理论知识小型断路器基本理论课件

1、小型断路器基本理论Building a New Electric World小型断路器基本理论Building a New Electr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带电导体部分静触头 iC65端子双金属片条状线辫动触

2、头瞬时脱iC65断路器采用隧道式接线端子，在旋转（一字和十字通用）螺丝进行接线时，利用随接线端子一起提升的挡板，可防止操作人员将导线误插入接线端子的压板与外壳的间隙开孔中，确保接线的可靠性。 ABB采用压板提升式接线端子，容易出现误接线。C65N 采用隧道式接线端子，避免出现误接线。 隧道式接线端子iC65断路器采用隧道式接线端子，在旋转（一字和十字通用）螺断路器接线端子: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

3、and 1 for comb-busbar CableComb - busbar断路器接线端子:隧道式端子 & 双端子结构隧道式 (法标影电流流过时的热损耗EN 60898 标准给出了每极的最大热损耗值。每极上的热损耗 (参见低压目录和低压应用部分)下表给出了Acti 9 产品不同额定电流规格的功耗值，单位瓦特。结论:壳体内温度过高时热保护功能可能会误动作额定电流 (A)12345/61015/1620253238/40506380100125iDPN2,03,03,43,74,7iC65N/H2,32,52,42,43,02,02,62,93,03,54,64,56,0C120H1,22,0

4、2,22,63,34,24,35,07,08,612,0 表 2电流流过时的热损耗EN 60898 标准给出了每极的最大热损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动触头电弧静触头接通断开0-CO 顺序 IEC 60947-2接通和分断每次接通和断开负荷时都会产生电弧图 1图 2动触头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

5、。图 1Z1Z2U1U2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” 技术用于保护断路器的灵敏部件招弧角招弧角iC65C120 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Top 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 : shor

6、t-circuit tripping磁线圈：短路脱扣Bottom terminal : connection下端子：接线Arc chute : short-circuit 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 users request操作手柄：开/关 根据用户需求小型断路器-功能型Top terminal : connectionTher电网中，断路器的哪部分会产生以下几种不同的过载电量E41105IIGOverload过载Accidentals

7、hort circuit意外短路Prospectiveshort circuit可预计短路电网中，断路器的哪部分会产生以下几种不同的过载电量E4110In the network, what define the different types of overcurrent ?E41105IIGSource power电源Upstream Cable impedance 上进线阻抗Type of loads + size of downstream cables各类负载+下进线大小Downstream cables section + installation下进线+安装Overload过载A

8、ccidentalshort circuit意外短路Prospectiveshort circuit可预计短路In the network, what define thWhat define the different types of overcurrent . 如何区分不同的过载电量E41105IIGDownstream cables section + installation下进线+安装Overload过载What define the different type A bimetal strip is used: 使用双金属带 to protect the cable agains

9、t overloads 对线缆的保护 to avoid current exceeding cable heating withstand防止因过载而引起的线缆过热 C60Overload protection 过载保护Bimetal striptripping barOverload 过载 A bimetal strip is used: 使用双金Overload protection:过载保护thermal tripping device热脱扣装置Short-circuit protection :短路保护magnetic tripping device瞬间脱扣装置short-circui

10、t interrupting device短路脱扣装置Cable thermal withstand limit线路抗热系数Time / current tripping curve: 脱扣曲线Overload protection:过载保护thermThermal tripping curve 热脱扣曲线as per IEC / EN 60898 ( 8.6.1)NO TRIP 不脱扣time (sec)Current (I/ In)In100% TRIP 100%脱扣TOLERANCE 耐受程度1.45xIn1.13xInIn = rated current 额定电流3600/72002.

11、55xIn 60/1201Thermal tripping curve 热脱扣曲线aWhat define the different types of overcurrent . 如何区分不同的过载电量E41105IIGType of loads + size of downstream cables各类负载+下进线大小Accidentalshort circuit意外短路What define the different type A magnetic coil and moving contact are used: 使用电磁线圈和移动触点 to protect the cable ag

12、ainst short-circuits 防止短路保护线缆Short-circuit tripping device 短路脱扣装置magnetic coil电磁线圈Accidentalshort circuit意外短路Moving contact移动触点 A magnetic coil and moving cMagnetic tripping curve 磁脱扣曲线as per IEC / EN 60 898 ( 8.6.1)NO TRIP 不脱扣100% TRIP100% 脱扣TOLERANCE耐受程度In = rated current 额定电流time (sec)Current( I/

13、In)0.1 secMagnetic tripping curve 磁脱扣曲线BCDMagnetic threshold 磁阈值3 5 In5 - 10 In 10 - 20 In 10 - 14 In (Schneider)Applications应用Protection of generators, long cables, 对发电机、长线缆等的保护General applications: lighting,power outlets, 普通应用：照明、插座Protection of circuits with high current inrush: transformators, m

14、otors, 对强电流输入、变压器等的保护Selection of tripping “curve”: IEC 60898脱扣曲线的选择BCDMagnetic threshold 磁阈值3 5Selection of tripping “curve”: IEC 60947-2ZBCKMAMagnetic threshold 3 In +/- 20%4 In +/- 20%8 In +/- 20%12 In +/- 20%12 In +/- 20%ApplicationsSpecific electronic devices sensitive to peak currentsProtectio

15、n of generators, long cables, General applications: lighting,power outlets, High inrush current: transformers, Motors & startersSelection of tripping “curve”:What define the different types of overcurrent . 如何区分不同的过载电量E41105IIGSource power源电源Upstream Cable impedance下进线阻抗Prospectiveshort circuit可预计短路

16、What define the different typeBreaking capacities : real values 分断能力：实际价值630 kVA50 m120 sq. mm30 m35 sq.mm100 A800 A9 kA5 kA22 kABreaking capacities : real valSwitching off of Short-circuitsThe biggest challenge for MCB designers and manufacturersArc chuteArc Example : 16 Amp rated MCB6000 Amp break

17、ing capacitySituationCurrent (Amps)ActionNormal0 -16NoneOverload16 160Thermal tripAccidentalshort-circuit160 640Magnetic trip640 4500Contact repulsion+ magnetic tripProspectiveshort-circuit4500 - 6000Switching off of Short-circuitBreaking capacities : market valueBreaking capacities : market v过载保护校准

18、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” 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热脱扣曲线图例脱扣不脱扣双金属片精度t (s)I/InInI过载保护脱扣范围IEC60898Ind = 1.

19、13In 1小时Id = 1.45In 1小时IEC 60947-2Ind= 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30 C,IEC 6089840 C,IEC 60947-2 或制造商给出的校准温度过载保护脱扣范围IEC60898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40C脱扣曲线60C脱扣曲线冷热增大断路器额定值C65N 25 A校准温度= 30C环境温度= 30C最大负载 = 20 A壳体内温度 = 60C降容 = 最大负载 1

20、7 A在20 A 时有脱扣的危险壳体内温度= 60C最大负载 = 20.7 A不必要的脱扣危险C65N - 20 AC65N - 20 A举例 :负载负载负载温度降容温度降容Comments slide 29由于各极的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

21、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）机械连接脱扣曲柄活柱12弹簧静触头动触头短路保护螺线管原理机械连接脱扣曲柄活柱12弹簧静触头动触头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/InIndId磁脱扣曲线瞬时脱扣曲线图例 :Ind = 不脱扣电流Id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1.48C120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 - 1

22、0 InD = 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)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）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 =

23、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)各种脱扣曲线说明IEC60947-2EN 60-898/分断能力分断能力不同参数有关IEC 60947-2Icu(O-CO)：极限分断能力Ics(O-CO-CO)：使用分断能力 = K * Icu对于C120H Ics = 75 % IcuIE

24、C 60898Icn (O-CO)= 额定分断能力(方框中的值)Ics (O-CO-CO) =使用分断能力 = K * IcnK值由标准决定。举例: iC65N - 1p - 32A - 230 VIEC 60898:6kAIEC 60947-2:10kA分断能力分断能力不同参数有关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 1048,26 104 2,12 1054,76 1051,32 1063,4 1068,26 1061,62 1073,3107AI5,41 1051,39 1063,38 10

25、 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 A2s预期热应力 = 4.8 105 A2S最大预期故障最大热应力 = 4.76 105 A2s限

26、制的热应力 = 0.45 105 A2s31 kA=1.4 x 2222 kA rmscable 9.7 kA7.5 kA4.76 105 A2skt (s)限流能力限流技术S mm21,52,54610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: C65H-C65L =12.5mm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

27、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。断路器（常见故障四）-产品不导通产品不导通断路器（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。断路器（常见故障四）-产品不导通产品不导通断路器（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断路器（常见故障五）-由于接线不当造成产品接线端子烧毁断路器（常见

28、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。断路器（常见故障六）-螺丝滑牙常见客户应用断路器（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

29、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。断路器（常见故障六）-螺丝滑牙如何检测产品漏电保护器（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；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。漏电保护器（常见故障一）-断路器与漏电拼装 不当漏电保护器（常见故障二）-产品闭合故障常见情况漏电保护器（常见故障二）-产品闭合故障常见情漏电保护器（常见故障二）-产品闭合故障产品闭合故障常见原

30、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。 漏电保护器（常见故障二）-产品闭合故障产品闭漏电保护器（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

31、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。漏电保护器（常见故障三）-无法合闸/误动作 安漏电保护器（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

32、超过RCD的额定动作电流时，就会动作。电动机等负载的数量多、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。 漏电保护器（常见故障三）-无法合闸/误动作 电漏电保护器（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 漏电保护器（常见故障三）-无法合闸/误动作 措漏电保护器（常见故障

33、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。漏电保护器（常见故障三）-无法

34、合闸/误动作 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，不能保证电子式漏电产品正常工作，尽管有触电

35、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。漏电保护器（常见故障四）-不动作 安装使用漏电保护器（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