断路器基础知识

断路器是一种电气开关，用于保护电路免因过流/过载或短路而造成损坏。断路器的基本功能是在保护继电器检测到故障时断开电流。

断路器一般分为微型断路器（又叫小型断路器）、塑壳断路器（又叫装置断路器）和框架断路器（又叫空气断路器）。

NEC将过流定义为任何电流超出设备额定电流或导体载流能力的情形。过流可由过载、短路、起弧或接地故障所致。过流可造成火灾、导体绝缘受损以及设备损坏等后果。

根据NEC的定义，过载是指设备在超出正常满负荷额定值的状态下运行或导体超出额定电流，如果这种情形持续足够长的时间，就会导致损坏或危险过热。过载不是短路、接地或起弧故障。

短路是一种过流现象，是指电流大大超出电路正常满载电流的情形。此外，顾名思义，发生短路时，电路会失去正常的载流路径，导致负载周围发生短接，电流直接返回到电源。短路是一种过电流现象，而非过载现象。

常见的OCPD包括断路器和保险丝。虽然保险丝和断路器的用途相同，但二者有着根本的差别，在为设备和人员选择保护装置时，必须了解二者的不同之处。

保险丝在中断过流事件后必须予以更换。

初始成本低

无需维护

发生过流时只能通过熔断提供保护

不具备可选保护功能

可在中断过流事件后进行重置

初始成本较高

需要维护

可选保护功能（即接地故障）

尽管中低压断路器会根据特定的电流、电压和应用采用专门的设计，不过，有五种主要组件在各种不同类型的断路器上是通用的。

断路器的五种通用组件为：

框架-用来保护断路器的内部部件免受外部因素的影响

操作机构-用来打开和闭合断路器

触点-闭合时允许电流流经断路器。

灭弧器-用于在断路器中断故障时将电弧熄灭。

脱扣器-用于在过载时间较长或短路时打开操作机构。

已标明组件的塑壳断路器

断路器框架用于为断路器提供所需的刚度和强度，以确保成功完成中断过程并达到所需的中断额定值。它能够绝缘和隔离电流，以在使用或操作过程中保护人员和设备的安全。框架可由金属或塑壳绝缘材料制成。

金属框架由精密加工的金属件组装而成，这些金属件通过螺栓连接和焊接组装成框架。伊顿提供带有金属框架的低压电源断路器和中压真空断路器。

塑壳框架由玻璃聚酯或热固复合树脂等坚固的绝缘材料制成（塑料框架）。伊顿提供带有塑壳框架的微型断路器、塑壳断路器、绝缘塑壳断路器以及低压电源断路器。

有两种类型的操作机构：过肘节式和两步蓄能式。

操作机构用于打开和闭合断路器。这种过肘节式操作机构属于速通速断型，也就是说触点的打开或闭合速度与手柄的移动速度无关。

除了指示断路器是打开还是闭合外，这种操作机构的手柄还可在断路器是在手柄移至“打开”和“关闭”之间的中间位置而跳阐时给出指示。

伊顿的住宅断路器、微型断路器和塑壳断路器均采用了切换式操作机构。

如闭合断路器和需要快速闭合断路器时需要用到大量能量，我们会采用两步蓄能式操作机构。这种机构的主要优点是能够快速重新闭合和安全。它通过在单独的闭合弹簧中蓄存能量，能够快速地再次闭合，并通过远程对弹簧施加能量来保障安全。

这种两步式蓄能过程旨在让闭合弹簧提前蓄能，并在闭合断路器时释放能量。它采用了单独的打开和闭合弹簧。这一点非常重要，因为这种设计允许闭合弹簧独立于打开过程进行蓄能。因此可实现打开-闭合-打开的工作循环。闭合弹簧可通过蓄能手柄手动蓄能（或再蓄能），或者通过电机以电动方式蓄能（或再蓄能）。电机可以远程操作，为操作员提供最大的安全保护。

触点位于灭弧室（低压断路器中）和真空灭弧室（中压真空断路器中）。

触点总成由可移动触点、可移动触点臂、固定触点和固定导体组成。

当断路器打开或关闭时时，固定触点会移动以闭合（接通）或打开（断开）电路。触点的设计可在两种故障状况下提供保护

过流（热过载）

短路（磁性）

电弧是指电流跨过两个触点之间的间隙进行放电的现象。灭弧器是断路器上用于在触点打开时熄灭电弧的组件。我们无法阻止电弧的形成，所以断路器的设计必须能够控制电弧。

电气行业采用的电弧控制方法共有六种：

灭弧室法

真空灭弧室法

SF6法

尽可能减少油量法

磁性线圈法

气吹法

当断路器的触点因电流超过正常值而断开时会形成电弧。断路器必须要快速、高效地处理起弧状况。断路器控制电弧的能力对于其短路中断功能至关重要

脱扣器用于在发生长时间的过载或短路故障时（比如热过载、短路电流和特种故障）脱开或打开操作机构。为实现此功能，提供了一个机电或固态脱扣器。

机电脱扣器利用双金属和电磁铁提供过载和短路保护，但不提供任何特殊保护，比如接地故障。此类脱扣器常用于低压断路器。

电子脱扣器可提供热磁脱扣器所不能提供的编程、监控、诊断、通信系统协调和测试等功能。