低压断路器教案

一、断路器的工作原理：
断路器的工作原理可用下图说明，它的触点1，共有三个，串联在三相主电路中，当操作手柄闭合后，触点1由
锁键2保持在闭合状态，锁键2是由搭钩支持着，搭钩3可以绕轴4转动。

如果搭钩3被杠杆5顶开，触点1就被弹簧6拉开，电路分断。

电磁脱扣器的线圈和主电路串联，当线路发生短路，出现很大过电流时，过电流脱扣器的铁心线圈产生的电磁吸
力才能将衔铁9吸合（正常电流所产生的吸力不能使衔铁动作）。

衔铁9吸合时撞击杠杆5，把搭钩3顶上去，使触点1打开。

欠电压脱扣器8的线圈并联在主电路上，当线路电压正常时，欠电压脱扣器产生的吸力能够将它的衔铁10吸合，
如果线路电压降到某一定值时，欠电压脱扣器的吸力减小，衔铁10被弹簧11拉开，这时同样撞击杠杆5，把搭钩3顶开，也可以使触点1打开。

热脱扣器的作用和热继电器相同，当线路发生过载时，过载电流流过加热电阻丝13而使双金属片12发热弯曲，
同样可将搭钩3顶开，使触点分断，起过载保护作用。

分励脱扣器14是用来远距离分闸（通过按钮15），或由继电保护装置动作来实现自动跳闸。

1——触点2——锁键3——搭钩4——转轴5——杠杆6、11弹簧7——过电流脱扣器8——欠电压脱扣器9、10衔铁12——热脱扣器双金属片13——加热电阻丝14——分励脱扣
器15——按钮16——合闸电磁铁注：
欠电压脱扣器电磁线圈的引线，应接到断路器的进线端，否则自动脱扣机构松动，不能完成合闸操作。

分励脱扣器电磁线圈通常是接于外部操作电源。

断路器都装有操手柄，作为正常情况下闭合和分断电路及故障后重新接通电路使用。

二、断路器的主要结构：低压断路器的主要结构包括1、触点系统
断路器常用的触点有三种形式：1）插入式触点：
适合于不产生电弧的接触处，常作开关极后出线的插入式连接。

其特点能通过巨大的短路电流，有电动补偿作用，
能防止触点弹开。

2）桥式触点：
适合小容量开关用，桥式触点有两个接触点，因增加了一个断点，有助于灭弧。

简化了灭弧室结构，但需要保证
使双断点触点同时接通或分断。

3）对接式触点：
适用于通过大电流的开关，对接式触点为一对动静触点。

为了防止电流对触点的破坏作用，大电流对接式触点常
制成双档触点（即主触点和弧触点），或三档触点（即主触点、副触点和弧触点），电流较小时，可做成单档触点。

其三档触点断开负载时的动作程序是：先断开主触点，然后断开副触点，最后断开灭弧触点，电弧在弧触点之间熄灭。

主触点材料大都采用纯银制作，弧触点多采用银钨合金、铜钨合金或陶冶合金制成。

[附：断路器的主触点、弧触点、副触点：
断路器的每一极一般由三个并联的触点组成，即主触点、弧触点和副触点。

主触点负担通过额定电流，要有足够的电动稳定性和热稳定性。

为了避免主触点在闭合与断开电流时被电弧所烧
坏，另外并联了一个弧触点。

弧触点是用耐弧材料制成，但在断开时电流由主触点移到弧触点的瞬间，可能因压降太大而产生电弧烧毁主触点，因此在中间又并联一个附加触点（又称副触点）。

在断开时首称主触点分开，然后是副触点，最后弧触点分开，产生电弧在弧触点间熄灭。

如弧触点失去作用时，副触点也可代替弧触点工作。

]
2、灭弧装置
1）将电弧拉长，使电源电压不足以维持电弧燃烧，从而使电弧熄灭。

2）有足够的冷却表面，使电弧能与整个冷却表面接触迅速冷却。

3）将电弧分成多段，成为短弧。

每段短弧有一定的电压降，这样电弧上总的电压降增加，而电源电压不足以维
持电弧燃烧，使电弧熄灭。

4）限制电弧火花喷出的距离，以造成相间飞弧。

[附：断路器的电弧的产生：
带负载的电路被切断时，断开处低电位的自由电子会脱离金属触点，跑入空气隙中，在电压作用下，被加速后以
很大的速度向高电位运动，与空气分子（如氧和氮分子）相撞，使空气发生撞击
电离现象，产生新的电子和离子。

这些新的电子和离子，被加速后又撞击别的空气分子，重新产生撞击电离，这种链锁反应使空气隙中自由电子骤然增多，空气开始导电，出现很大的电流，因而产生了电弧。

电弧产生后，温度猛然升高，可能将触点烧坏，因此，必须采取有效措施，迅速将电弧熄灭，保证各种开关触点
正常工作。

]
3、操作机构
断路器通过操作机构可以实现分、合。

操作机构有手动、电动、电磁、气动等形式。

常见的小空开大都是手动形式的。

4、保护装置共有以下保护装置：1）分励脱扣器
分励脱扣器也多为电磁式。

由控制电源供电，它可以按照操作人员的命令或继电保护信号使其线圈通电，衔铁动
作，从而使断路器分断。

可见，断路器在运行中分励脱扣器是不带电的。

这个机构是为了实现远程分合，小空开通过辅助触头据说可实现，可进一步验证。

2）过电流脱扣器
²过载脱扣器——习惯上与过载保护的过电流脱扣器相同
热脱扣器：当线路电流超过额定电流值的量并不太大时（即过载），使电阻发热过量，引起双金属片受热向上弯
曲，推动顶杆向上，顶开搭钩，主触点在释放弹簧的作用下，很快就断开，将电路切断。

²短路脱扣器——习惯上与短路保护的过电流脱扣器相同
电磁过扣器：当流过开关的电流在整定值以内时，电磁脱扣器的线圈所产生的吸力不足以吸衔铁。

当发生短路时，
短路电流超过整定值，强磁场的吸力克服弹簧的拉力拉动衔铁，顶开搭钩，使开关跳闸。

所以电磁脱扣器起到熔断器的作用。

3）欠电压脱扣器
欠电压（失压）脱扣器多为电磁式。

当电源电压在额定值时，失压脱扣器的线圈产生的磁力不足以将衔铁吸合，
使开关保持闭合状态。

当电源电压下降（即欠压）到低于整定值或降为零时，其电磁吸引力不足以维持衔铁吸合，在弹簧的作用下衔铁被释放，顶开搭钩，而切断电源。

常见的小空开不具备此项功能。

4）其它脱扣器
有复式的脱扣器。

开关同时具有电磁脱扣器和热脱扣器，称为复式脱扣器。

电磁脱扣器具有瞬时特性，可保护短
路；热脱扣器具有延时特性，可保护过载所以复式脱扣器具有两段保护性。

5、辅助触头：
辅助触头与断路器主触头是联动的。

由传动机构带动，有常开与常闭两种形式。

其主要作用是通断信号电路或构
成电路的联锁。

常见小空开很少使用。

6、外壳或框架：
外壳或框架是断路器的主要支承件。

常见小空开外壳多由塑料制成（所谓塑壳断路器），而一些大电流断路器由
于体积及强度方面的要求框架多为钢质的，断路器的所有零部件均装于外壳或框架之内。

[其它说明：
自由脱扣机构将操作机构和触头系统的机构进行联系。

当操作手柄在合闸位置时，靠自由脱口结构可使断路器跳
闸，触头分开。

各厂家设计的自由脱扣机构虽各有不同，但基本大同小异，自由脱扣机构可以理解为动作放大传递的机构，断路器保护断开时都需要通过它来实现。

通过过电流脱扣器可以反映过电流的大小。

当过电流达到整定数值时，脱扣器经一定时间后动作，使断路器断开
电路。

过电流越大，动作时间越短。

当电流大到一定程度时，可使断路器瞬时断开电路。

前者称为反时限过电流脱扣器。

后者称为瞬动过电流脱扣器。

一般反时限过电流脱扣器由双金属片制成，瞬动过电流脱扣器都是电磁脱扣器。

反时限过电流脱扣器——双金属片（热脱扣器）——过载保护瞬时过电流脱扣器———电磁脱扣器———————短路保护
一些新产品采用的半导体脱扣器可实现反时限和瞬动两种动作。

目前的产品这三种方案都有采用或组合采用，具
体是那种方案，要参考产品选型书来确定。

一般断路器每极都串有过电流脱扣器，三极断路器有三个脱扣器。

]
三、断路器的分类：
1、根据断路器的安装方式可以分为固定式、插入式和抽屉式（我们常用的为插入式）；
2、根据采用的灭弧介质可以分为：空气式、真空式、油介式（我们常用的为空气式）；
3、根据断路器的极数不同可以分为：单极、双极、三极和四极（我们常用的为单极、三极，双极的曾经也用过）；
4、根据结构型式可以分为：万能式和塑壳式（我们常用的为塑壳式）；
5、根据操作方式可以分为人力操作、动力操作及储能操作（我们常用的为人力操作）；
6、当然还有一种分类方式，基于适用电路，还可分为直流断路器和交流断路器；
四、断路器的功能作用：
断路器，主要用于低压配电系统中，作不频繁操作。

它可供电路过载、短路、失压和电压降低时，自动切断电路
之用。

详细说明：
断路器干什么用的？断路器可以用来接通和分断正常的负载电流，也可以用来接通和分断短路电流。

它在电路中
可以起短路和过载保护作用，还可以起欠电压和远距离分断电路的作用。

近年来有些断路器还具有接地故障保护。

注意，大家在看上边的文字时，不要想着我们常见的那种，那仅仅是最简单常见的一种微型空气介质的断路器，
俗称“空气开关”。

这种空开目前仅具有接通、分断电路的功能和过载保护、短路保护功能（部分产品有过电压保护），其它功能一般的就不具备了。

（有些厂家提供配套外置附件，可能实现其它功能，如远距离分断、欠电压保护等。

）
四、低压断路器的选用原则
1）根据线路对保护的要求确定断路器的类型和保护形式--确定选用框架式、装置式或限流式等。

2）断路器的额定电压UN应等于或大于被保护线路的额定电压。

3）断路器欠压脱扣器额定电压应等于被保护线路的额定电压。

4）断路器的额定电流及过流脱扣器的额定电流应大于或等于被保护线路的计算电流。

5）断路器的极限分断能力应大于线路的最大短路电流的有效值。

6）配电线路中的上、下级断路器的保护特性应协调配合，下级的保护特性应位于上级保护特性的下方且不相交。

7）断路器的长延时脱扣电流应小于导线允许的持续电流。

五、断路器在机床电路中的接线。