斷路器的結(jié)構(gòu)原理

斷路器用作合、分電路時(shí)，依靠扳動(dòng)手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)的手柄（簡(jiǎn)稱(chēng)為手操）或者利用電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)（簡(jiǎn)稱(chēng)為電操）使得斷路器的動(dòng)、靜觸頭閉合或者斷開(kāi)。

當(dāng)斷路器所在線路出現(xiàn)過(guò)載（過(guò)負(fù)荷）時(shí)，斷路器熱脫扣器中的雙金屬元件受熱（或者通過(guò)它近旁的發(fā)熱元件使得雙金屬元件受熱）產(chǎn)生變形、彎曲，并打開(kāi)鎖扣使得斷路器跳閘。熱脫扣器一般用于過(guò)載保護(hù)。

當(dāng)斷路器所在線路中出現(xiàn)短路時(shí)，短路電流使得磁脫扣器的動(dòng)銜鐵被吸合，從而帶動(dòng)牽引裝置使得斷路器跳閘。磁脫扣器一般用于短路保護(hù)。

當(dāng)斷路器所在線路出現(xiàn)電壓低于70%Un（額定電壓）時(shí)，欠電壓脫扣器將觸發(fā)斷路器執(zhí)行跳閘操作。這種脫扣被稱(chēng)為欠電壓脫扣；當(dāng)操作者需要從遠(yuǎn)方來(lái)操作斷路器跳閘時(shí)，可以利用分勵(lì)脫扣器。分勵(lì)脫扣器可實(shí)現(xiàn)斷路器的遠(yuǎn)距離操作。

斷路器的脫扣器包括溫度、電流、電壓的傳感元件、傳遞元件、測(cè)控元件和執(zhí)行元件。

斷路器的脫扣器按測(cè)量和控制方式可分為熱磁式脫扣器和電子式脫扣器兩種，如圖1和圖2所示。

圖1帶熱磁式脫扣器的斷路器結(jié)構(gòu)原理圖

圖2帶電子式脫扣器的斷路器結(jié)構(gòu)原理圖

從圖1和圖2中，我們看到主觸頭、輔助觸頭被傳動(dòng)桿連動(dòng)，當(dāng)反時(shí)針?lè)较蛲苿?dòng)操作手柄時(shí)，閉合力經(jīng)自由脫扣機(jī)構(gòu)傳遞給傳動(dòng)桿使觸頭閉合。最后鎖扣將自由脫扣機(jī)構(gòu)鎖住，被保護(hù)電路接通。

我們先看圖1的熱脫扣器：為了實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，熱脫扣器配套了測(cè)量過(guò)載電流的雙金屬片。過(guò)電流不大時(shí)，熱雙金屬片慢慢彎曲（與電流大小成反比），經(jīng)過(guò)一定延時(shí)后推動(dòng)脫扣軸，使機(jī)構(gòu)執(zhí)行脫扣（熱磁式）。

我們?cè)倏磮D2的磁脫扣器：當(dāng)出現(xiàn)短路電流時(shí)，電流大到磁脫扣器鐵心氣隙中產(chǎn)生電動(dòng)力足以克服反力彈簧的反力時(shí)，鐵心迅速向上運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)脫扣軸，使機(jī)構(gòu)瞬時(shí)脫扣。

再看圖2的測(cè)量系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)過(guò)電流后，過(guò)電流脫扣器中的羅氏線圈將過(guò)電流信號(hào)經(jīng)運(yùn)算處理后使機(jī)構(gòu)脫扣?？蓪?shí)現(xiàn)過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)、短路短延時(shí)、大短路電流瞬時(shí)動(dòng)作的保護(hù)特性。

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)既有手動(dòng)操作的，也有電動(dòng)操作的。電動(dòng)操作又分為電磁鐵操作和電動(dòng)機(jī)操作兩種。

采用電動(dòng)機(jī)操作機(jī)構(gòu)的原理是：電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)齒輪系統(tǒng)減速后將儲(chǔ)能彈簧壓縮，直到能量?jī)?chǔ)足，然后將此能量釋放，推動(dòng)機(jī)構(gòu)快速閉合。

圖1和圖2中的欠電壓脫扣器讓斷路器實(shí)現(xiàn)欠電壓保護(hù)，而分勵(lì)脫扣器則讓斷路器可實(shí)現(xiàn)遙控。

將以上各部件裝入一個(gè)塑料外殼中就成為塑料外殼式斷路器MCCB，將所有零部件裝入金屬材料的框架中就成為框架式斷路器ACB?？蚣苁綌嗦菲鞯念~定電流比塑殼斷路器要大很多。

圖3電子式斷路器脫扣器的原理流程圖

電子式脫扣器中安裝了微處理器，利用微處理器電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)過(guò)載和短路電流的測(cè)量和保護(hù)。

在圖2和圖3中，電流采樣信號(hào)通過(guò)空心電流互感器即羅氏線圈（Rogowski，羅果夫斯基）獲得。之所以采用空心電流互感器是為了避免在測(cè)量過(guò)載和短路電流時(shí)鐵磁電流互感器磁通飽和效應(yīng)。

斷路器的電壓采集裝置的作用是采集三相電流信息，用以實(shí)現(xiàn)欠電壓和過(guò)電壓保護(hù)。

斷路器的工作電源來(lái)自速保護(hù)電流互感器獲取的能量。采用速保護(hù)電流互感器的目的是避免當(dāng)斷路器的一次回路中流過(guò)較大的電流時(shí)對(duì)電源系統(tǒng)產(chǎn)生破壞性沖擊。

圖3中，電流，電壓等模擬量通過(guò)模擬量采集電子開(kāi)關(guān)輸入到CPU中，CPU對(duì)模擬量采集電子開(kāi)關(guān)發(fā)出選通控制實(shí)現(xiàn)高速循環(huán)輸入各種模擬量；斷路器的各種開(kāi)關(guān)量則從開(kāi)關(guān)量采集電子開(kāi)關(guān)輸入CPU。CPU的輸出包括：LED顯示器顯示測(cè)控信息和模擬量信息，鍵盤(pán)操作及編碼電路用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，驅(qū)動(dòng)出口繼電器則用于執(zhí)行各種脫扣操作，而RS485驅(qū)動(dòng)電路則用于與上位系統(tǒng)交換信息。