低压断路器的选择和应用

低压断路器的选择和应用

１电灯（白炽灯）、电热器回路

这些回路基本上是电阻负载，选用的是小型断路器（MCB）。断路器的额定电流理论上是In≥IＬ（In为断路器额定电流，IＬ为线路或电气设备的额定电流）。若In取≤IＬ，MCB可能发生误动作，所以国际上很多国家将用于白炽灯、电热回路的断路器In选为（1.1～1.15）IＬ。

白炽灯和电热回路在通电的瞬间都可能产生闪流（由冷态电阻逐渐形成热态电阻的过程），最大闪流可达10IＬ，故在选用小型断路器时应选用Ｃ型（瞬动电流整定值5～10倍In）。

２高压汞灯、钠灯、金属卤化灯等的回路

小型断路器的In≥（1.2～1.4）IＬ

水银灯等的特点是电流的畸变率（系数）达１５％，起动时，因镇流器电感因素，将产生冲击电流，但起动的时间也较长。为此，水银灯等的保护用断路器，其瞬动电流应选用Ｃ型。

３电动机回路

作为电动机回路直接保护的断路器可采用电动机保护型断路器，它的过载保护有1.2In、1.5In、7.2In（可返回特性），短路瞬动为12In。这种断路器的额定电流In=I M（I M为电动机的额定电流）。如果无法找到电动机保护型断路器，也可使用一般配电保护型断路器，但这种配电型断路器仅能作电动机的短路保护（线路的过载保护采用热继电器）。

由于这种配电型断路器无躲过电动机起动电流的可返回特性，为了避免电动机起动时断路器动作（包括电动机采用Ｙ－Δ起动器等，在起动、运转瞬间的过渡性冲击电流），所以它的额定电流取得较高。日本有关标准（包括一些公司的产品样本介绍）规定：当电动机额定电流I M≤50A时，断路器的额定电流In≤3I M，当I M＞50A时，In≤2.5I M，而瞬动电流仍取10In（倘额定电流不放大，则瞬动电流必须大于14I M），断路器的额定短路分断能力≥电动机的短路电流。

４电容器回路

国际电工委员会IEC和德国DIN标准都规定，电容器单元必须长期在这样的电流下工作，即：它的有效值不会超过在正弦电压和额定频率时流过电流的1.3倍，对于大多数使用场合中的电容器单元可不采用过载保护，它可使上一级电网通过滤波回路进一步消除谐波。

对于短路保护，最普遍的是采用熔断器（此时熔断器的额定电流应是电容器额定电流的1.6～1.7倍），也有很多使用电容器的地方，它的短路保护选择塑料外壳式断路器（MCCB）。

电容器的保护开关（熔断器、断路器）必须符合以下三条要求。

（１）应能承受电容器产生的涌流；

（２）保护开关、电器应有不重燃性；

（３）熔断器或断路器的短路分断能力应大于电容器的短路故障电流。

电容器合闸投入运行时，由于端电压不能发生突变（由零变到额定电压），其情况有如短路，因此有较高的频率和较大幅值的浪涌电流（涌流）。

单个电容器的涌流峰值按公式（１）计算

Im＝Ic（１）

式中：

Im--涌流峰值Ａ；

Ｓ--电容器安装处的短路容量，ｋＶＡ；

Ｑ--电容器的无功功率，ｋＶＡＲ；

Ic--电容器电流，Ａ。

为了抑制电容器开断时的过电压和合闸涌流，集中补偿的电容器一般是装切合电阻的。要求加装切合电阻后，将Im降下来。加装切合电阻后，涌流（峰值）可降到16Ic，有效值为11.3Ic，因选用的断路器额

定电流In＝（1.3～2.0）Ic，对断路器来说 假如它的瞬动电流整定值为10In 则完全可以躲过电容器的峰值电流Im。

当Im、Q和Ic可知时，可以求出S值，由S值可以算出电容器的短路电流。

用塑料外壳式断路器作电容器回路保护时，断路器的额定电流较常见的是In＝1.5Ic；断路器的额定工作电压应≥电容器的工作电压。

表１为推荐的电容器保护用塑料外壳式断路器规格和二者的主要参数。

５焊接机（点焊机、电弧焊机）回路

交流电弧焊机、钢板点焊机、储能点焊机等焊接机的工作电流是间断的、脉冲的，因此选用断路器时，必须进行计算才能确定。

设点焊机（电弧焊机）的最大工作电流为Ia，由于是间断工作，某一时刻Ia＝0，热等效等值电流Ie为：Ｉ２ａｔ１＋Ｏ２ｔ２＝Ｉ２ｅ（ｔ１＋ｔ２）（２）

I a2t1+α2t2=I e2（t1+t2)

式中：

ｔ１--焊接时间，ｔ２--休息时间（间歇时间）

∴Ie＝＝＝Ia＝Ia

Ｔ＝ｔ１＋ｔ２＝点焊周期，α＝称为使用率。

（例：设Ia＝100A，t1＝0.3s Ｔ＝3s α＝＝0.1，则Ie＝Ia＝１００＝３２Ａ）

工作电流Ia所引起的发热是按一齿形波规律的。实践告诉我们，使用率α越小，热平均温度Te与最高温度T M的差就越大。但是在大部分时间内热等效连续电流超过热平均温度的电流，为了防止断路器的过载长延时脱扣器误动作，一般选择断路器的额定电流In时，In＝（1.2～1.3）Ie。

由上例可得In＝３２ 1.2～1.3 ＝38.4～41.6Ａ

断路器的额定电流可取In＝４０Ａ。

对于大多数而言 规律性间断工作的焊接机的使用率α取0.5。

同类型的多台焊接机，它们各自的最大工作电流为Ia，α大致相同，设共有Ｎ台，则：

Ie＝Ia＝ＮIa

平衡接于三相时，总干线的断路器额定电流

In＝ＮIa

表2为不同参数的焊接机选用的断路器规格。

焊接机 特别是电弧焊机，起动瞬间电弧被短路而尚未引弧，因此电阻很小，电流很大，电焊变压器一次侧（原边）可能有8～14倍的额定电流。随着电弧的引燃和稳定，电阻及电流也逐渐稳定，这种现象称为过渡性闪流。

由于使用焊接机时要频频发生过渡性闪流，当采用瞬动整定电流为（5～10）In的小型断路器（MCB）或瞬动整定值为10In的塑壳式断路器作保护时，常会在此过渡性闪流下产生误动作。

对于断路器的瞬动电流整定值，国外推荐按公式（３）计算而求得。

Is＝×Ｂ（３）

式中：

Ｐ--焊接机容量，ｋＶＡ；

Ｅ--线电压，Ｖ；

Ｂ--过渡性闪流与额定电流之比（Ｂ的范围为8～14）；

Is--断路器瞬时脱扣电流，Ａ。

式（３）可作用户选择时的参考。