理论知识 小型断路器基本理论

1、小型断路器基本理论Building a New Electric World施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.012断路器的定义及符号 能够接通、承载、分断正常电路条件下的电流 在规定的非正常条件下（如短路电流）也能接通、承载一定时间和分断电流的一种机械开关电器施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学 FLVDCY 2013.013带电导体部分 静触头 合金制成的静触头可提高使用寿命，并且保证在通断操作中和短路时损耗最小。 动触头 表面镀银，提高导电能力。 条状线辫 连接 隧道端子 压板提升式端子iC65端子双金属片条状线辫动触头瞬时脱扣器负荷侧端子施耐

2、德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.015断路器接线端子:隧道式端子 & 双端子结构 隧道式 (法标影响)Connection = 1 hole for cable and/or comb-busbar双端子结构(德标影响) Connection = 1 hole for cable and 1 for comb-busbar CableComb - busbar施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.017接通和分断 每次接通和断开负荷时都会产生电弧 机械寿命可用于检验内部部件包括断开和闭合操作的可靠性图1图2动触头

3、电弧静触头接通断开0-CO 顺序 IEC 60947-2施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.018快速闭合技术 快速闭合可以使相线和中性线同时接通 (相线接通间隙2 ms) C120, iC65系列具有快速闭合功能 过载时快速闭合，触点不易粘连 闭合的速度与操作人员无关 问题：中性线在相线接通后接通 (或中性线毁坏)时，某些负载的电压会高于其正常值而损坏。图1Z1Z2U1U2施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.019旁路技术的应用当直接分断存在困难时,使用“旁路” 技术保护断路器的灵敏部件。瞬时脱扣时,“旁路” 技术用

4、于保护断路器的灵敏部件招弧角招弧角iC65C120 施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.0110Top terminal : connection上端子：接线Thermal, Bimetal strip : overload tripping双金属带 过载保护Moving contact :overcurrent breaking移动触点：过载电量保护Magnetic, coil : short-circuit tripping磁线圈：短路脱扣Bottom terminal : connection下端子：接线Arc chute : short-circu

5、it breaking电弧隔板：短路保护Locking clip : DIN installation锁定槽：Din 导轨安装toggle : on / off switching upon user s request操作手柄：开/关 根据用户需求小型断路器-功能型施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.0126过载保护 校准同样大小的双金属片通过校准螺丝或将线辫放置在双金属片的不同位置用于设置不同的断路器额定值不同技术应用于不同的电流等级：过载保护必须保证一定的耐受水平举例: IEC 60898, 当 I = 1.45 In 时必须 脱扣。“ 直接加热”

6、标准额定值“ 不直接加热”(使用加热器)低额定值 ( 63 A校准螺丝施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学 FLVDCY 2013.0127热脱扣曲线 图例 In = 额定电流 Ind = 不脱扣电流 Id = 脱扣电流脱扣不脱扣双金属片毁坏精度t (s)I/InInIndId施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.0128过载保护脱扣范围 IEC60898 Ind = 1.13In1小时 Id = 1.45In 1小时 IEC 60947-2 Ind= 1.05In 1小时(63 A以下) Id = 1.30In 1小时 脱扣曲线 依据校准温度 30o

7、C,IEC 60898 40o C,IEC 60947-2 或制造商给出的校准温度施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.0129温度降容 温度降容 我们的断路器没有温度补偿 如果环境温度与基准温度不同：要求降容使用Comments slide 29由于各极的机械连锁可使多极同时脱扣弯曲40Co脱扣曲线60Co脱扣曲线冷热增大断路器额定值C65N 25 A校准温度= 30Co环境温度= 30Co最大负载 = 20 A壳体内温度 = 60Co降容 = 最大负载17 A在20 A 时有脱扣的危险壳体内温度= 60Co最大负载 = 20.7 A不必要的脱扣危险C65

8、N - 20 AC65N - 20 A举例:负载负载负载施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.0130短路保护螺线管原理电流会在绕组周围产生磁场，电流流过绕组时 “1” 和 “2” 互相吸引弹簧调整 “1” 和 “2”的距离使它们分开，短路出现时除外；有两种可能 当 Isc 低时 (10 In)，活柱移动很小的距离使机构离开触头。 当 Isc 高时 (3000 A)，活柱在机构运动前触发动触头 。为了有效的熄灭电弧，电弧必须提前被检测到 ( 1ms) 触点必须快速分离 必须得到一个高的电弧电压 “旁路”技术的使用可以“保护”断路器的灵敏零件（双金属片磁元件）

9、机械连接脱扣曲柄活柱12弹簧静触头动触头施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.0131磁脱扣曲线 瞬时脱扣曲线图例:Ind = 不脱扣电流Id = 脱扣电流螺线的损坏脱扣不脱扣t (s)I/InInd Id施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学 FLVDCY 2013.0132短路保护磁脱扣范围 频率会影响瞬时脱扣范围（参见低压产品目录） iC65 为系数1.48 C120为系数1.40 温度不影响瞬时脱扣范围IEC60947-2EN 60-898/IEC60 898标准可整定误差+/-20% B = 3 - 5 InC = 5 - 10 InD = 10

10、 - 20 InMerlin Gerin Z =磁整定3 InB = 3 - 5 In的选择(2.4 - 3.6 In)B =磁整定4In(3.2 - 4.8 In)C =磁整定8.5 InC = 5 - 10 In(7 - 10 In)D =磁整定12 In(10 - 14 In)D = 10 - 14 InK =磁整定12 In(10 - 14 In)施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.0133各种脱扣曲线说明IEC60947-2EN 60-898/IEC60 898标准可整定误差+/-20% B = 3 - 5 InC = 5 - 10 InD =

11、10 - 20 InSchneider Z =磁整定3 InB = 3 - 5 In的选择(2.4 - 3.6 In)B =磁整定4In(3.2 - 4.8 In)C =磁整定8.5 InC = 5 - 10 In(7 - 10 In)D =磁整定12 In(10 - 14 In)D = 10 - 14 InK =磁整定12 In(10 - 14 In)施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.0134分断能力 分断能力不同参数有关 IEC 60947-2 Icu(O-CO)：极限分断能力 Ics(O-CO-CO)：使用分断能力 = K * Icu 对于C120

12、H Ics = 75 % Icu IEC 60898 Icn (O-CO)= 额定分断能力(方框中的值) Ics (O-CO-CO) =使用分断能力 = K * Icn K值由标准决定。 举例: iC65N - 1p - 32A - 230 V IEC 60898:6kA IEC 60947-2:10kA施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.0135限流能力限流技术用于尽可能快的分断电路，以限制断路器和电缆中的热应力。S mm21,52,5461016253550PVCCu2,97 1048,26 1042,12 1054,76 1051,32 1063,4

13、 1068,26 1061,62 1073,3107AI5,41 1051,39 1063,38 10 66,64 1061,35107PRCCu4,10 1041,39 1052,92 1056,56 1051,821064,69 1061,39 1072,23 1074,56 107AI7,52 1051,93 1064,70 1069,23 106188107电缆最大允许热应力表 (参见低压产品目录)允许的热应力单位为 A2SIsc = 22 kA rms 240 VNG125H - 1p - 32 A 240 VCSA = 6 mm2Cu - PVC允许的最大热应力= 4.76 105

14、A2s预期热应力 = 4.8 105A2S最大预期故障最大热应力 = 4.76 105A2s限制的热应力 = 0.45 105A2s31 kA=1.4 x 2222 kA rmscable 9.7 kA7.5 kA4.76 105A2skt (s)施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.0136限流曲线限流曲线(参见低压产品目录-技术文件第5.3.3章节)?数据按照电压和极数的不同给出举例 (400/415 V)EN 60 898 定义限流等级热应力限制曲线63 A40 A25 A10 A6 A图例:item 1: C65aitem 2: C65Nitem 3

15、: C65H-C65L =12.5 mm固体异物进入）；客户在安装和使用产品时应考虑其环境要求。?该产品的接线组件被腐蚀导致产品不能导通注意事项：产品在安装使用过程中必须防止液体流入产品内部,以免产品零件被腐蚀。施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.0154断路器（常见故障四）-产品不导通 产品不导通的常见原因?螺丝未拧紧，导致产品不导通注意事项：客户拼装扭力按国家标准执行，不同的导线截面积对扭力要求不同。?机械组件定位柱断裂注意事项：客户拼装时应按照说明书安装，将漏电部分的定位柱插入MCB的相应位置严禁未装入就野蛮操作。施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂

16、教学课堂教学 FLVDCY 2013.0155断路器（常见故障五）-由于接线不当造成产品接线端子烧毁 常见客户应用过程中出现的错误 正确接线方法施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.0156断路器（常见故障六）-螺丝滑牙 常见客户应用过程中出现的错误用力过度，螺钉拧歪用力过度，接线夹断裂注意事项：用户在接线时应尽量避免接线螺钉过量旋出接线夹或用力过度，以免产生接线夹组件被损坏而造成无法接线。施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.0157断路器（常见故障六）-螺丝滑牙 如何检测产品是否滑牙接线螺丝滑牙多为用户在进行接线操作时

17、过量旋出接线螺钉后，接线螺钉再无法正常回复到接线夹内造成的现象。螺丝滑牙产品从外观可见接线螺钉已发生倾斜，您可依据接线螺钉的倾斜度判断接线螺钉是否已发生滑牙现象。提示：1.接线夹组件在设计时已预留出夹线空间（如图所示），用户在接线时无需旋出接线螺钉。2.注意接线改锥应与操作面保持垂直，按产品接线扭力要求顺时针旋紧接线螺钉即可。施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.0158漏电保护器（常见故障一）-断路器与漏电拼装 不当步骤：1.拼装时C65断路器手柄应处于断开位置；2.取下所拼装的C65断路器右侧的方形贴盖；3.撕去漏电附件上黄色标签；4.拼装时按紧黄色锁扣

18、；5.拼装后按下黄色锁扣，拧紧左侧C65断路器下端的接线螺钉，拧紧扭力1A32A：2.0NM；40A63A:3.5NM。施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.0159漏电保护器（常见故障二）-产品闭合故障 常见情况故障表现故障分析故障原因客户投诉内容产品两侧的贴盖表面有孔、折损痕迹或内侧有杂质贴盖被损坏不合闸；推不上；手柄滑扣；脱扣失灵贴盖，接线处壳体被破损产品外壳被损坏不合闸；推不上；手柄滑扣；脱扣失灵贴盖被撬起并粘有异物后，重又贴在产品上产品外壳被损坏不合闸；推不上；手柄滑扣；脱扣失灵 多极产品极间相互位置已错位因外力造成极间错位脱扣失灵上端口热调螺钉处

19、壳体被挤压，热调螺钉受损壳体被损坏致使热脱扣装置被挤压变形合不上；手柄滑扣多极手柄或手柄连接处有胶状物粘连手柄粘连或产品内渗入胶水推不上；脱扣失灵 多极手柄或手柄连接处壳体有突起状损坏突起状的壳体阻碍手柄的正常运动推不上；脱扣失灵；合不上闸 产品外壳损坏产品产品内部脱扣组件损坏产品外壳被损坏合不上闸 产品被开铆产品内部零件被破坏合不上闸闭合故障施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.0160漏电保护器（常见故障二）-产品闭合故障 产品闭合故障常见原因诊断产品贴盖被折损注意事项：客户在使用产品时，若产品不配合附件使用则不能去处贴盖，且贴盖不能受外力变形贴盖内侧粘

20、有工程类异物注意事项：产品两侧贴盖不可任意掀开：贴盖内侧的粘胶可能粘上异物后又 重新贴到产品上，异物阻碍产品内部脱扣。施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.0161漏电保护器（常见故障三）-无法合闸/误动作 安装使用原因选型问题： 三相负载不平衡，应选用4极RCD，原则是：不能选择RCD极数少于供电线路的极数接地方式问题：漏电保护器后面的N线，不能重复接地，三相负载不平衡时，就可能有部分工作电流通过重复接地分流进入大地而造成漏电保护器误动作，其重复接地只能位于电源端。照明与动力共用线路里安装RCD时，有时错误地把单相负载的N线接到不经RCD的N线上，这样无论

21、三相负载还是单相负载的投入使用，都会使RCD动作。 在相邻的动力与照明的线路末端，中性线如果就近相接，则有可能破坏RCD的电流平衡而使RCD动作。施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.0162漏电保护器（常见故障三）-无法合闸/误动作电源质量/负载问题 对应某些型号的变频器，由于其严重影响了电源质量，电流畸变较为严重，引起RCD误动作。对地电容及绝缘电阻 由于线路存在对地静电电容和对地绝缘电阻，其值不仅与导线的种类使用环境有关，且与负载侧导线的长度有很大的关系；当导线越长，对地静电电容和绝缘电阻的漏电电流越大；当超过RCD的额定动作电流时，就会动作。电动机等

22、负载的数量多、容量大电机带电部分和金属外壳存在对地静电电容，对地绝缘电阻，且有漏电流流过，可适当考虑分组安装RCD。水银灯、荧光灯、钠灯等照明回路导线越长，对地电容越大，则对地电容的充电电流越大。镇流器引起的高频电流谐波容易引起RCD误动作。不平衡负载中性线谐波较大。施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.0163漏电保护器（常见故障三）-无法合闸/误动作措施：减少每个回路中灯的数量 镇流器与灯具之间的导线尽量短 镇流器不能使用自偶式镇流器，一、二次侧应采取良好的绝缘措施施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.0164漏电保护

23、器（常见故障三）-无法合闸/误动作产品本身问题潮湿问题电子类产品都存在抗潮能力不强的问题。FD产品按III类使用环境设计，适用与微有凝露的情况，如环境过于潮湿，有可能造成电子式产品电子线路板上泄漏电流产生，引起产品无法合闸。产品机械故障由于制造或某些零件原因，或者使用、运输过程等方面的影响，引起产品机械部分不能正常合闸。抗电磁干扰性能此类30mA产品为较灵敏的设备，标准规定，移动式步话设备应在灵敏设备1米以外使用，即1米为其安全距离。尤其是当线路中本身就存在一些漏电流的情况下（小于其额定工作电流），一旦有电磁干扰，极易引起RCD的误动作。这种影响对电子式产品更为明显。施耐德电气大学中国学习与发

24、展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.0165漏电保护器（常见故障四）-不动作 安装使用原因线路 反向接线：正常接线方式为上进线下出线。若将线路的接线方式改为下进线上出线，容易引起某些电子式产品的电子线路板的烧损或损坏，最终导致产品失去功能，不能动作。建议顾客按照正常接线方式安装。 电压问题：对电子式漏电产品其工作电压与电源电压密切相关，应严格按照产品的额定电压选用和安装。严禁将额定使用电压为220V的漏电产品用于380V的线路上，否则产品将无法工作；当线路电压低于176V（1P+N/2P）320V(3P，4P)，试验按钮不能正常工作，但产品漏电功能正常。当线路电压低于50V或缺相时

25、，不能保证电子式漏电产品正常工作，尽管有触电危险。电磁式产品试验电路的电压要求与电子式相同。干扰/雷击 在强磁场作用下有可能会干扰磁芯的工作特性，引起RCD拒动。产品经过雷击以后，有可能损坏了某些电子元器件，失去漏电功能。施耐德电气大学中国学习与发展学院课堂教学课堂教学 FLVDCY 2013.0166漏电保护器（常见故障五）-端子烧熔 现象由于各种原因导致的接线端局部发热，氧化，进而增大接触电阻，从而加剧了局部发热和氧化进程，最终使端子发红，壳体开始融化，燃烧，严重的还可导致相间短路，出现明火，甚至发生爆炸。 安装使用原因接线不紧：对多股硬绞线建议采用接线卡（接线夹）连接方式，以避免各股之间的应力释放导致接线松动；对间歇性的负载应定期对接线的可靠性进行检查；一个端子内不要同时装入无接线卡的预卡紧的不同线径的导线；已严重磨损的螺丝刀容易产生虚接的故障；导线接在接线夹和壳体之间；接线错误：导线绝缘层夹入接线端子内，一方面有可