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断路器

 发明创造领域 2014-05-20

断路器[编辑]

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两极(2P)10A小型断路器

断路器英语Circuit Breaker,简称CB),又称为遮断器,而香港一般称为“水汽掣”,为一种过电流保护之装置,可使用于室内配线上使用之总开关与分电流控制开关(ON/OFF POWER),亦可有效的保护电器的重要元件,主要用作短路保护和防止严重超载,工业机器上的马达负载保护也会指定使用断路器做为保护装置之一。

在低压用断路器,最常见为无熔丝开关,较大型容量之低压断路器最常见的是空气断路器Air Circuit Breaker,缩写ACB)。

结构[编辑]

图中为断路器内部,图中1-8分别为:
  1. 把手
  2. 线螺管机械机构
  3. 接触装置(当接触时允许电流通过并且在当移开时能断脱电流)
  4. 接点(连接负载)
  5. 双金属片
  6. 调整螺丝(允许制造商能准确的调整触发电流大小的装置并且装配出厂)
  7. 电磁螺线管
  8. 消弧装置

当用手向上扳起把手,会执行启动电流(circuit-close),当电路过载或短路时即自动跳脱,将事故原因排除之后,重新下扳再往上扳,否则无法达成再次闭路动作。

与普通电源开关不同点为增设弹簧与消弧装置。弹簧作用为于启断(OPEN)或闭合(CLOSE)之操作过程中,预储弹簧力量至临界点后,瞬间弹离而快速接通或跳开接点,故其操作速度不受手操作速度之影响。消弧装置为消除操作上内部接点所产生之火花之消弧室,任何接点打开负载电流均会产生电弧(即火花)。因电弧本身是极高温之空气柱游离所变成的导电体,它系应用安培右手定则,在消弧室之铁片间构成一强磁场,再利用佛来明右手定则,将电弧之空气导体快速推弯而拉长电弧,使火花更快速地熄灭。

若负载为电动机,正常启动会有突起高额电流,因此应选用1.5倍~2倍额定电流之断路器。

种类[编辑]

低压用[编辑]

  • 配线用断路器:为一种低压过电流保护之断路器,在美国称为molded-case circuit breaker(MCCB),而日本则称为No-Fuse Breaker,简称NFB(无熔丝断路器)。
  • 漏电断路器

高压、特别高压用[编辑]

  • 空气断路器(ACB)
  • 油断路器(OCB)
  • 磁吹断路器(MCB)
  • 气体断路器(GCB)
  • 真空断路器(VCB)

油断路器[编辑]

以密封的绝缘油作为开断故障的灭弧介质的一种开关设备,有多油断路器和少油断路器两种形式;它较早应用于电力系统中,技术已经十分成熟,价格比较便宜,广泛应用于各个电压等级的电网中,油断路器用来切断和接通电源,并在短路时能迅速可靠地切断电流的一种高压开关设备。

磁吹型断路器[编辑]

真空型断路器[编辑]

少油量型断路器[编辑]

少油量型断路器由于可耐受启断次数较少,相对所需维修频度较高,目前皆已停产。

空气断路器[编辑]

利用预先贮存的压缩空气来当消除电弧介质。压缩空气不仅作为消除电弧和绝缘介质,而且还作为传动的动力。

由于新鲜的压缩空气流除了可 以带走弧隙中热量,降低弧隙温度,还能直接带走弧隙中的游离带电质点,补充新鲜气体介质,使去游离大大加强,弧隙介质强度迅速恢复,所以,空气断路器断流容量大,灭弧时间短,而且快速自动重合闸时断流容量不降低。

但是空气断路器也有金属消耗量大,需要装设压缩空气系统等辅助设备和价格较贵等缺点。通常用于110kV及以上的大容量电力系统中。

目前生产的空气断路器多采用常充气式,即无论在合闸或分闸状态,消弧室内部都充满压缩空气,保证了接触头间必要的绝缘强度。这种型式结构简单,空气压力利用好,气耗量少。

热动式[编辑]

热跳脱式一般是运用用双金属片的原理。内有两片金属铜片,当电流超过额定值时,两片金属片会因受热而弯曲,进而跳脱接点而断路已达到保护的目的。

电磁式[编辑]

完全电磁式[编辑]

气体断路器[编辑]

气体断路器是以六氟化硫(SF6)为绝缘介质。由于气体断路器比油断路器体积小,因此成为当代特高压输电系统主要使用之断路器型式。

低电压热动电磁断路器[编辑]

高压电断路器[编辑]

位于Manitoba, Canada车站的12000安培(A)3相115,000伏(V) 断路器

相关规格[编辑]

  • 额定电压:如AC 345kV、161kV、69kV

以下四种选用断路器的数据在每个断路器上都会标示在其断路器上,若是有标示不全者,那此断路器就为不合法规所规定。

  • 极数:有单相二极与三相三极两种,以P表示,如二极为2P(相数不重要,以极数为主)
  • 额定电流(rated current,以AT表示):能可承载并使机构跳脱之电流容量
  • 框架容量(frame current,以AF表示):此开关的框架容量,表示本开关能承受的电流
  • 额定启断容量(Interrupt Current):以kA表示,表示当发生故障,可安全地切断短路电流容量,且不伤及本体的瞬间最大承受电流容量。

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