低压电器中断路器的类型及其工作原理的详解

什么是断路器?

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 。

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：

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。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。

直流断路器的工作原理：

主回路包含一个支撑动触头的下部连接排，一个上部连接排和表面镀银的触头。合闸装置由一个带合闸线圈的大块罐状磁铁组成。该磁铁容纳了一个动磁芯、触头压力弹簧和一个磁芯复位弹簧;所有这些部件均被安装在操作杆上。拨叉单元安装在操作杆的顶端。 过流脱扣装置包含一个由层压的薄片构成的衔铁，一个连到由弹簧控制的操作杆上的动磁芯，由于该杆的作用可以设定脱扣整定值。 五对辅助接点均为由动触头控制的换向触头。它们位于合闸装置下部的塑料盒内。 灭弧室包括角板，隔板和去离子板，以上这些都安装在两块灭弧板之间。 当断路器由于过流或正常的分闸命令而分闸的话，推进机构将会带动动触头分闸。该推进机构同样作用于 5个换向辅助接点。

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。