斷路器原理

什么是斷路器？

　　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，不頻繁地啟動異步電動機，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，其功能相當于熔斷器式開關與過欠熱繼電器等的組合。而且在分斷故障電流后一般不需要變更零部件，所以獲得了廣泛的應用。一旦房屋配線中的電流流量過大，這種簡單的電路裝置就會切斷電源，直至故障被排除。如果沒有斷路器（或其替代品——保險絲），家庭用電就會非常不方便，原因在于，僅僅是線路問題和設備故障就可能會造成火災和其他事故。

斷路器類型及其工作原理：

基本型：

　　最簡單的電路保護裝置是保險絲。保險絲只是一根很細的導線，加上一個保護套之后接入電路。電路閉合后，所有電流必須流經保險絲——保險絲處的電流與同一電路上其他各點的電流相同。設計這種保險絲，是為了讓它在溫度達到某一水平時能夠熔斷。燒毀保險絲可以造成開路，從而防止過量電流破壞房屋配線。

　　保險絲的問題是，它只能發揮一次作用。每當保險絲被燒斷后，就必須換一個新的。斷路器能起到與保險絲相同的作用，卻可以反復使用。 只要電流達到危險水平，它就能立刻造成開路 。

工作原理：

電路中的火線與開關兩端相連。當開關置于接通狀態時，電流從底部終端流出，依次流經電磁體、移動接觸器、靜態接觸器，最終從頂部終端流出。

　　電流能磁化電磁體。電磁體產生的磁力隨電流的增強而增強，如果電流降低，磁力也會減弱。當電流躍升到危險水平時，電磁體會產生足夠大的磁力，以拉動一根與開關聯動裝置相連的金屬桿。這會使移動接觸器傾斜并離開靜態接觸器，繼而切斷電路。電流也就中斷了。

　　雙金屬條設計依據的是相同的原理，區別在于這里無需給電磁體能量，而是讓金屬條在高電流下自行彎曲，繼而啟動聯動裝置。還有些斷路器靠填充易爆物來移置開關。當電流超過某一水平時，就會點燃易爆材料，繼而驅動活塞打開開關。

增強型：

　　更先進的斷路器摒棄了簡單的電氣設備，轉而使用電子器件（半導體設備）來監測電流水平。接地故障斷路器（GFCI）是一種新型斷路器。這種斷路器，不僅能預防房屋配線損毀，而其能保護人免遭電擊。

工作原理：

GFCI 會不斷監測電路中零線和火線上的電流。一切正常時，兩條線上的電流應當完全相同。一旦火線直接接地（例如有人不慎觸碰火線），火線上的電流會突然猛增，而零線則不會。GFCI 在檢測到這種情況后會立即切斷電路，以防止觸電傷亡事故。由于 GFCI 無需等到電流上升到危險水平就能采取行動，因而其反應速度要比傳統斷路器快得多。

直流斷路器的工作原理：

主回路包含一個支撐動觸頭的下部連接排，一個上部連接排和表面鍍銀的觸頭。合閘裝置由一個帶合閘線圈的大塊罐狀磁鐵組成。該磁鐵容納了一個動磁芯、觸頭壓力彈簧和
一個磁芯復位彈簧；所有這些部件均被安裝在操作桿上。撥叉單元安裝在操作桿的頂端。 過流脫扣裝置包含一個由層壓的薄片構成的銜鐵，一個連到由彈簧控制的操作桿上的動
磁芯，由于該桿的作用可以設定脫扣整定值。 五對輔助接點均為由動觸頭控制的換向觸頭。它們位于合閘裝置下部的塑料盒內。 滅弧室包括角板，隔板和去離子板，以上這些都
安裝在兩塊滅弧板之間。 當斷路器由于過流或正常的分閘命令而分閘的話，推進機構將會帶動動觸頭分閘。該推進機構同樣作用于 5個換向輔助接點。

斷路器的保護及選擇要點：
額定電流在600A以下，且短路電流不大時，可選用塑殼斷路器；額定電流較大，短路電流亦較大時，應選用萬能式斷路器。
一般選用原則為：
(1)斷路器額定電流≥負載工作電流；
(2)斷路器額定電壓≥電源和負載的額定電壓；
(3)斷路器脫扣器額定電流≥負載工作電流；
(4)斷路器極限通斷能力≥電路最大短路電流；
(5)線路末端單相對地短路電流/斷路器瞬時(或短路時)脫扣器整定電流≥1.25；
(6)斷路器欠電壓脫扣器額定電壓=線路額定電壓。

目前，國內市場供應的四極塑料外殼式斷路器有六種型式：
1)斷路器的N極不帶過電流脫扣器，N極與其他三個相線極一起合分電路；
2)斷路器的N極不帶過電流脫扣器，N極始終接通，不與其他三個相線極一起斷開；
3)斷路器N極帶過電流脫扣器，N極與其他三個相線極一起合分電路；
4)斷路器的N極帶過電流脫扣器，N極始終接通，不與其他三個相線極一起斷開；
5)斷路器的N極裝設中性線斷線保護器，N極與其他三個相線極一起合分電路；

6)斷路器的N極裝設中性線斷線保護器，N極始終接通，不與其他三個相線極一起斷開。

注：1)和2)型式適用于中性線電流不超過相線電流的25%的正常狀態(變壓器聯結組標號為Yyno)，其中2)型適用于TN_C系統(PEN線不允許斷開)；3)和4)型式適用于三相負載不平衡，且負載中有大量電子設備(諧波成份很大)，導致N線的電流等于或大于相線電流，N線過載而無法借助三個相線的過電流脫扣器的動作來切斷過載故障的情況；4)型適合TN_C系統 ；5)和6)型式適合于在中性線斷線時，切斷三相及中線以保護單相設備避免損毀和間接觸電事故的發生，6)型適合于TN_C系統。