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斷路器工作原理
斷路器一般由觸頭系統、滅弧系統、操作機構、脫扣器、外殼等構成。
當短路時,大電流(一般10至12倍)產生的磁場克服反力彈簧, 脫扣器拉動操作機構動作,開關瞬時跳閘。當過載時,電流變大,發熱量加劇,雙金屬片變形到一定程度推動機構動作(電流越大,動作時間越短)。
現在有電子型的,使用互感器采集各相電流大小,與設定值比較,當電流異常時微處理器發出信號,使電子脫扣器帶動操作機構動作。
斷路器的作用是切斷和接通負荷電路,以及切斷故障電路,防止事故擴大,保證運行。而高壓斷路器要開斷1500V,電流為1500-2000A的電弧,這些電弧可拉長至2m仍然繼續燃燒不熄滅。故滅弧是高壓斷路器必須解決的問題。
吹弧熄弧的原理主要是冷卻電弧減弱熱游離,另一方面通過吹弧拉長電弧加強帶電粒子的復合和擴散,同時把弧隙中的帶電粒子吹散,迅速恢復介質的絕緣強度。
低壓斷路器也稱為自動空氣開關,可用來接通和分斷負載電路,也可用來控制不頻繁起動的電動機。它功能相當于閘刀開關、過電流繼電器、失壓繼電器、熱繼電器及漏電保護器等電器部分或全部的功能總和,是低壓配電網中一種重要的保護電器。
此外,特別要注意的三點是:
1.隨著現代建筑物中配變容量的增大;大容量母線槽的使用以及用電設備與電源間的距離在縮短等各種因素,使供電線路末端的短路電流也在不斷地增大,特別是一些的寫字樓、辦公樓、賓館及大型商場等公共建筑,這類使用的MCB,在設計時應加以注意。
2.MCB有兩個產品:一個是IEC898《家用裝置及類似裝置用斷路器》(GBl0963—1999);另一個是IEC947—2《低壓開關設備及控制設備低壓斷路器》。!EC898是針對由非電氣專業和無人員使用的,而IEC947—2是針對隅氣專業人員操作使用的產品。兩個對MCB的額定分斷能力指標是不同的,對設計人員來說,一定要看具體使用和對象來選用MCB。若按IEC947—2的額定分斷能力來選用MCB,應安裝在供專業人員操作的箱柜中,并由專業人員操作,如各樓層、廠房內的照明總配電箱;若按IEC898來選用MCB,可供安裝在非專業人員使用的操作電箱中,如大會議廳、廠房內的照明開關箱中,這些使用對象都是一般的工作人員。因此在選用 MCB時一定要注意加以區別,不能混淆。
3.一般來說,MCB的額定分斷能力是在上端子進線、下端子出線狀態下測得的。在工程中若遇到特殊情況下要求下端子進線、上端子出線,由于開斷故障電流時滅弧的原因,MCB必須降容使用,即額定分斷能力必須按制造廠商提供的有關降容系數來換算。現在有些廠商制造的MCB,上下端子均可進線及安裝,分斷能力不受影響,但筆者認為,在非萬不得已的情況下,宜以上進下出為妥。MCB的保護特性根據 IEC898,MCB分為人、B、C、D四種特性供用戶選用:A.特性一般用于需要快速、無延時脫扣的使用,亦即用于較低的峰值電流值(通常是額定電流/n的2—3倍),以允許通過短路電流值和總的分斷時間,利用該特性可使MCB替代熔斷器作為電子元器件的過流保護及互感測量回路的保護;B特性一般用于需要較快速度脫扣且峰值電流不是很大的使用;與A特性相比較,B特性允許通過的峰值電流<3In一般用于白熾燈、電加熱器等電阻性負載及住宅線路的保護;C特性一般適用于大部分的電氣回路,它允許負載通過較高的短時峰值電流而MCB不,C特性允許通過的峰值電流<5In一般用于熒光燈、高壓氣體放電燈、動力配電的線路保護;D特性一般適用于很高的峰值電流(<10In)的開關設備,一般用于交流額定電壓勇的控制變壓器和局部照明變壓器的一次線路和電磁閥的保護。
從以上保護特性的分析可知,對于各種不同性質的線路,一定要選用的MCB。如有氣體放電燈的線路,在燈啟動時有較大的浪涌電流,若只按該燈具的額定電流來選擇MCB,則往往在開燈瞬間MCB的誤脫扣。
在保護特性方面,瓜C898內明確規定,MCB不能用于對電動機的保護,只可作為替代熔斷器對配電線路(如電線電纜)進行保護。在這方面,設計人員往往容易忽視,并且在一些生產廠商的樣本和設計資料手冊上也有一些誤導的地方。大家知道,電動機在起動瞬間有一個5—7In時間為10s的起動電流,即使C特性在電磁脫扣電流設定為(5—lO)In,可以保證在電動機起動時避過浪涌電流;但對熱保護來講,其過載保護的值整定于1.45Jn,也就是說電動機要承受45%以上的過載電流時MCB才能脫扣,這對于只男受<20%過載的電機定子繞組來講,是極容易使繞組間的絕緣損壞的,而對于電線電纜狼可承受的。因此,在某些如確需用MCB對電機進行保護,可選用ABB公司特有的符合IEC947—2中 K特性的MCB,或采用MCB外加熱繼電器的,對電動機進行過載和短路保護。
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