斷路器的種類與選擇

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摘要：任何忽視電路保護設(shè)計的電氣或電子產(chǎn)品都埋藏了故障隱患。保護您的昂貴設(shè)備歸根結(jié)底就是要對包括控制開關(guān)、電線和電源在內(nèi)的整個電氣系統(tǒng)加以保護，以避免短路和電流過大情況的發(fā)生，目前的斷路器主要有熱斷路器、磁斷路器和通地漏泄斷路器等幾種。在選擇斷路器時，設(shè)計師不僅需要考慮以下的電路特性，還應(yīng)當考慮包括斷路器的安裝位置以及外殼尺寸方面的限制條件。

　　關(guān)鍵詞：斷路器 種類

　　選擇確定針對某項具體應(yīng)用的合適電路保護器件并不困難，但確實需要費一番思考。如果電氣和電子設(shè)備在設(shè)計中采用了規(guī)格制定得偏松的電路保護器件，則設(shè)備將極易因功率沖擊而遭到損壞并導(dǎo)致起火的災(zāi)難性后果，反之，如果采用規(guī)格制定得偏嚴的電路保護器件，將會引起令人生厭的頻繁跳閘現(xiàn)象。

　　目前的斷路器主要有熱斷路器、磁斷路器和通地漏泄斷路器等幾種。在選擇斷路器時，設(shè)計師不僅需要考慮以下的電路特性，還應(yīng)當考慮包括斷路器的安裝位置以及外殼尺寸方面的限制條件：

　　● 施加的額定交流或直流電壓

　　● 單相、多相和極點數(shù)目

　　● 適用的國家電氣標準和安全管理機構(gòu)標準

　　● 短路分斷能力

　　熱斷路器

　　熱斷路器采用一個與電路串聯(lián)的雙金屬片。電流在過載期間產(chǎn)生的熱量會使雙金屬片變形，從而使斷路器跳閘。與保險絲相比，熱保護器有一個顯著的優(yōu)點，就是在跳閘后能夠重新復(fù)位。它們還可以用作被保護設(shè)備的電源接通/關(guān)斷開關(guān)。

　　隨著溫度的升高，熱斷路器的跳閘速度加快，并常常會在較低的電流電平下發(fā)生跳閘。當斷路器和系統(tǒng)暴露于同一熱源時，這一特性往往很有用處。

　　在這種情況下，保護電路能夠跟蹤設(shè)備在更高的溫度下對于增強配線保護的需求。如果一個熱斷路器安裝在與被保護設(shè)備分離的環(huán)境下，則變化的環(huán)境溫度所造成的影響可以由一個補償型熱雙金屬片進行校正。例如，位于飛機座艙外面的斷路器是溫度補償型的，這樣其跳閘特性不會隨飛行中常見的溫度波動而發(fā)生變化。

　　此外，由于熱斷路器內(nèi)部固有的閂鎖機理，使其對沖擊和振動極不敏感。目前，有些高性能的電路保護器件提供了專門針對極大沖擊和振動環(huán)境的斷路器。

　　需要進行熱電路保護的應(yīng)用包括家用電器、交通、船舶、配電盤、醫(yī)療設(shè)備、視聽設(shè)備、電源和運動器械等。

　　磁斷路器

　　磁斷路器為大多數(shù)設(shè)計問題提供了精度和可靠性較高的成本效益型解決方案。

　　磁斷路器的過流檢測機理是只對被保護電路里的電流變化做出響應(yīng)，由于其電流感應(yīng)螺線管受環(huán)境溫度變化的影響不大，因此磁斷路器具有溫度穩(wěn)定性，不會像熱斷路器那樣明顯地受到環(huán)境溫度變化的影響。

　　磁斷路器沒有預(yù)熱階段，因此不會減緩斷路器對過載的響應(yīng)速度，從過載結(jié)束到其復(fù)位之前沒有冷卻期。

　　可以從四個獨立的方面對磁斷路器的特性進行有針對性的調(diào)整：斷路器所需的電路；跳閘點（以安培計）；延遲時間（以秒計）和浪涌處理能力。對這些因素所做的調(diào)整對斷路器短路分斷能力的影響極小。

　　一般而言，目前有三種跳閘時間延遲曲線各不相同的磁斷路器可供選擇：慢速、中速和快速。當對級聯(lián)電路和判別電路中的斷路器進行匹配時，這些可供選擇的曲線為設(shè)計師提供了很高的設(shè)計靈活性。

　　此外，對于常常需要承受巨大涌入電流的設(shè)備，還可以選擇具備特殊涌入結(jié)構(gòu)的磁斷路器。但是，當設(shè)備位置不穩(wěn)定時，由于磁斷路器的跳閘次數(shù)會因螺線管的運動受重力的影響而發(fā)生變化，此時熱斷路器或許是一個比較好的選擇。

　　磁斷路器的應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋了很多市場，比如電信、船舶、電器、工業(yè)自動化和控制以及醫(yī)療設(shè)備。

　　通地漏泄保護器

　　通地漏泄保護器（如Carling公司的SmartGuard系列）的工作方式與磁斷路器相同，能夠提供用戶定制的過載和短路保護級。此外，它們采用創(chuàng)新電子技術(shù)進行檢測并避免通地漏泄。

　　除了少量漏泄外，返回電源的電流與從電源流出的電流數(shù)值相等。如果經(jīng)過通地漏泄保護器后，電源流出和返回的電流值之差超過了漏泄靈敏度的設(shè)定值，則保護器將跳閘，且LED指示燈點亮，向操作人員發(fā)出提示，從而具備了“智能化”的特點。

　　LED指示燈清楚地顯示了由于通地漏泄所導(dǎo)致的跳閘。這種保護有助于避免嚴重的設(shè)備損壞和火災(zāi)。其應(yīng)用包括電阻和阻抗加熱系統(tǒng)、電信、劇場照明、船舶控制臺、辦公設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自動化和控制以及UPS系統(tǒng)。

　　需要考慮的一些次要因素

　　在選擇斷路器時，我們不僅要關(guān)注斷路器的延遲曲線等主要指標，還應(yīng)重視它的很多次要功能，這些常容易被忽略的性能不僅能為一個良好的設(shè)計錦上添花，而且還能幫助工程師們?yōu)槠鋺?yīng)用設(shè)計精密的保護電路。

　　目前市面上有許多配備了各種可選功能的斷路器，這些功能對于電路保護設(shè)計很有幫助。下面列出的是一些較為常見的功能。

　　輔助接點（輔助開關(guān)）：它們是與主接點電隔離的接點，適用于報警和程序開關(guān)。輔助接點可用于向操作人員或控制系統(tǒng)告警，發(fā)出警報，或在重要應(yīng)用中接通備用電源。

　　傳動：傳動器類型的選擇不僅是出于美觀的考慮。具有開關(guān)速度是通/斷開關(guān)兩倍的傳動搖桿開關(guān)的斷路器能夠節(jié)約成本和電路板空間。推挽式傳動器在遇到突發(fā)事件時最為穩(wěn)定。

　　分流端子：傳統(tǒng)斷路器被認為是“串聯(lián)跳閘”的，這是因為接點、電流感應(yīng)元件和負載都是串聯(lián)的。分流端子從主電路分出支路，這樣可將次級負載接入。如果初級負載發(fā)生了短路或過載，斷路器將跳閘并切斷兩個負載的電源。

　　與輔助接點不同，分流端子是接到位于開關(guān)接點和電流感應(yīng)元件之間的斷路器載流通路的，這意味著第二個負載不受過載或短路保護?？梢圆捎靡粋€獨立的斷路器來保護次級電路，否則該電路只可用于具有內(nèi)置保護電路的設(shè)備。

　　復(fù)式控制（遙控跳閘或繼電器跳閘）：復(fù)式控制斷路器將兩個彼此電隔離的感應(yīng)元件組合起來以實現(xiàn)多項功能。例如，復(fù)式控制斷路器可利用遙控傳動器或感應(yīng)器來進行傳統(tǒng)的過流保護以及電路斷接。遙控跳閘是復(fù)式控制的一個例子，通常被稱為“繼電器跳閘”。

　　低壓跳閘：這是斷路器中一個獨立的電壓敏感元件，如果電壓降到預(yù)定值以下，它將使主接點開路。具有低電壓跳閘的開關(guān)斷路器被廣泛用于有線連接電器的通/斷控制。安全管理部門要求這些電器在發(fā)生掉電時必須切斷電源，以避免電源恢復(fù)時電器突然重新啟動的危險。

　　自動跳閘：一個自動跳閘的斷路器在故障期間不會一直保持閉合—因為開關(guān)裝置不會因強行保持傳動器接通而失效。在一個完全自動跳閘的設(shè)計中，當傳動器被保持在“接通”位置時，主接點在發(fā)生故障之后將始終保持開路。一些被稱為“循環(huán)自動跳閘”的斷路器在故障期間不能強行保持接通狀態(tài)，但如果傳動器一直處在“接通”的位置，則它們將周期性地接通和斷開。如果斷路器安裝在容易夠得著的地方（即未封閉），則應(yīng)采用自動跳閘斷路器。

　　自動復(fù)位：對于斷路器不易夠著的應(yīng)用來說，在冷卻期后自動復(fù)位的斷路器是一個良好的選擇。此時若指定使用可自動再起動的設(shè)備，則發(fā)生危險的可能性很大。