断路器

断路器的工作原理

自动开关（开关、断路器）是设计用于在正常模式下传导电路电流并自动保护电网和设备免受紧急模式（短路电流、过载电流、电压降低或消失、方向改变）影响的电气开关设备电流，在紧急情况下强发电机磁场的出现等），以及标称电流的不频繁换向（每天 6-30 次）。

由于其简单、方便、维护安全和短路电流保护的可靠性，这些装置被广泛用于低功率和高功率的电气装置中。

断路器是手动开关设备，但许多类型都有电磁或电动机驱动，从而可以远程操作它们。

工作原理

机器通常手动关闭（通过驱动器或远程控制），并在违反正常操作（发生过流或电压降低）时自动关闭。在这种情况下，每台机器都配备了过压脱扣器，在某些型号中还配备了欠压脱扣器。

根据所执行的保护功能，断路器分为自动机：过流、欠压和逆功率。

断路器用于在短路和过载电流超过设定限值时自动断开电路。通过更换开关和保险丝，它们在异常情况下提供更可靠和选择性的保护。

如果环境条件与正常情况不同（空气湿度高于 85% 并含有有害蒸汽杂质），则应将断路器放置在防尘防潮和耐化学腐蚀结构的箱柜中。

分类

断路器分为：

• 安装断路器具有保护性绝缘（塑料）外壳，可安装在公共场所；

• 通用 - 它们没有这种情况，旨在安装在配电设备中；

• 动作迅速（自身反应时间不超过5毫秒）；

• 慢（从 10 到 100 毫秒）；

速度由操作原理（极化电磁或感应动力原理等）以及电弧快速熄灭的条件提供。类似的原理也用在限流机上；

• 短路电流区域的选择性可调响应时间；

• 只有当被保护电路中的电流方向改变时才被激活的具有反向电流的断路器；

• 极化自动机器仅在电流沿正向上升时才关闭电路，非极化 - 任何方向的电流。

设计

机器的设计特点和操作原理由其用途和范围决定。

机器的开关可以通过电动马达或电磁驱动器手动完成。

手动驱动器用于高达 1000 A 的额定电流并提供有保证的最终开关容量，无论合闸手柄的移动速度如何（操作员必须果断地执行开关操作：开始 - 结束）。

电磁和电动机驱动器由电压源供电。驱动器的控制电路必须具有防止重复短路的保护功能，而将机器打开到限制短路电流的过程必须在电源电压为标称值的 85-110% 时停止。

在出现过载和短路电流时，无论控制手柄是否保持在合闸位置，断路器都会跳闸。

机器的一个重要部件是脱扣器，它控制被保护电路的设定参数并作用于脱扣器，使断路器脱扣。此外，该版本允许远程关闭机器。最常见的版本有以下类型：

• 用于防止短路电流的电磁保护；

• 热过载保护；

• 合并；

• 响应参数稳定性高、易于调谐的半导体。

不带脱扣器的断路器可用于开断无电流的电路或不频繁开断额定电流。

本行业生产的系列断路器，设计用于不同的气候带，放置在不同工作条件的地方，工作在环境的机械应力和爆炸性不同的条件下，具有不同的 对触摸和外部影响的防护等级.

有关特定类型设备的信息、它们的标准版本和标准尺寸在规范和技术文件中给出。通常，这样的文件是工厂的技术条件（TU）......在某些情况下，为了统一几个企业广泛使用和生产的产品，文件的级别会提高（有时会达到国家标准水平）。

断路器由以下主要部件组成：

• 联系人系统；

• 灭弧系统；

• 解放；

• 控制机制；

• 免费释放机制。

触头系统由固定在外壳中的固定触头和铰接在控制机构杠杆半轴上的活动触头组成，通常提供单路断路。

灭弧装置安装在断路器的每个极上，旨在将电弧局限在有限的体积内。它是一个带有去离子钢板网格的电弧室。也可以提供纤维板形式的火花抑制器。

自由释放机构是一种铰链式 3 或 4 连杆机构，可在自动和手动操作中提供触点系统的释放和停用。

电磁过流脱扣器是电枢电磁铁，可在短路电流超过电流设置时自动脱扣断路器。带液压延时装置的电磁电流脱扣器具有反时限以防止过载电流。

热过载缓解是热双金属板。在过载电流下，该板的变形和力确保断路器自动跳闸。延迟随着电流的增加而减小。

半导体脱扣器由测量元件、半导体继电器块和作用于机器自由释放机构的输出电磁铁组成。电流互感器 (AC) 或带磁扼流圈 (DC) 的放大器用作测量元件。

半导体电流脱扣器允许调整以下参数：

• 额定放电电流；

• 在短路电流（中断电流）范围内设置工作电流；

• 拥堵区的响应时间设置；

• 短路电流区域的响应时间设置（用于选择性开关）。

许多断路器使用组合脱扣器，这些组合脱扣器使用热元件来防止过载电流和电磁元件来防止短路电流而没有时间延迟（中断）。

断路器还具有内置在断路器中或从外部连接到断路器的附加组件。它们可以是独立的、零电压和低压、自由和辅助触点、手动和电磁远程驱动、自动停机信号、将断路器锁定在“断开”位置的装置。

分励脱扣器是由外部电压源供电的电磁铁。次级和零级发布可以是延时和非延时的。借助分流或欠压脱扣器，可以远程关闭机器。

运行条件

这些开关具有不同的触摸和外部影响防护等级（IPOO、IP20、IP30、IP54）。在这种情况下，用于连接外部电线的端子的防护等级可能低于开关外壳的防护等级。

这些开关有 5 个气候版本和 5 个放置类别，用字母 U、UHL、T、M、OM 和数字 1、2、3、4、5 进行编码。

这些开关设计用于在以下条件下连续运行：

• 安装在海拔不超过 1000 米的地方（AP50 和 AE1000 系列的开关——海拔不超过 2000 米）；

• 环境空气温度从 — 40（没有露水和霜）到 + 40 °C（对于 AE1000 系列开关 — 从 +5 到 + 40 °C）；

• 环境相对湿度在 20°C 时不超过 90%，在 40°C 时不超过 50%；

• 环境 - 非爆炸性，不含足以破坏断路器操作的灰尘（包括导电灰尘），以及浓度足以破坏金属和绝缘的腐蚀性气体和蒸汽；

• 开关安装位置——防水、防油、防乳化液等；

• 缺乏直接暴露于太阳和放射性辐射；

• 缺乏剧烈的冲击（打击）和强烈的震动；允许开关安装点以高达 100 Hz 的频率和不超过 0.7 g 的加速度振动。

GOST 17516.1-90 确定了电气产品在外部环境机械因素影响方面的工作条件组。根据目录数据，断路器设计用于 M1、M2、MZ、M4、Mb、M9、M19、M25 组。

在安全方面，断路器符合 GOST 12.2.007.0-75 和 GOST 12.2.007.6-75，《电气安装规则》的要求，并确保《安装技术操作规则》确定的运行条件由用户 « 和 » 由用户 « 操作电气装置的安全规则，由国家能源监督局于 12.21.94 批准。关于漏电保护，断路器符合 GOST 12.1 的要求。 038-82。

非工作性工作（工作休息期间的储存和运输）符合 GOST 15543-70 和 GOST 15150-69。

另请阅读此主题： 断路器、断路器、RCD——有什么区别？