路器 这种断路器 不仅能预防房 屋配线损毁 而其能保护人免遭电击 GFCI 会不断监测电路中零线和火线上 的电流 一切正常时 两条线上的电流应当完全相同 一旦火线直接接地 例 如有人不慎触碰火线 火线上的电流会突然猛增 而零线则不会 GFCI 在 检测到这种情况后会立即切断电路 以防止触电伤亡事故 由于 GFCI 无需等 到电流上升到危险水平就能采取行动 因而其反应速度要比传统断路器快得多 房屋内的所有线路都应汇聚到中央断路器仪表板 或保险盒仪表板 仪 表板通常位于地下室 或在一个壁橱内 典型的中央仪表板大约有十二个断路 开关 它们连接着家庭电路中不同的支路 应当有一条支路能将客厅所有的电 源插座汇集起来 还应有一条支路专门负责一楼的照明工作 大型的家用电器 一般都使用专用电路 例如中央空调系统或电冰箱 配电网以恒定的电压输电 在美国是 120 或 240 伏 但每个家庭的电阻 却是不同的 因而电流也不尽相同 尽管灯泡及其他电器种类各异 但它们 都带有某个数值的电阻 也称为负载 正因为有了电阻的存在 电器才能工作 例如 灯泡里面的灯丝对电流有很强的阻碍作用 电荷为了克服电阻 就会发 热并使灯丝的温度升高 导致灯泡发光 在家用电路中 火线和零线绝不能直接相连 电路中的电荷总是要流经电 器 而电器起到了电阻的作用 这样 电器对电流的阻碍作用就限定了电路中 电荷的流量 电压和电阻恒定时 电流也是恒定的 设计家用电器时 应考 虑如何将电流维持在比较低的水平 以确保用电安全 如果某一时刻电路中的 电流过大 就会导致家用电器和房屋配线的温度升高 如达到危险水平 就有 可能导致火灾 这样可以确保电力系在绝大多数时间里 都能平稳地运行 但有些时候 出于某种原因 火线可