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断路器的结构及其原理

提示:

断路器在功能上相当于刀开关、熔断器、热继电器和欠电压继电器的组合,是一种可以自动切断线路故障的保护电器。在线路、电气设备及电动机发生严重过载、短路及欠(失)电压等故障时,能自动切断电路(俗称自动跳闸),或在正常情况下用来作不频繁的切换电路。它与接触器不同的是断路器能自动切断短路电流,但其允许操作的


  断路器在功能上相当于刀开关、熔断器、热继电器和欠电压继电器的组合,是一种可以自动切断线路故障的保护电器。在线路、电气设备及电动机发生严重过载、短路及欠(失)电压等故障时,能自动切断电路(俗称自动跳闸),或在正常情况下用来作不频繁的切换电路。它与接触器不同的是断路器能自动切断短路电流,但其允许操作的频率较低。

    1.结构

    断路器主要由三个基本部分组成,即触头、灭弧系统和各种脱扣器。其具体结构见图1-6

  图1-6断路器的结构示意图

    1-6断路器的结构示意图

    1-主触头2-自由脱扣机构

  3-过电流脱扣器4-分励脱扣器

5-热脱扣器6-欠电压脱扣器7-按钮

    (1)主触头及灭弧系统

    主触头及灭弧系统是断路器的执行机构,用于通断主电路。主触头由耐弧合金制成,其灭弧系统采用灭弧栅片。

    (2)脱扣器

    脱扣器是断路器的感测元件,当电路出现故障时,脱扣器通过自由脱扣器机构使触头分断。根据所感测信号的不同,脱扣器又分为以下几种:

   1)失(欠)电压脱扣器失(欠)电压脱扣器线圈并接于电路中。正常工作时,其衔铁吸合,当电路电压过低或消失时,衔铁打开并带动自由脱扣器,使断路器跳闸,主触头分断,从而实现失(欠)电压保护的目的。

    2)过电流脱扣器过电流脱扣器线圈串接于电路中。当电路出现瞬时过电流或短路电流时,衔铁动作并带动自由脱扣机构,使断路器跳闸,主触头分断,从而实现瞬时过电流或短路保护的目的。

    3)热(过载)脱扣器当电路出现过载电流时,热脱扣器的双金属片弯曲并带动自由脱扣器,使断路器跳闸,主触头分断,从而实现过载保护的目的。

    在实际使用中并非每种断路器均具有上述所有脱扣器,要根据断路器的使用场合来选择。

    (3)自由脱扣机构和操作机构

    自由脱扣机构和操作机构是断路器的机械传动部件。其作用是由脱扣器线圈接受信号后,由操作机构实现断路器的自动跳闸和手动合闸的任务。断路器触头的瞬时通断时间与手柄的操作速度无关。

    2.工作原理

    由图1-6可知,当线路正常工作时,断路器的过电流脱扣器3的线圈所产生的吸力不能将它的衔铁吸合。如果线路发生短路或产生很大的瞬时过电流时,过电流脱扣器的吸力增加,将其衔铁吸合,把自由脱扣机构2的搭钩顶开,切断主触头1,实现短路或瞬时过电流保护的目的;如果线路上电压下降或失去电压时,欠电压脱扣器6的吸力减小或失去吸力,其衔铁被弹簧拉开,把自由脱扣机构2的搭钩顶开,切断主触头1,实现欠(失)电压保护的目的。

    当线路发生过载时,过载电流流过发热元件,使双金属片受热弯曲,将自由脱扣机构2的搭钩顶开,切断主触头1,实现过载保护。

    3.特点及选用

    (1)特点

    断路器与使用刀开关和熔断器相比,其体积小、重量轻、安装方便、操作安全。特别是当线路发生过电流、短路、过载时,断路器自动跳闸进行保护,且将三相电源同时切断,避免电动机的断相运行;故障排除后可重复多次使用。但是,其结构较复杂。

    (2)选用

    1)断路器的额定电压和额定电流要大于线路的正常工作电压和工作电流。

    2)断路器的极限通断能力要大于或等于线路最大短路电流。

    3)断路器的欠(失)电压脱扣器线圈的额定电压要等于线路的额定电压。

    4)断路器的过电流脱扣器线圈的额定电流要大于或等于线路的最大负载电流。

    5)断路器的过载脱扣器的整定电流要与所控制的电动机的额定电流或负载电流一致。

    常用的断路器有D215系列、D247系列等,在数控机床上应用较多。

    断路器的图形符号和文字符号见图1-7

 图1-7断路器符号

1-7断路器符号

    4.带漏电保护的断路器

    带漏电保护的断路器是为了防止在低压线路中发生人体触电或漏电造成火灾、爆炸事故的一种开关电器。其作用是当发生人体触电或设备漏电时,迅速切断供电电路,从而避免人体和设备受到危害。常见的类型有电磁式电流动作型、电压动作型和晶体管(集成电路)电流动作型。

    带漏电保护的断路器其结构是在原有的塑料外壳式断路器中(或在其外部)增加一个能检测漏电流的感受元件(零序电流互感器)和漏电脱扣器。当检测元件接收到信号时,漏电脱扣器断开主电路的主触头,起到保护作用。检测元件和漏电脱扣器的保护动作电流为30~100m A,保护动作时间为0.03~ 0.1s

    安装带漏电保护的断路器时,应将其接在电能表和熔断器后面,并按规定的标志接线。投入使用后,要定期(3~6个月)进行校验,即在通电的状态下,按动试验按钮检查漏电保护作用是否正常,以确保用电的安全。

    带漏电保护的断路器的原理见图1-8

 图1-8漏电保护断路器原理图

1-8漏电保护断路器原理图

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