小型断路器知识

针对的小型断路器是根据GB10963生产的家庭用断路器和按GB14048.2生产的工业配电用断路器是不同的，请不要混淆两个不同应用领域的产品。

最早，断路器是为取代（其实是部分取代）熔断器而出现的，这就决定了断路器必须具有熔断器的三个重要特征：

1）在电路出现短路故障时，迅速切断电路；

2）在电路出现超过额定电流的过载电流时，为保护线路因长期发热而出现意外状态，在出现过载一定时间后，切断电路；

3）在出现非常大的短路电流时，也能分断电路。

上述三个重要特征，在小型断路器中便形成了三个重要特征参数：

1 ）短路瞬时保护；

2）过载长延时保护；

3）分断能力。

在电路中熔断器不但起到安全作用，而且，当电路维修时，为安全起见，维修人员往往将熔芯从熔断器中取出，以确保维修工作的安全，因此，断路器在出现之初，就考虑到这点，它借助于开关的原理，能在必要时，预先切断电路，确保维修线路的安全。

本文将从介绍断路器结构入手，讲解断路器基本原理，基本参数，选用方法等，并从使用者的角度讲解如何用最简单的办法去判别市场上断路器质量的好坏。

l小型断路器结构简介：

说明:下面的解释不是严谨的技术术语，有些专业内容没有体现出来：

1）外壳——美观、安全与固定内部零件等功能；

2）操作机构——用户合闸与分闸并包含自由脱扣结构；

说明：所谓自由脱扣机构是指假如操作机构中的手柄被卡死，线路发生短路时，空气开关仍能分断电路。

3）瞬时脱扣机构——短路保护；

4）长延时整定机构——线路长时间过载保护；

5）导电系统——空气开关内部导电通道，同时也是和外部导线的连接接口，导电系统同时承担分断电路的作用；

6）跳扣——断路器自由脱扣的关键零件，无论是瞬时脱扣机构还是长延时过载保护机构都必须通过该零件使断路器跳闸；

7）导轨卡板——用户安装断路器用，小型断路器使用的是 35毫米标准导轨；

8）导弧角、导弧片——分断短路电流时，将断路器产生的电弧引入灭弧珊；

9）排弧口——断路器产生的电弧灭弧后，残余气体及部分带电粒子从这里排出断路器

瞬时脱扣机构（过电流脱扣器）原理

由磁轭、线圈、铁心、特性弹簧等组成，正常工作时，线圈通过小于等于额定电流的工作电流，线圈产生了磁场，磁场通过磁轭和脱扣铁心形成闭合磁路通道，脱扣铁心在该磁场作用下产生一个往右动作的力，如果没有特性弹簧的阻力，铁心将往右动作，因特性弹簧的阻力，铁心并不动作。当线圈通过的电流大于某个设定值，铁心产生的动作力便大于特性弹簧的阻力，于是铁心动作，带动跳扣动作，断路器便跳闸了。

小知识：如果用粗浅的方法（非准确解释）去理解特性弹簧和特性的关系可以这样理解：

B特性弹簧的初始压力（也有使用初始拉力的）等于线圈在3倍额定电流作用下对铁心产生的作用力，至于B特性的3到5倍可以理解为特性弹簧本身的制造误差使得特性值不能为一个特别准确的数值如4倍额定电流。

C特性、D特性的解释和B特性相同。

长延时整定机构（过载脱扣器）结构如图所示：

在该机构中，主要的零件是双金属片，其原理是，空气开关不通电时，双金属片为原始状态（图中红线所示）；通电后，双金属片因本身电阻作用而开始发热，因发热造成双金属片变形（图中蓝线所示），变形的大小和双金属片温度成正比，而双金属片的温度如果排除环境温度的影响后又和空气开关通过的电流成正比，因此，双金属片的变形程度在某种程度上直接反映了空气开关通过电流的大小，当通过电流超过某一设定值时，变形的双金属片带动杠杆机构使跳扣动作，从而使空气开关跳闸。

图中，调解螺钉、调节弹簧的作用主要是调整双金属片的原始位置，使空气开关在通过额定电流（或小于额定电流）时能正常工作，不至于因双金属片的变形而导致开关不能正常通电。

因双金属片是受热以后变形的，而双金属片一方面通过通电加热，而另一方面又通过导线和外壳散热，正常状态下，双金属片的弯曲到一定程度就不再继续变形了，但在线路出现过载（超过额定电流，但没有到短路电流）的情况时，双金属片的发热情况将加剧，直到带动跳扣动作，切断电路。这里要注意，双金属片的热量积累和电流也和时间有关，国家标准规定的所谓1.45、2.55反映在双金属片上就是：

空气开关通过大于等于开关额定电流的1.45倍（63A壳架等级电流）小于一小时的时间所导致的双金属片的变形，和通过大于等于开关额定电流的2.55倍小于60秒的时间所导致的双金属片的变形两者相同，这两种情况下，空气开关都产生保护性跳闸结果。

上面所介绍的双金属片的特性和电流、时间相关，而这样的保护相对磁脱扣特性的保护来说时间又长的多，而且电流越大脱扣时间越短，因此这种特性，业内称之为“长延时反时限脱扣特性”。

灭弧珊的作用：

断路器在分断时，因为大电流和高电压的作用，一定会在触头上产生电弧现象，就像我们平时看到的电焊机焊接时，焊条从被焊接金属上离开时所产生的电弧一样，如果这个焊弧不能被及时熄灭，触头同样将会产生焊接过程，灭弧珊在这里所起的作用就是将电弧熄灭。

一般来说6KA、10KA的小型断路器，它的灭弧珊都必须做的很大很重。

小知识：

1） 灭弧珊金属越重，电弧的冷却效果就越好，电弧被冷却后就不能继续燃烧了。

2） 灭弧珊片数越多，越有利于灭弧。

3） 灭弧珊的固定片材料必须合适，既要有一定强度、又要阻燃，同时合适的材料也有利于灭弧。

和小型断路器结构相关的名词

极（断路器的）——仅与断路器主电路的一个单独导电路径连接的并且带有用来接通和断开主电路的触头部分

保护极——带有过电流脱扣器的极

对于保护极来说：具有短路保护和过载保护的功能，因此内部必须安装电磁脱扣和热脱扣机构

非保护极——虽不带过电流脱扣器，但通常在其他方面却与同台断路器的保护极具有相同性能的极。

这里说的过电流脱扣器指磁脱扣和热脱扣机构

开闭中性极——只用以开闭电路而不需有短路能力的极。

和非保护极的最大区别是：开闭中性极虽然具有触头触点分合机构，用以接通和分断电路，但不能熄灭电弧，其导电系统仅能通过正常的工作电流，其作用和墙壁开关类似。

小型断路器使用注意事项：

1.  断路器外接导线一定要拧紧！

如果拧不紧，即时在较小的工作电流下，也将因为这里产生非常大的接触电阻，导致断路器不能正常工作，严重时将烧毁断路器，这时表现出来的常见现象是：

1）外接导线和断路器接线柱连接处导线外皮碳化

2）外接导线和断路器接线柱连接处导线外皮碳化甚至熔断，断路器接线柱处外壳变形甚至发生熔融现象

3）断路器内部零件蓝化（被高温烧焦），这时上面两种情况可能都没有出现！（当然也可能同时并存）

这里最要命的是，发生上述情况时，往往双金属片还来不及保护就造成了断路器和线路的损坏，甚至引发线路火灾，因此要提醒用户一定要拧紧外接导线。

至于双金属片为什么在上述情况下不保护主要是因为双金属片受热变形是需要时间的，在额定电流下工作时，双金属片并不能使断路器跳闸，而接线柱和导线因接线不紧导致的高温要倒传到双金属片上需要一定的时间，有时根本就穿不到双金属片上，因此，双金属片当然也不能对这种情况产生任何的保护。

这种情况不但发生在断路器上，就算用户使用的是保险丝，如果线头没有拧紧，也会发生上述情况！

2.  保持安装环境的清洁

虽然ECK在设计上考虑到了污染因数，但如果施工现场有大量垃圾进入断路器，仍然将对断路器的正常使用造成危害，比如造成操作机构卡死、不通电、缺相等故障

3.  使用合适的额定电流

就像保险丝不能用铜丝代替一样，不同的负载要选择合适的保险丝才能起到安全作用。大了，起不到安全作用，小了，供电可靠性下降，经常跳闸。

断路器的额定电流的选择不但和被保护线路中的负载有关，也和线路的线径有关，你不能说2.5平方的