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2023-06-28
了解过载保护器的作用和原理
【摘要】：现在我们开始认识一下过载保护器，如图4-21为各种过载保护器的实际应用。过载保护器是指对其所应用电路在发生过电流、过热或漏电等情况下能自动实施保护功能的器件，一般采取自动切断线路实现保护功能。
现在我们开始认识一下过载保护器，如图4-21为各种过载保护器的实际应用。过载保护器是指对其所应用电路在发生过电流、过热或漏电等情况下能自动实施保护功能的器件，一般采取自动切断线路实现保护功能。根据结构和原理不同，保护器主要分为熔断器和断路器两大类。
1.熔断器
熔断器是应用在配电系统中的过载保护器件。当系统正常工作时，熔断器相当于一根导线，起通路作用；当通过熔断器的电流大于规定值时，熔断器会使自身的熔体熔断而自动断开电路，从而对线路上的其他电器设备起保护作用。
图4-22所示为典型熔断器的实物外形。根据应用场合，熔断器有高、低压之分。常用的低压熔断器有瓷插入式熔断器、螺旋式熔断器、无填料封闭管式熔断器和有填料封闭管式熔断器等；高压熔断器主要有普通高压熔断器、跌落式熔断器等。
图4-21 各种保护器的实际应用
图4-22 典型熔断器的实物外形
熔断器串接在电路中，当电路中的电流超过熔断器规定值一段时间时，熔断器自身会产生热量使其熔体熔化，从而导致电路断开，起到保护电路的作用。
不同类型的熔断器其内部结构不同，但一般都是由熔丝（熔体）、底座、引出导电端子构成的，图4-23所示为典型熔断器的内部结构。
2.断路器
断路器是一种切断和接通负荷电路的开关器件，该器件具有过载自动断路保护的功能。根据其应用场合主要可分为低压断路器和高压断路器。图4-24所示为典型断路器的实物外形。
除此之外，还有一种具有漏电保护功能的断路器，它是配电（照明）等线路中的基本组成部件，具有漏电、触电、过载、短路保护功能，对防止触电伤亡事故的发生、避免因漏电而引起的火灾事故具有明显的效果。图4-25所示为典型带漏电保护的断路器的实物外形。
图4-23 典型熔断器的内部结构
图4-24 典型断路器的实物外形
图4-25 典型带漏电保护的断路器的实物外形
【资料】
上述保护器中，熔断器和断路器主要是切断线路的相间故障，保护动作电流是按线路上的正常工作的最大负荷电流来确定的，电流较大；而漏电保护器是检测漏电电流的。正常运行时系统是平衡的，漏电电流几乎为零；发生漏电和触电时，电路产生剩余电流，这个电流对断路器和熔断器来说，不足以使其动作，而漏电保护器则会可靠地动作。
过载保护器的应用十分广泛，特别在一些供配电线路中，熔断器和断路器是不可缺少的设备，图4-26所示为断路器在单相供电系统中的应用示例。
图4-26 断路器在单相供电系统中的应用示例
图4-27所示为断路器在三相供电系统中的应用示例。
3.过载保护器的功能
（1）熔断器
熔断器通常串接在电源供电电路中，当电路中的电流超过熔断器允许值时，熔断器会自身熔断，从而使电路断开，起到保护的作用。图4-28所示为熔断器的工作原理示意图。
图4-27 断路器在三相供电系统中的应用示例
图4-28 熔断器的连接关系
【资料】
从图4-28中可看出，熔断器串联在被保护电路中，当电路出现过载或短路故障时，通过熔断器切断电路进行保护。例如，当灯泡之间由于某种原因而被导体连在一起时，电源被短路，电流由短路的捷径通过，不再流过灯泡，此时回路中仅有很小的电源内阻，使电路中的电流很大，流过熔断器的电流也很大，这时熔断器会自身熔断，切断电路，进行保护。
（2）断路器
断路器是一种具有过载保护功能的电源供电开关，如图4-29所示，断路器在“开”与“关”两种状态下，内部触头及相关装置的关系和动作状态。
当手动控制操作手柄使其位于“接通”（“0N”）状态时，触头闭合，操作手柄带动脱钩动作，连杆部分则带动触头动作，触头闭合，电流经接线端子A、触头、电磁脱扣器、热脱扣器后，由接线端子B输出。
图4-29 塑壳式低压断路器通、断两种状态
当手动控制操作手柄使其位于“断开”（“0FF”）状态时，触头断开，操作手柄带动脱钩动作，连杆部分则带动触头动作，触头断开，电流被切断。
带漏电保护的断路器作为一种典型的断路器，其工作原理如图4-30所示。电路中的电源线穿过带漏电保护的断路器内的检测元件（环形铁心，又称零序电流互感器），环形铁心的输出端与漏电脱扣器相连接。
在被保护电路工作正常，没有发生漏电或触电的情况下，通过零序电流互感器的电流向量和等于零，这样漏电检测环形铁心的输出端无输出，带漏电保护的断路器不动作，系统保持正常供电。
当被保护电路发生漏电或有人触电时，由于漏电电流的存在，使供电电流大于返回电流。通过环形铁心的两路电流向量和不再等于零，在铁心中出现了交变磁通。在交变磁通的作用下，检测元件的输出端就有感应电流产生。当达到额定值时，脱扣器驱动断路器自动跳闸，切断故障电路，从而实现保护。
图4-30 带漏电保护的断路器的工作原理示例图
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