斷路器結構原理

2021-03-04 01:37:20 字數 5281 閱讀 8781

斷路器的結構、原理等總結

一、斷路器的工作原理:

斷路器的工作原理可用下圖說明,它的觸點1,共有三個,串聯在三相主電路中,當操作手柄閉合後,觸點1由鎖鍵2保持在閉合狀態,鎖鍵2是由搭鉤支援著,搭鉤3可以繞軸4轉動。如果搭鉤3被槓桿5頂開,觸點1就被彈簧6拉開,電路分斷。

電磁脫扣器的線圈和主電路串聯,當線路發生短路,出現很大過電流時,過電流脫扣器的鐵心線圈產生的電磁吸力才能將銜鐵9吸合(正常電流所產生的吸力不能使銜鐵動作)。銜鐵9吸合時撞擊槓桿5,把搭鉤3頂上去,使觸點1開啟。

欠電壓脫扣器8的線圈併聯在主電路上,當線路電壓正常時,欠電壓脫扣器產生的吸力能夠將它的銜鐵10吸合,如果線路電壓降到某一定值時,欠電壓脫扣器的吸力減小,銜鐵10被彈簧11拉開,這時同樣撞擊槓桿5,把搭鉤3頂開,也可以使觸點1開啟。

熱脫扣器的作用和熱繼電器相同,當線路發生過載時,過載電流流過加熱電阻絲13而使雙金屬片12發熱彎曲,同樣可將搭鉤3頂開,使觸點分斷,起過載保護作用。

分勵脫扣器14是用來遠距離分閘(通過按鈕15),或由繼電保護裝置動作來實現自動跳閘。

1——觸點2——鎖鍵3——搭鉤4——轉軸5——槓桿

6、11彈簧7——過電流脫扣器8——欠電壓脫扣器

9、10銜鐵12——熱脫扣器雙金屬片13——加熱電阻絲

14——分勵脫扣器15——按鈕16——合閘電磁鐵

注:欠電壓脫扣器電磁線圈的引線,應接到斷路器的進線端,否則自動脫扣機構鬆動,不能完成合閘操作。

分勵脫扣器電磁線圈通常是接於外部操作電源。

斷路器都裝有操手柄,作為正常情況下閉合和分斷電路及故障後重新接通電路使用。

二、斷路器的主要結構:

低壓斷路器的主要結構包括

1、觸點系統

斷路器常用的觸點有三種形式:

1)插入式觸點:

適合於不產生電弧的接觸處,常作開關極後出線的插入式連線。其特點能通過巨大的短路電流,有電動補償作用,能防止觸點彈開。

2)橋式觸點:

適合小容量開關用,橋式觸點有兩個接觸點,因增加了乙個斷點,有助於滅弧。簡化了滅弧室結構,但需要保證使雙斷點觸點同時接通或分斷。

3)對接式觸點:

適用於通過大電流的開關,對接式觸點為一對動靜觸點。為了防止電流對觸點的破壞作用,大電流對接式觸點常製成雙檔觸點(即主觸點和弧觸點),或三檔觸點(即主觸點、副觸點和弧觸點),電流較小時,可做成單檔觸點。其三檔觸點斷開負載時的動作程式是:

先斷開主觸點,然後斷開副觸點,最後斷開滅弧觸點,電弧在弧觸點之間熄滅。主觸點材料大都採用純銀製作,弧觸點多採用銀鎢合金、銅鎢合金或陶冶合金製成。

[附:斷路器的主觸點、弧觸點、副觸點:

斷路器的每一極一般由三個併聯的觸點組成,即主觸點、弧觸點和副觸點。

主觸點負擔通過額定電流,要有足夠的電動穩定性和熱穩定性。為了避免主觸點在閉合與斷開電流時被電弧所燒壞,另外併聯了乙個弧觸點。弧觸點是用耐弧材料製成,但在斷開時電流由主觸點移到弧觸點的瞬間,可能因壓降太大而產生電弧燒毀主觸點,因此在中間又併聯乙個附加觸點(又稱副觸點)。

在斷開時首稱主觸點分開,然後是副觸點,最後弧觸點分開,產生電弧在弧觸點間熄滅。如弧觸點失去作用時,副觸點也可代替弧觸點工作。]

常見的小空開是單檔觸頭(只有主觸頭),其有時兼作弧觸頭。

2、滅弧裝置

1)將電弧拉長,使電源電壓不足以維持電弧燃燒,從而使電弧熄滅。

2)有足夠的冷卻表面,使電弧能與整個冷卻表面接觸迅速冷卻。

3)將電弧分成多段,成為短弧。每段短弧有一定的電壓降,這樣電弧上總的電壓降增加,而電源電壓不足以維持電弧燃燒,使電弧熄滅。

4)限制電弧火花噴出的距離,以造成相間飛弧。

[附:斷路器的電弧的產生:

帶負載的電路被切斷時,斷開處低電位的自由電子會脫離金屬觸點,跑入空氣隙中,在電壓作用下,被加速後以很大的速度向高電位運動,與空氣分子(如氧和氮分子)相撞,使空氣發生撞擊電離現象,產生新的電子和離子。這些新的電子和離子,被加速後又撞擊別的空氣分子,重新產生撞擊電離,這種鏈鎖反應使空氣隙中自由電子驟然增多,空氣開始導電,出現很大的電流,因而產生了電弧。

電弧產生後,溫度猛然公升高,可能將觸點燒壞,因此,必須採取有效措施,迅速將電弧熄滅,保證各種開關觸點正常工作。]

3、操作機構

斷路器通過操作機構可以實現分、合。操作機構有手動、電動、電磁、氣動等形式。

常見的小空開大都是手動形式的。

4、保護裝置

共有以下保護裝置:

1)分勵脫扣器

分勵脫扣器也多為電磁式。由控制電源供電,它可以按照操作人員的命令或繼電保護訊號使其線圈通電,銜鐵動作,從而使斷路器分斷。可見,斷路器在執行中分勵脫扣器是不帶電的。

這個機構是為了實現遠端分合,小空開通過輔助觸頭據說可實現,可進一步驗證。

2)過電流脫扣器

過載脫扣器——習慣上與過載保護的過電流脫扣器相同

熱脫扣器:當線路電流超過額定電流值的量並不太大時(即過載),使電阻發熱過量,引起雙金屬片受熱向上彎曲,推動頂桿向上,頂開搭鉤,主觸點在釋放彈簧的作用下,很快就斷開,將電路切斷。

短路脫扣器——習慣上與短路保護的過電流脫扣器相同

電磁過扣器:當流過開關的電流在整定值以內時,電磁脫扣器的線圈所產生的吸力不足以吸銜鐵。當發生短路時,短路電流超過整定值,強磁場的吸力克服彈簧的拉力拉動銜鐵,頂開搭鉤,使開關跳閘。

所以電磁脫扣器起到熔斷器的作用。

3)欠電壓脫扣器

欠電壓(失壓)脫扣器多為電磁式。當電源電壓在額定值時,失壓脫扣器的線圈產生的磁力不足以將銜鐵吸合,使開關保持閉合狀態。當電源電壓下降(即欠壓)到低於整定值或降為零時,其電磁吸引力不足以維持銜鐵吸合,在彈簧的作用下銜鐵被釋放,頂開搭鉤,而切斷電源。

常見的小空開不具備此項功能。

4)其它脫扣器

有複式的脫扣器。開關同時具有電磁脫扣器和熱脫扣器,稱為複式脫扣器。電磁脫扣器具有瞬時特性,可保護短路;熱脫扣器具有延時特性,可保護過載所以複式脫扣器具有兩段保護性。

5、輔助觸頭:

輔助觸頭與斷路器主觸頭是聯動的。由傳動機構帶動,有常開與常閉兩種形式。其主要作用是通斷訊號電路或構成電路的聯鎖。常見小空開很少使用。

6、外殼或框架:

外殼或框架是斷路器的主要支承件。常見小空開外殼多由塑料製成(所謂塑殼斷路器),而一些大電流斷路器由於體積及強度方面的要求框架多為鋼質的,斷路器的所有零部件均裝於外殼或框架之內。

[其它說明:

自由脫扣機構將操作機構和觸頭系統的機構進行聯絡。當操作手柄在合閘位置時,靠自由脫口結構可使斷路器跳閘,觸頭分開。各廠家設計的自由脫扣機構雖各有不同,但基本大同小異,自由脫扣機構可以理解為動作放大傳遞的機構,斷路器保護斷開時都需要通過它來實現。

通過過電流脫扣器可以反映過電流的大小。當過電流達到整定數值時,脫扣器經一定時間後動作,使斷路器斷開電路。過電流越大,動作時間越短。

當電流大到一定程度時,可使斷路器瞬時斷開電路。前者稱為反時限過電流脫扣器。後者稱為瞬動過電流脫扣器。

一般反時限過電流脫扣器由雙金屬片製成,瞬動過電流脫扣器都是電磁脫扣器。

反時限過電流脫扣器——雙金屬片(熱脫扣器)——過載保護

瞬時過電流脫扣器———電磁脫扣器———————短路保護

一些新產品採用的半導體脫扣器可實現反時限和瞬動兩種動作。目前的產品這三種方案都有採用或組合採用,具體是那種方案,要參考產品選型書來確定。一般斷路器每極都串有過電流脫扣器,三極斷路器有三個脫扣器。

]三、斷路器的分類:

1、根據斷路器的安裝方式可以分為固定式、插入式和抽屜式(我們常用的為插入式);

2、根據採用的滅弧介質可以分為:空氣式、真空式、油介式(我們常用的為空氣式);

3、根據斷路器的極數不同可以分為:單極、雙極、三極和四極(我們常用的為單極、

三極,雙極的曾經也用過);

4、根據結構型式可以分為:萬能式和塑殼式(我們常用的為塑殼式);

5、根據操作方式可以分為人力操作、動力操作及儲能操作(我們常用的為人力操作);

6、當然還有一種分類方式,基於適用電路,還可分為直流斷路器和交流斷路器;

四、斷路器的功能作用:

斷路器,主要用於低壓配電系統中,作不頻繁操作。它可供電路過載、短路、失壓和電壓降低時,自動切斷電路之用。

詳細說明:

斷路器幹什麼用的?斷路器可以用來接通和分斷正常的負載電流,也可以用來接通和分斷短路電流。它在電路中可以起短路和過載保護作用,還可以起欠電壓和遠距離分斷電路的作用。

近年來有些斷路器還具有接地故障保護。

注意,大家在看上邊的文字時,不要想著我們常見的那種,那僅僅是最簡單常見的一種微型空氣介質的斷路器,俗稱「空氣開關」。這種空開目前僅具有接通、分斷電路的功能和過載保護、短路保護功能(部分產品有過電壓保護),其它功能一般的就不具備了。(有些廠家提供配套外接附件,可能實現其它功能,如遠距離分斷、欠電壓保護等。

)對於小型斷路器,只有過載、短路保護;

對於塑殼式斷路器有過載、短路保護,欠電壓保護是可選的附件。

[斷路器習慣稱呼的區分:

我們常說的小型斷路器(彩頁上通常這麼稱呼,或者叫小空開,或者叫微型斷路器),**如下:

我們常說的塑殼式斷路器(彩頁上通常這麼稱呼),**如下:

需要說明的是,這裡所指的小型斷路器和塑殼式斷路器都是空氣開關的一種,僅僅是基於不同的分類標準進行歸類的結果。但平時大家的口頭溝通很難做到嚴謹,因此,「塑殼式斷路器」、「小型斷路器」逐步就形成了有所特指,這種特指並不能代替或否定前述的分類。]

五、斷路器的安裝及使用注意事項:

1、安裝前應檢查斷路器的規格是否符合使用要求。

2、安裝前應用500v兆歐表檢查斷路器的絕緣電阻,以在周圍介質溫度為20℃±5℃和相對濕度為50%—70%時不小於10mω為合格,否則應先烘乾處理,才允許使用。

3、應按照使用說明書規定的方式(如垂直)安裝,不然,輕則影響脫扣動作的精度,重則影響通斷能力。

4、斷路器應安裝平整,不應有附加機械應力,否則對於塑料外殼式斷路器,可能使絕緣基座因受應力和而損壞,脫扣器的引杆(脫扣軸)因基座變形而卡死,影響脫扣動作;

5、電源進線應接在斷路器的上母線上,即滅弧室一側的接線端上;而接負載的出線則應接在下母線上,即接在脫扣器一側的接線端,否則將影響斷路器的分斷能力。

6、為防止發生飛弧,安裝時應考慮一定的飛弧距離(產品樣本或使用說明書中均提供此資料),即滅弧罩上部留有飛弧的空間。如果是塑料外殼式產品,進線端的裸母線宜包上200mm長的絕緣物,有時還要求在進線端的相間加裝隔弧板(將它插入絕緣外殼上的燕尾槽中)。

7、如果有規定,自動開關出線端的連線線截面積應嚴格按規定選取,否則將影響過電流脫扣器的保護特性。

8、安裝塑料外殼式斷路器時,如果是帶插入式端子的產品,安裝時應將插刀推到底,並把下方的安裝壓板旋緊,以免因碰撞而脫落。

9、帶插入式端子的塑料外殼式斷路器應安裝在金屬箱內(只有操作手柄外露),以免操作人員觸及接線端,發生觸電事故。

10、安裝前應將自動開關運算元次,觀察機構動作靈活與否及分合可靠與否。

11、應定期清除斷路器上的塵垢,以免影響操作和絕緣。

斷路器工作原理

斷路器又叫空氣開關,是一種很基本的低壓電器,斷路器具有過載 短路和欠電壓保護功能,能保護線路和電源的能力。它可用來分配電能,不頻繁地啟動非同步電動機,對電源線路及電動機等實行保護,當它們發生嚴重的過載或者短路及欠壓等故障時能自動切斷電路,其功能相當於熔斷器式開關與過欠熱繼電器等的組合。而且在分斷故障...

斷路器的結構和工作原理

低壓斷路器俗稱自動開關或空氣開關,用於低壓配電電路中不頻繁的通斷控制。在電路發生短路 過載或欠電壓等故障時能自動分斷故障電路,是一種控制兼保護電器。斷路器的種類繁多,按其用途和結構特點可分為dw型框架式斷路器 dz型塑料外殼式斷路器 ds型直流快速斷路器和dwx型 dwz型限流式斷路器等。框架式斷路...

低壓斷路器工作原理

低壓斷路器的主觸點是靠手動操作或電動合閘的。主觸點閉合後,自由脫扣機構將主觸點鎖在合閘位置上。過電流脫扣器的線圈和熱脫扣器的熱元件與主電路串聯,欠電壓脫扣器的線圈和電源併聯。當電路發生短路或嚴重過載時,過電流脫扣器的銜鐵吸合,使自由脫扣機構動作,主觸點斷開主電路。當電路過載時,熱脫扣器的熱元件發熱使...