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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)。
有電子型的,使用互感器采集各相電流大小,與設定值比較,當電流異常時處理器發出號,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。
低壓斷路器具有多種保護功能(過載、短路、欠電壓保護等)、動作值可調、分斷能力高、操作方便、等優點,所以被廣泛應用。結構和工作原理低壓斷路器由操作機構、觸點、保護裝置(各種脫扣器)、滅弧系統等組成。
低壓斷路器的主觸點是靠手動操作或電動合閘的。主觸點閉合后,自由脫扣機構將主觸點鎖在合閘位置上。過電流脫扣器的線圈和熱脫扣器的熱元件與主電路串聯,欠電壓脫扣器的線圈和電源并聯。當電路發生短路或嚴重過載時,過電流脫扣器的銜鐵吸合,使自由脫扣機構動作,主觸點斷開主電路。當電路過載時,熱脫扣器的熱元件發熱使雙金屬片上彎曲,推動自由脫扣機構動作。當電路欠電壓時,欠電壓脫扣器的銜鐵釋放。也使自由脫扣機構動作。分勵脫扣器則作為遠距離控制用,在正常工作時,其線圈是斷電的,在需要距離控制時,按下起動按鈕,使線圈通電。
世界上早的斷路器產生于1885年,它是一種刀開頭和過電流脫扣器的組合。1905年,具有自由脫扣裝置的空氣斷路器誕生。1930年以來,隨著科技的進步,電弧原理的發現和各種滅弧裝置的發明,逐漸形成了機構。50年代末,由于電子元件的興起,又產生了電子脫扣器,到了今天,由于單片機的普及又有了智能型斷路器的問世。
常見的有低壓斷路器和真空斷:
低壓斷路器是用于交流電壓1200V,直流電壓1500V的電路中起通斷、控制或保護等作用的電器。低壓斷路器是電器工業的重要組成部分,在機械行業中是基礎配套件,在配電系統中低壓成套開關設備主要由各種低壓斷路器元件構成,低壓斷路器的功能及性能對低壓成套開關設備起著至關重要的作用。發電設備所發出電能的80%以上是通過低壓斷路器分配使用的。每增加1萬kW發電設備,約需2萬件左右的各類低壓斷路器與之配套。在工業自動化系統中,也需要由低壓斷路器構成的各種控制屏、控制臺、控制器等產品。中國低壓斷路器行業自1949年后,是在一些修理、裝配簡單電器工廠的基礎上逐步發展成能獨立設計、生產的行業,到1979共有生產企業600多家,經過1985~1986年、1990~1991年兩個發展高峰,1995年低壓斷路器行業已有生產企業約1500家。
內部附件
輔助觸頭:與斷路器主電路分、合機構機械上連動的觸頭,主要用于斷路器分、合狀態的顯示,接在斷路器的控制電路中通過斷路器的分合,對其相關電器實施控制或聯鎖。例如向號燈、繼電器等輸出號。塑殼斷路器殼架等級額定電流100A為單斷點轉換觸頭,225A及以上為橋式觸頭結構,約定發熱電流為3A;殼架等級額定電流400A及以上可裝兩常開、兩常閉,約定發熱電流為6A。操作性能次數與斷路器的操作性能總次數相同。
報警觸頭:用于斷路器事故的報警觸頭,且此觸頭只有當斷路器脫扣分斷后才動作,主要用于斷路器的負載出現過載短路或欠電壓等故障時而自由脫扣,報警觸頭從原來的常開位置轉換成閉合位置,接通輔助線路中的指示燈或電鈴、蜂鳴器等,顯示或提醒斷路器的故障脫扣狀態。由于斷路器發生因負載故障而自由脫扣的機率不太多,因而報警觸頭的壽命是斷路器壽命的1/10。報警觸頭的工作電流一般不會超過1A。
分勵脫扣器:分勵脫扣器是一種用電壓源激勵的脫扣器,它的電壓與主電路電壓無關。分勵脫扣器是一種遠距離操縱分閘的附件。當電源電壓等于額定控制電源電壓的70%-110%之間的任一電壓時,就能可靠性的分斷斷路器。
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