什么是断路器，它如何工作？

断路器是一种电气安全装置，专门用于保护电路，防止电流过大超过设备的安全容量（称为过流）而造成伤害。该装置的主要目的是中断电流的通过，以保护设备并避免发生火灾。断路器与保险丝不同，保险丝只工作一次就需要更换，而断路器则可以复位（手动或自动），继续正常工作。

断路器如何工作？

当出现故障或故障电流时，断路器会自动断开以切断电源。

断路器的类型决定了它的工作方式。机械式断路器（如家中的断路器）是一种开关，可以打开和关闭，让电流流动。

固态断路器采用 Ideal Power 的 B-TRAN™ 等功率半导体来代替机械部件，从而快速断开电路。这样可以减少磨损，延长使用寿命。

断路器的组件

• 跳闸或保护机制有时也称为跳闸装置，在发生电气故障时启动工作机制。
• 运行机制:操作机构负责打开或关闭断路器，以发挥其保护功能。
• 模制框架: 模制框架是大多数断路器的外部外壳，可提供保护和支撑。它为断路器的其他部件提供绝缘保护。
• 弧形滑道:弧槽位于触头附近，以避免损坏并将热量对断路器运行的影响降至最低。发生故障时，它们会分离。
• 联系方式:触头分为三类：电弧触头、辅助触头和主触头，用于保证断路器内最有效的气流。

断路器类型

根据断路器的特性，如电压分类、结构样式、断路类型和结构属性，可以对断路器进行各种分类。

不过，断路器有四种主要介质：油/空气/真空/六氟化硫

绝缘介质较高的介电强度可实现熄弧机制。

低压断路器（电压 < 1000 伏）

• 微型断路器 (MCB) 是一种用于保护电路免受过流或短路影响的小型装置。

MCB 或微型断路器是一种广泛使用的断路器，专为家庭低压使用而设计。该装置可手动启动和停用，根据磁性原理工作。微型断路器（MCB）内的双金属片能检测到过大的电流，并随之脱开机械闩锁。MCB 有多种型号，包括 A、B、C、D、G、H 和 K 型。

• 空气断路器 是一种利用压缩空气熄灭断路时形成的电弧，从而中断电路的装置。

空气断路器用于低压应用，触头寿命约为 6 次短路。断路器有两种类型：传统空气断路器和磁吹式空气断路器。空气断路器利用高电阻断路来熄灭电弧。缩小电弧的横截面积和延长电弧的长度可增加电弧的电阻。电弧可通过快速冷却并重新导入断路器而熄灭。

• 塑壳断路器 (MCCB)

1. 断路器装在塑料外壳内。用于高压系统的大型断路器。
2. MCCB 的典型电流高达 1600A，故障级别高达 150KA。
3. 这些断路器比 MCB 更坚固，能承受更大的电流。
4. MCCB 使用双金属和电磁元件，但基于微处理器的 MCCB 更受青睐，因为它们具有快速的电子释放机制。
5. MCB 和 MCCB 有单极、两极和三极三种形式，可满足各种电气需求。

中压断路器（1 千伏 - 33 千伏）

• 最小油断路器 (MoCB):油断路器使用变压器油作为绝缘体来熄灭电弧。油的介电强度为 110 kV/cm，是一种强介质。产生电弧的离子与油发生反应，释放出氢气（70-80%）、甲烷、乙烯和乙炔。由于氢具有良好的导热性，接触处的氢气泡可以冷却系统，帮助电弧去离子。电弧路径中的油湍流也会阻碍生产。这些断路器的触点寿命为 6 次短路，需要经常更换。
• 真空断路器： 真空断路器使用的介质压力低于 760 毫米汞柱。低压以托（1 毫米汞柱）为单位。真空断路器使用 10-5 至 10-7 托的真空熄弧介质。这种介质在断路器介质中具有最高的介电强度和绝缘强度。真空允许微喷射产生金属离子和电弧。真空断路器会在第一个周期中断故障电流。真空断路器的接触寿命为 100 次短路，且无爆炸危险。

高压断路器（33 千伏 - 220 千伏）

• 空气爆破断路器:对于中压、高压和超高压，鼓风断路器可取代油断路器。在电压超过 110 千伏的情况下，通常会使用喷气断路器。利用压缩空气代替氮气、二氧化碳和氢气进行快速熄弧。用空气代替其他气体可最大限度地降低断路器的成本和尺寸。由于用空气代替了油，因此不会发生火灾。空气爆破断路器的短路触头寿命和重合闸寿命均为 25 次。
• SF6 断路器:六氟化硫断路器利用六氟化硫气体熄灭高压和超高压应用中的电弧。负电性的六氟化硫气体可吸收自由电子，并具有很强的介电强度。电离灭弧需要气体产生负离子，负离子的速度比自由电子慢。使用 SF6 断路器 25 次短路后，可利用相同的气体。此外，SF6 还具有防火、不爆炸、惰性和无毒等特性。

保险丝和断路器的区别

两种选择各有利弊。保险丝通常更经济。相比之下，断路器在每次过载后都不需要更换，而且使用起来更方便，没有风险。虽然可能性极低，但也曾发生过断路器受阻而无法中断电路的情况。

保险丝

• 在中断过流事件后必须更换。
• 初始成本较低
• 无需维护
• 仅在发生过流事件时打开
• 没有可选的保护功能

断路器

• 可在中断过流事件后复位
• 初始成本较高
• 需要维护
• 可选保护功能（如接地故障）

阅读更多 断路器与保险丝

如何测试断路器？

断路器可以使用分析仪、欧姆表、万用表等进行测试。每种断路器的运行方式不同，需要进行不同的测试。测试包括机械、热、介电、短路、电压和电阻。持证电工或工程师必须选择正确的程序以确保安全。断路器可以用数字万用表进行电位差测试。

• 步骤 1：擦干电板周围的任何东西。同时，清洁潮湿的地板并等待。
• 步骤 2：打开配电盘，测试断路器。
• 步骤 3：用螺丝刀揭开断路器。
• 步骤 4：关闭连接到断路器的所有小工具和电器。
• 步骤 5： 将万用表调至 "交流电压 "档。
• 步骤 6： 将万用表的红线和黑线分别连接到断路器的接线端子螺丝（热线）和接地螺丝上。
• 万用表显示断路器螺钉电压。
• 步骤 7：如果电位差为零，则更换断路器。
• 步骤 8： 将万用表调至欧姆档。
• 第 9 步： 将万用表的一根导线与电源相连，另一根导线与螺丝相连。
• 步骤 10：关断电阻应为零。如果断路器有电阻，则需要更换。

高压断路器的特点

• 终端故障:端子故障是指发生在断路器端子上的故障。
• 短线故障:短线故障是指输电网络 5 公里范围内发生的短路。
• 变压器磁化电流 变压器通电时会产生浪涌电流，大约是变压器通常额定电流的十倍。
• 电容器组充电:电容器组充电与过电压情况类似，电力系统开关设备应使电容器组能够不间断地充电。
• 输电线路通电:开关装置应能安全地为输电线路通电和断电，同时确保线路上的设备不受损坏。
• 相序切换:相序变换对旋转机械有重大影响，开关设备应确保电气旋转设备在这种情况下安全运行。

断路器常见问题

1.保险丝好还是断路器好？

两种选择各有利弊。保险丝通常更经济。相比之下，断路器在每次过载后都不需要更换，而且使用起来更方便，没有风险。虽然可能性极低，但也曾发生过断路器受阻而无法中断电路的情况。

2.哪些迹象表明我的断路器需要维护或更换？

警惕断路器故障的迹象，如频繁跳闸、嗡嗡声或过热。如果发现这些迹象，请咨询合格的电工进行维护或更换。

3.为什么断路器会跳闸？

断路器跳闸时会切断电路中的电流，作为防止过载或短路的安全措施。

断路器跳闸的最常见原因是

• 超载： 当电路中的电流过大时，例如同时使用多个大功率设备时，就会出现这种情况。
• 短路： 当电器线路出现问题导致电流过大时，就会发生短路。
• 接地故障： 接地故障发生在厨房和浴室等湿度较高的地方。为了安全起见，电气规范现在要求使用接地故障断路器（GFCI）。

4.如何选择断路器

选择断路器需要了解其规格。主要考虑因素包括

• 额定电压 断路器的最大电压就是其额定电压。了解您的应用需要多高的电压，然后购买足够电压的断路器。
• 连续额定电流： 找出安培数，确定持续额定电流。额定安培数表示断路器在不过热的情况下能承受多大的持续电流。
• 频率 考虑安培数来估算断路器的频率。例如，600 安培的断路器可以处理 50-120 赫兹的频率。选择错误的断路器会浪费能量和热量，限制效率并损坏元件。
• M轴中断能力： 断路器的最大分断能力必须始终超过断开它的故障电流。否则，断路器可能会损坏。