斷路器又叫空氣開關,是一種很基本的低壓電器,斷路器具有過載、短路和欠電壓保護功能,能保護線路和電源的能力。它可用來分配電能,不頻繁地啟動異步電動機,對電源線路及電動機等實行保護,當它們發(fā)生嚴重的過載或者短路及欠壓等故障時能自動切斷電路,其功能相當于熔斷器式開關與過欠熱繼電器等的組合。而且在分斷故障電流后一般不需要變更零部件,所以獲得了廣泛的應用。一旦房屋配線中的電流流量過大,這種簡單的電路裝置就會切斷電源,直至故障被排除。如果沒有斷路器(或其替代品——保險絲),家庭用電就會非常不方便,原因在于,僅僅是線路問題和設備故障就可能會造成火災和其他事故。
斷路器類型及其工作原理:
基本型:
最簡單的電路保護裝置是保險絲。保險絲只是一根很細的導線,加上一個保護套之后接入電路。電路閉合后,所有電流必須流經保險絲——保險絲處的電流與同一電路上其他各點的電流相同。設計這種保險絲,是為了讓它在溫度達到某一水平時能夠熔斷。燒毀保險絲可以造成開路,從而防止過量電流破壞房屋配線。
保險絲的問題是,它只能發(fā)揮一次作用。每當保險絲被燒斷后,就必須換一個新的。斷路器能起到與保險絲相同的作用,卻可以反復使用。 只要電流達到危險水平,它就能立刻造成開路 。
工作原理:
電路中的火線與開關兩端相連。當開關置于接通狀態(tài)時,電流從底部終端流出,依次流經電磁體、移動接觸器、靜態(tài)接觸器,最終從頂部終端流出。
電流能磁化電磁體。電磁體產生的磁力隨電流的增強而增強,如果電流降低,磁力也會減弱。當電流躍升到危險水平時,電磁體會產生足夠大的磁力,以拉動一根與開關聯(lián)動裝置相連的金屬桿。這會使移動接觸器傾斜并離開靜態(tài)接觸器,繼而切斷電路。電流也就中斷了。
雙金屬條設計依據(jù)的是相同的原理,區(qū)別在于這里無需給電磁體能量,而是讓金屬條在高電流下自行彎曲,繼而啟動聯(lián)動裝置。還有些斷路器靠填充易爆物來移置開關。當電流超過某一水平時,就會點燃易爆材料,繼而驅動活塞打開開關。
增強型:
更先進的斷路器摒棄了簡單的電氣設備,轉而使用電子器件(半導體設備)來監(jiān)測電流水平。接地故障斷路器(GFCI)是一種新型斷路器。這種斷路器,不僅能預防房屋配線損毀,而其能保護人免遭電擊。
工作原理:
GFCI 會不斷監(jiān)測電路中零線和火線上的電流。一切正常時,兩條線上的電流應當完全相同。一旦火線直接接地(例如有人不慎觸碰火線),火線上的電流會突然猛增,而零線則不會。GFCI 在檢測到這種情況后會立即切斷電路,以防止觸電傷亡事故。由于 GFCI 無需等到電流上升到危險水平就能采取行動,因而其反應速度要比傳統(tǒng)斷路器快得多。
直流斷路器的工作原理:
主回路包含一個支撐動觸頭的下部連接排,一個上部連接排和表面鍍銀的觸頭。合閘裝置由一個帶合閘線圈的大塊罐狀磁鐵組成。該磁鐵容納了一個動磁芯、觸頭壓力彈簧和
一個磁芯復位彈簧;所有這些部件均被安裝在操作桿上。撥叉單元安裝在操作桿的頂端。 過流脫扣裝置包含一個由層壓的薄片構成的銜鐵,一個連到由彈簧控制的操作桿上的動
磁芯,由于該桿的作用可以設定脫扣整定值。 五對輔助接點均為由動觸頭控制的換向觸頭。它們位于合閘裝置下部的塑料盒內。 滅弧室包括角板,隔板和去離子板,以上這些都
安裝在兩塊滅弧板之間。 當斷路器由于過流或正常的分閘命令而分閘的話,推進機構將會帶動動觸頭分閘。該推進機構同樣作用于 5個換向輔助接點。