用途和分类：全面解析应用及分类

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：根据用途不同，断路器可配备不同的脱扣器或继电器。表5-10断路器配备的脱扣器和继电器的情况断路器的分类方式很多，如按使用类别分，有选择型和非选择型；按灭弧介质分，有空气式和真空式；按结构类型分，有万能式和塑壳式；按操作方式分，有有关人力操作和无关人力操作、有关动力操作和无关动力操作，以及储能操作之分；按极数可分为单极式、二极式、三极式和四极式；按安装方式又可分为固定式、插入式和抽屉式等。

断路器（也称为自动开关）是一种不仅可以接通和分断正常负载电流、电动机工作电流和过载电流，也可以接通和分断短路电流的开关电器。它在电路中主要起短路和过载保护作用，还可有欠电压保护和远距离分断电源等功能，也可直接操作不频繁起动电动机和进行电路转换等。

根据用途不同，断路器可配备不同的脱扣器或继电器。脱扣器是断路器本身的组成部分，而继电器（包括热敏电阻保护单元）则通过与断路器操作机构相连的欠电压脱扣器或分励脱扣器的动作控制断路器。断路器配备的脱扣器和继电器的情况如表5-10所示。

表5-10　断路器配备的脱扣器和继电器的情况

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断路器的分类方式很多，如按使用类别分，有选择型和非选择型；按灭弧介质分，有空气式和真空式（目前国产断路器多为空气式）；按结构类型分，有万能式和塑壳式；按操作方式分，有有关人力操作和无关人力操作、有关动力操作和无关动力操作，以及储能操作之分；按极数可分为单极式、二极式、三极式和四极式；按安装方式又可分为固定式、插入式和抽屉式等。人们用得比较多的是万能式和塑壳式断路器。

万能式（也称为框架式）断路器一般有一个钢制框架，所有部件均安装在这个框架内（导电部分加绝缘）。万能式断路器容量较大，可装设较多的脱扣器，辅助触头的数量也较多。不同的脱扣器组合可产生不同的保护特性，故这种断路器可制成选择型或非选择型配电断路器，也可制成有反时限动作特性的电动机保护断路器。

容量较小（如600 A以下）的万能式断路器多用电磁机构传动，容量较大（如1 000 A以上）的万能式断路器则多用电动机机构传动（无论采用何种传动机构，都装有手柄，以备检修或传动机构故障时用）。极限通断能力较高的万能式断路器还采用贮能操作机构以提高通断速度。

塑壳式断路器的主要特征是有一个塑料外壳，所有部件都装在这个外壳中。塑壳式断路器多为非选择型，用作电动机保护断路器或其他负载保护断路器。大容量产品的操作机构采用贮能式，小容量（50 A以下）也允许采用非贮能式闭合，操作方式多为手动，主要有扳式（如DZ10）和按键式（如DZ5）两种。

根据断路器在电路中的不同用途，有时也把断路器分为配电断路器、电动机保护断路器和其他负载（如照明）断路器。

根据采用的灭弧技术，断路器又有以下2种类型。

（1）零点灭弧式断路器。在这种断路器里，被触头拉开的电弧在交流电流自然过零时熄灭，如图5-7所示。

短路电流的峰值（峰值短路电流is）在两触头之间会产生很大的斥力。因此，为防止触头在电磁脱扣器动作之前被破坏，断路器应有相应的触头压力或采用电动方式增加其在短路条件下的触头压力。用电动方式增加触头压力的方法特别适用于短路条件下要求有通断延时，额定电流高于160 A的选择型断路器，如图5-8所示。

由图5-8可知，触头系统中电流方向相反的两并列导体间产生斥力作用的结果，会使动触头杆臂被推离静触头。但由于动触头杆上设有一支持点，而且这个点的设计位置正好能使触头压力增加，使触头之间产生的斥力转化为转矩了。

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图5-7　短路电流被零点灭弧式断路器分段时的电流和电压波形

t1—触头打开时间；t2—分段过程结束时间；t—燃弧时间；uB—电弧电压。

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图5-8　选择型断路器触头系统工作原理示意图

1—静触头；2—动触头；3—触头压力增加方向；4—闭合位置动触头杆壁支持点；5—平行导体间斥力的方向；6—触头压力弹簧产生压力的方向；7—接通、分断过程中触头杆臂铰接点。

（2）限流式断路器。“限流”的意思是把峰值is的预期短路电流限制到一较小的允通电流iD。

在过载电流整定值较低的断路器中，各极的双金属加热线圈和瞬动式电磁脱扣线圈的合成电阻很高。这个电阻可以高到完全能把短路电流ik限制到断路器不仅能承受其热效应和电动力效应，而且能将其分断的程度。这种利用高内阻特性进行限流的断路器称作“抗短路断路器”。抗短路断路器可以安装在电网中短路电流可能超过50 kA的地方。保证上述功能的热脱扣器整定范围，根据断路器在具体系统电压下的固有分断能力而定，故在不同的系统电压值时，情况可能会有所变化。

还有一种限流式断路器的动作时间极短，电弧电压却很高。这种断路器配有一脱扣器和一与零点灭弧式断路器完全不同的分断机构，其触头分断也不是由动作比较缓慢的脱扣器直接控制的，如图5-9所示。

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图5-9　限流式断路器分断短路电流时电流和电压波形

ta—分断延时；tl—燃弧时间；UB—电弧电压；iD—允通；is—预期短路电流峰值。

和熔断器限流的情况一样，这种断路器须满足2个条件：

（1）在预期短路电流峰值到来之前触头即应分断；

（2）在电路中以电弧电压的形式迅速出现一大电阻。

由图5-10（a）（较小型断路器）可知，触头的迅速分断是由电磁脱扣器的撞针（移动式衔铁）将动触头与静触头撞开而实现的。在大型断路器中，各种触头部件形成了一电流环路，如图5-10（b）所示，在出现短路的瞬间两触头间产生的巨大斥力使动触头离开静触头。这个斥力随电流i的增大而增加，在很短时间内，就会产生很高的电弧电压。适当设计触头形状和灭弧室构造，可使电弧迅速离开触头表面进入灭弧室。在灭弧室里，电弧在经过灭弧板时充分冷却而熄灭。

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图5-10　限流式断路器触头系统分断原理示意

（a）小型；（b）大型

用途和分类：全面解析应用及分类

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