低壓斷路器分類及結(jié)構(gòu)分析

1、概述

　　低壓斷路器是低壓電器中最重要的保護(hù)及控制元件之一，主要用于工礦企業(yè)、高層建筑、賓館、醫(yī)院、機(jī)場、碼頭及現(xiàn)代居住小區(qū)中的低壓配電網(wǎng)中，用作保護(hù)交直流電器設(shè)備，使之免受過電流、逆電流、短路、過欠壓等異常情況的危害，同時(shí)也可用于不頻繁地起動(dòng)電動(dòng)機(jī)及操作轉(zhuǎn)換電路中。智能型低壓電器更適用于自動(dòng)化變電站及現(xiàn)代電網(wǎng)的集中控制。

2、分類

（1）按電流種類分為交流AC和直流DC。

（2）按滅弧介質(zhì)分空氣；真空；氣體（低壓斷路器中極少應(yīng)用）

（3）按使用類別分

A類：在短路情況下，斷路器無明確指明用作串聯(lián)在負(fù)載側(cè)的另一短路保護(hù)裝置的選擇性保護(hù)，即在短路情況下，無選擇性保護(hù)所需要的人為短延時(shí)，因而無短時(shí)耐受電流要求。

B類：在短路情況下，斷路器明確指明用作串聯(lián)在負(fù)載側(cè)的另一短路保護(hù)裝置的選擇性保護(hù)，即在短路情況下，可實(shí)現(xiàn)選擇性保護(hù)，有人為短延時(shí)（可調(diào)節(jié)），因而有短時(shí)耐受電流要求。

（4）按結(jié)構(gòu)型式分

萬能式：簡稱為ACB，所有的零部件都安裝在一個(gè)絕緣的或金屬的框架上，有較多的結(jié)構(gòu)變化、較多種的脫扣器、較多數(shù)量的輔助觸頭，一般選擇性斷路器，特別是大容量斷路器，多設(shè)計(jì)成萬能式。

塑料外殼式：簡稱為塑殼式或MCCB，所有的零件都安裝在一個(gè)絕緣外殼中。塑料外殼式斷路器結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、價(jià)格較低，并且使用較安全（操作者接觸導(dǎo)電部件的可能性?。m于獨(dú)立安裝。因其額定電流較小，非選擇型斷路器多設(shè)計(jì)成塑料外殼式。

（5）按保護(hù)裝置分

熱式：多為雙金屬式，也有三金屬式

電磁式：有帶線圈的鐵心，多用于瞬時(shí)動(dòng)作的脫扣器或作后備保護(hù)

電子式：利用電子元器件構(gòu)成脫扣器

智能式：利用微處理器構(gòu)成脫扣器，可達(dá)到各種保護(hù)特性

可通信智能式：具有智能脫扣器，增加界面和現(xiàn)場總線，可支持各種通信協(xié)議，打到雙向通信。

（6）按動(dòng)作原理分

限流型：利用短路電流斥力效應(yīng)，使觸頭快速打開、分?jǐn)?，能在第一個(gè)波峰最大值尚未出現(xiàn)時(shí)把短路電流分?jǐn)唷?/p>

非限流型：一般為工業(yè)用，能分?jǐn)囝A(yù)期短路電流。

（7）按分?jǐn)嗨俣确?/p>

一般型：動(dòng)作時(shí)間在20ms以上，一般為工業(yè)用

快速型：動(dòng)作時(shí)間在10~20ms，多用于直流

（8）按用途分

剩余電流保護(hù)斷路器；無過電流保護(hù)斷路器CBI；瞬時(shí)動(dòng)作斷路器ICB；

配電斷路器：用于電力電路、保護(hù)電路和電氣設(shè)備免受短路、過載危害

電動(dòng)機(jī)保護(hù)專用斷路器：專門用于保護(hù)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)

特殊用途斷路器：例如滅磁斷路器

　　無過電流保護(hù)斷路器CBI和瞬時(shí)動(dòng)作斷路器ICB似乎區(qū)別不大。前者可以完全沒有過電流（過載和短路）脫扣裝置，適合做隔離器用。后者帶有瞬時(shí)動(dòng)作脫扣器，除作隔離器外，強(qiáng)調(diào)了與電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置和其他過電流保護(hù)裝置配合，這種斷路器的任務(wù)是做后備保護(hù)。

3、低壓斷路器的結(jié)構(gòu)分析

斷路器結(jié)構(gòu)主要由如下四部分組成：

1、傳感原件

傳感元件又稱感受元件（如過電流脫扣器，欠電壓脫扣器，分勵(lì)脫扣器等），能感受到電路中的異常情況和操作人員的命令，或其他繼電保護(hù)系統(tǒng)的信號，通過傳遞元件使執(zhí)行元件動(dòng)作。傳感元件有許多類型，其動(dòng)作原理不同。

（1）熱雙金屬脫扣器

熱雙金屬脫扣器是一種反時(shí)限保護(hù)特性的脫扣器，主要感受過載電流的大小，利用該電流通過熱雙金屬片使得雙金屬片彎曲而動(dòng)作。通過熱雙金屬片的電流越大，它的彎曲變形越快越大，脫扣器的動(dòng)作時(shí)間越短。

（2）電磁式脫扣器

電磁式脫扣器由電流線圈、鐵芯、銜鐵和反力彈簧構(gòu)成。當(dāng)過電流通過電流線圈時(shí)，銜鐵上產(chǎn)生的電磁力足以克服反力彈簧的彈簧力而吸向鐵芯，產(chǎn)生瞬時(shí)動(dòng)作。改變彈簧力的大小可以改變動(dòng)作電流值，多用于大短路電流的保護(hù)，如果采用阻尼裝置（油阻尼器或鐘表延時(shí)機(jī)構(gòu)）配合，亦可得到延時(shí)動(dòng)作。

分勵(lì)脫扣器也是一種電磁式脫扣器，它由電壓線圈、鐵芯、銜鐵和反力彈簧構(gòu)成，由控制電源供電。它可以按照操作人員的命令或繼電保護(hù)信號使得分勵(lì)脫扣器動(dòng)作，從而使斷路器斷開。一臺斷路器可以安裝一個(gè)或兩個(gè)分勵(lì)脫扣器，以滿足控制的需要。

欠壓脫扣器也是一種電磁式脫扣器，可感受電源電壓的變化。當(dāng)電源電壓正常（額定電壓）時(shí)，銜鐵處于吸合狀態(tài)。當(dāng)電源電壓降到某一數(shù)值時(shí)（通常為額定電壓的35%至75%），欠電壓脫扣器的銜鐵吸合力不足，在反力彈簧的作用下，銜鐵被釋放從而使斷路器分?jǐn)唷?/p>

（3）電子式脫扣器

電子式脫扣器由傳感器、電子電路和脫扣執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。電子式脫扣器可方便地獲得長延時(shí)、短延時(shí)、瞬時(shí)保護(hù)特性和接地保護(hù)等，具有明顯的優(yōu)勢，同時(shí)發(fā)展迅速。

電子式脫扣器的傳感器為電流互感器，裝在斷路器的主電路中，經(jīng)過適當(dāng)?shù)碾娏鞅确从持麟娏鞯淖兓??；ジ衅饔袃煞N形式，其一為帶鐵芯速飽和互感器，它的二次輸出可作為電子電路的工作電源，其低電流區(qū)域線性度較好，也可用作采集電流信號的變化。其二為無鐵芯的空心互感器，線性度好，主要作為信號采集。為了提高脫扣器的可靠性和精確度，可同時(shí)采用兩種互感器來組成采樣電路，現(xiàn)代智能型斷路器就采用這種方式。

電子式脫扣器的脫扣執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可用分勵(lì)脫扣器、欠壓脫扣器或磁通變換器來組成。

采用分勵(lì)脫扣器的工作原理：電子電路的最終觸發(fā)信號送至分勵(lì)脫扣器，使分勵(lì)脫扣器吸合，從而使斷路器分?jǐn)唷Ｍ瑯硬捎们穳好摽燮鞯氖请娮与娐返淖罱K觸發(fā)信號送至欠壓脫扣器，將欠壓脫扣器短接，使欠壓脫扣器動(dòng)作從而分?jǐn)鄶嗦菲?。這兩種方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)；缺點(diǎn)是電子電路要提供較大的功率，且動(dòng)作速度較慢，在老產(chǎn)品中較多采用。在新型智能斷路器中，則采用磁通變換器做脫扣執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其消耗功率小，動(dòng)作速度快，體積重量也小，工作可靠。

所謂磁通變換器，是一種類似于極化繼電器工作原理的電磁系統(tǒng)。當(dāng)斷路器處于正常合閘位置時(shí)，磁通變換器的鐵芯被永久磁鋼的吸力吸住。當(dāng)出現(xiàn)過電流時(shí)，通過傳感器至微處理器處理過的信號使線圈有電流流過，提供一個(gè)反向磁通，抵消了永久磁鋼的吸力，鐵芯在反作用彈簧作用下彈出，推動(dòng)機(jī)構(gòu)的脫扣從而分?jǐn)鄶嗦菲?。由于造成反向磁通的電流極小，因而脫扣所需功率很小。

2、脫扣執(zhí)行原件

脫扣執(zhí)行元件包括主觸頭和滅弧室，輔助觸頭也是一種執(zhí)行元件。觸頭執(zhí)行接通和分?jǐn)嚯娐返娜蝿?wù)，滅弧室配合觸頭動(dòng)作，幫助熄滅觸頭分?jǐn)鄷r(shí)產(chǎn)生的電弧。觸頭系統(tǒng)有很多種類型，如單斷點(diǎn)觸頭、雙斷點(diǎn)觸頭（橋式觸頭、旋轉(zhuǎn)觸頭）、單片觸頭、并聯(lián)觸頭，以及對接觸頭和插入式觸頭，具體情況具體分析。滅弧室有柵片式和窄縫式等。交流斷路器多用柵片式，直流斷路器多用窄縫式。

3、傳遞原件

承擔(dān)力的傳遞和變換的部件，包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、自由脫扣機(jī)構(gòu)、主軸、牽引桿等。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將人力或電力轉(zhuǎn)換為合閘力，使斷路器合閘。主軸將三相或三相加N相觸頭一道閉合或分?jǐn)?。自由脫扣機(jī)構(gòu)是低壓斷路器的一種特有性能，將傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和觸頭系統(tǒng)之間的聯(lián)系變?yōu)槿嵝月?lián)系。當(dāng)自由脫扣機(jī)構(gòu)再扣時(shí)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)特別是手動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能直接帶動(dòng)觸頭系統(tǒng)閉合；當(dāng)自由脫扣機(jī)構(gòu)脫扣時(shí)，則解脫了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與觸頭系統(tǒng)之間的聯(lián)系，這時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不能帶動(dòng)觸頭系統(tǒng)閉合。

4、其它附件

構(gòu)成一臺完整的斷路器，還可有許多附件，比如輔助觸頭、二次接線端子、OK指示、隔板等以供用戶選擇。