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1、第四章 低压电器,第四节 低压断路器,教学内容,本节教学内容 一、低压断路器概述 二、低压断路器的结构类型 三、低压断路器的使用要点,首页,一、低压断路器概述,1.低压断路器的用途 低压断路器是指能接通、承载及分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常电路条件（过载、短路）下接通、承载一定时间和分断电流的开关电器，也称自动空气开关。,首页,其功能相当于刀开关、熔断器、热继电器、过电流继电器及欠电压继电器的组合，可用来接通和分断负载电路，也可用来控制不频繁起动的电动机，是一种既有手动开关作用又能自动进行欠电压、失电压、过载和短路保护的开关电器。,一、低压断路器概述,2.低压断路器的结构特点 由
2、触头系统、灭弧装置、操作机构、保护装置（脱扣器）等组成。,主触点,自由脱扣机构的锁扣,过电流脱扣器,分励脱扣器,热脱扣器,欠电压脱扣器,按钮,一、低压断路器概述,（1）触头系统 包括主触头和辅助触头。 （2）灭弧装置 作用是吸引开断大电流时产生的电弧，使长弧被分割成短弧，通过灭弧栅片的冷却，使弧柱温度降低，最终熄灭电弧。 （3）操作机构 包括传动机构和自由脱扣机构。,主触头用于分、合主电路，有单断口指式触头、双断口桥式触头、插入式触头等几种形式，通常是由两对并联触头即工作触头和灭弧触头所组成，工作触头主要是通过工作电流，灭弧触头是在接通和断开电路时，保护工作触头不被电弧烧伤。 辅助触头用于控制
3、电路，用来反映断路器的位置或构成电路的联锁。,框架式低压断路器常用金属栅片式灭弧室，由石棉水泥夹板、灭弧栅片及灭焰栅片所组成； 塑壳式低压断路器所用的灭弧装置由红钢纸板嵌上栅片组成。快速低压断路器的灭弧装置还装有磁吹线圈。,作用是用手动或电动来操作触头的合、分，在出现过载、短路时可以自由脱扣。当断路器合闸时，传动机构把合闸命令传递到自由脱扣机构，使触头闭合。,一、低压断路器概述,（4）保护装置 断路器的保护装置是各种脱扣器。 3.低压断路器的动作原理 低压断路器接通或分断电路是，通过扳动其手柄（或通过外部转动手柄）或采用电动机操动机构使动、静触头闭合或断开。,电磁脱扣器用于短路保护，是利用电磁
4、吸力作用，使自由脱扣器机构上的接点断开； 热脱扣器主要用于过负荷保护，一般为双金属片结构，电流超过额定值时，热元件发热使双金属片变形而导致断路器分闸； 当电源电压低于某一规定数值或电路失压时，失压或欠压脱扣器使低压断路器分断； 半导体式脱扣器由电流、电压变换器、电源变压器、半导体插件组成，可作过载长延时、短路短延时、特大短路瞬时动作保护用； 另外，分励脱扣器用于远距离使低压断路器分闸，对电路不起保护作用。,正常情况下，触头能接通和分断额定电流。当主触头闭合后，自由脱扣器将主触头锁在合闸位置上。过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。,当电路发生短路或严重
5、过载时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，锁扣脱钩，主触头断开主电路。当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片向上弯曲，推动自由脱扣机构动作使锁扣脱钩，断路器分闸。,当电路欠电压（低于额定电压70）时，欠电压脱扣器的衔铁释放，也使自由脱扣机构动作。,分励脱扣器则作为远距离控制用，在正常工作时，其线圈是断电的，在需要距离控制时，按下起动按钮，使线圈通电，衔铁带动自由脱扣机构动作，使主触点断开。,断路器分、合闸时，触头之间产生的强烈电弧使灭弧罩内的铁质栅片被磁化，产生吸力把电弧吸向灭弧罩，利用灭弧栅片冷却电弧，并将电弧分割成短弧，提高电弧电阻和电弧电压，最终将电弧熄灭。,动画点击,一
6、、低压断路器概述,4.低压断路器的种类 （1）按结构类型分 塑壳式和框架式（万能式） （2）按极数分 单极、二极、三极和四极等 （3）按结构功能分 一般式、多功能式、高性能式和智能式等 （4）按安装方式分 固定式和抽屉式 （5）按接线方式分 板前接线、板后接线、插入式接线、抽出式（抽屉式）接线和导轨式接线等,一、低压断路器概述,（6）按操作方式分 手动（手柄或外部转动手柄）和电动操作 （7）按动作速度 一般型和快速型(限流断路器) （8）按用途分类 配电断路器、电动机保护用 断路器、灭磁断路器和漏电断路器等,二、低压断路器的结构类型,1.塑壳式断路器 塑料外壳式断路器多为非选择型，常用于低压配
7、电开关柜(箱)中，用作配电线路、电动机、照明电路及电热器等设备的电源控制开关及保护，作为线路的不频繁转换及电动机的不频繁起动之用。,塑壳式断路器的所有结构部件都装在由聚酯绝缘材料模压而成的封闭型外壳中，没有裸露的带电部分，提高了使用的安全性，具有结构紧凑、体积小等特点。,小容量断路器(50A以下)常采用非贮能式闭合，操作方式多为手柄式。大容量断路器的操作机构采用贮能式闭合，可以手动操作，亦可由电动机操作，可实现远方遥控操作。,塑料外壳式断路器种类繁多，国产主要型号有：DZl5、DZX10、DZ20等，引进技术生产的有H、T、3VE、3WE、NSM、S等型。此外还生产有智能型塑料外壳式断路器如D
8、Z40等型。,塑料外壳式断路器,设计序号,额定极限短路电流分断能力级别,操作方式，P电动操作,极数,脱扣器方式及附代号,用途代号,壳架等级额定电流（A）,DZ15系列塑壳式断路器,主要由触点、操作机构、液压式电磁脱扣器、灭弧机构及塑料外壳组成，当被保护线路或电动机发生过载及短路时，断路器能可靠分断；多极断路器能机构联动，只要一极发生过载动作，便能使所有的极同时分断。,适用于交流50Hz、额定电压至380V，额定电流至100A的电路中作为分配电能用，并可用来作线路和电动机的过载及短路保护，亦可作为线路的不频繁转换及电动机的不频繁起动之用。,二、低压断路器的结构类型,2.框架式断路器 框架式断路器
9、具有带绝缘衬垫的钢制框架结构，所有部件均安装在这个框架底座内。框架式断路器容量较大，可装设较多的脱扣器，辅助触点的数量也较多，不同的脱扣器组合可产生不同的保护特性（选择型或非选择型、反时限动作特性），且操作方式较多，故又称万能式断路器。,主要用作配电网络的出线总开关、母线联络开关或大容量馈线开关和大型电动机控制开关。容量较小（如600A以下）的框架式断路器多用电磁机构传动，容量较大（如1000A以上）的框架式断路器则多用电动机机构传动。无论采用何种传动机构，都装有手柄，以备检修或传动机构故障时用。极限通断能力较高的框架式断路器还采用储能操作机构以提高通断速度。,二、低压断路器的结构类型,框架式
10、断路器常用型号有：DW16（一般型）、DW15、DW15HH（多功能、高性能）、DW45（智能型），另外还有ME、AH（高性能型）和M（智能型）等系列。 DW系列低压断路器型号含义如下：,框架式断路器,设计序号,壳架等级额定电流（A）,极数,用途代号,二、低压断路器的结构类型,3.智能型万能式断路器 智能型万能式断路器由触头系统、灭弧系统、操动机构、互感器、智能控制器、辅助开关、二次接插件、欠压和分励脱扣器、传感器、显示屏、通讯接口、电源模块等部件组成。 智能断路器的保护特性有：过载长延时保护、短路短延时保护、反时限、定时限、短路瞬时保护、接地故障定时限保护。,二、低压断路器的结构类型,智能化
11、断路器的核心部分是智能脱扣器。它由实时检测、微处理器及其外围接口和执行元件三个部分组成。,（1）实时检测。智能断路器要实现控制和保护作用，电压、电流等参数的变化必须反映到微处理器上。电压参数通常用电压传感器，而电流参数常用电流传感器。,获取电流信号的电流互感器有实心和空心两种，实心互感器在大电流时铁芯易于饱和，线性区狭小，测量范围小，当出现高倍数短路电流时，它感应的信号幅度很高，常造成对脱扣器自身的损坏；而空心互感器线性度宽，并能获得短路电流出现时的最初半波电流输出信号，有助于断路器的快速分断，因此应用较多。,（2）微处理器系统。这是智能脱扣器的核心部分，由微处理与外围接口电路组成，对信号进行
12、实时处理、存储、判别，对不正常运行进行监控等。,（3）执行部分。智能型脱扣器的执行元件是磁通变换器，其磁路全封闭或半封闭，正常工作时靠永磁体保证铁芯处于闭合状态，脱扣器发出脱扣指令时，线圈通过的电流产生反磁场抵消了永磁体的磁场，动铁芯靠反作用力弹簧动作推动脱扣件脱扣。,二、低压断路器的结构类型,智能化断路器具有如下特点： （1）保护功能多样化。 （2）选择性强。 （3）具备通讯功能。 （4）显示与记忆。 （5）故障自诊断，预警与试验功能。,普通低压断路器一般采用双金属片式热脱扣器作为过载保护，用电磁脱扣器作为短路保护来构成长延时、瞬时两段保护，因而实现保护功能一体化较难。智能断路除了可同时具有
13、长延时、短延时、瞬时的三段保护功能以外，还具备过压、欠压、断相、反相、三相不平衡、逆功率及接地保护（第四段保护）、屏内火灾检测报警等功能。,智能化断路器由于采用微处理器，惯性小、速度快，其保护的选择性，灵活性及重复误差都很好，加之它的各种保护功能和特性可以全范围调节，因此可实现多种选择性：可任意选择动作特性；可任意选择保护功能；便于实现极联保护协调，实施区域选择性连锁，实现良好的极间协调配合。,智能断路器除了和各种物理量打交道以外，还能和人打交道，既能从操纵者那里得到各种控制命令和控制参数，又能通过连续巡回检测对各种保护特性、运行参数、故障信息进行直观显示，还可与中央计算机联网实现双向通讯，实
14、施遥测、遥讯、遥控、人机对话功能强，操作人员易于掌握，避免误动作。,智能化断路器能显示三相电压、电流、功率因数、频率、电能、有功功率、动作时间、分断次数以及预示寿命等，能将故障数据保存，并指示故障类型、故障电压、电流等，起到辅助分析诊断故障的作用，还可通过光耦合器的传输，进行远距离显示。,可对构成智能断路器的电子元器件的工作状态进行自诊断，当出现故障时可发出报警并使断路器分断。预警功能使操作人员能及时处理电网的异常情况。微处理器能进行“脱扣”和“非脱扣”两种方式试验，利用模拟信号进行长延时、短延时、瞬时整定值的试验，还可进行在线试验。,二、低压断路器的结构类型,底座由构件组成一整体并具有多种结
15、构变化方式，具有结构紧凑、性能可靠、分断时间短、零飞弧等特点。,适用于交流50Hz，额定电压690V及以下，额定电流630A6300A的配电网络中，用来分配电能和保护线路及电源设备免受过载、短路、欠压、过压、单相接地、过频、欠频、电流不平衡、电压不平衡、逆功率等故障的危害；能提高供电可靠性，避免不必要的停电。,通过负载监控，需量保护，区域连锁等功能实现电网的合理运行；具有多种测量和记录等辅助功能。同时带有开放式通讯接口，可进行“四遥”（遥控、遥测、遥信、遥调），以满足控制中心和自动化系统的要求。,二、低压断路器的结构类型,4.抽屉式断路器 断路器本体是带附件的固定式断路器； 附件包括导轨、辅助
16、电路动隔离触点、安全隔板驱动轴等。 抽屉座由带有导轨的左右侧板、底座和横梁等组成，下方装推进机构，上方装辅助电路静隔离触点，底座横梁上装位置指示，桥式触点前方装安全隔板。 断路器采用储能弹簧释能的闭合方式，电动操作时，有配合电动机工作的预储能操作用释能电磁铁，手动储能时，储能手柄带动断路器方轴转动进行储能操作。,二、低压断路器的结构类型,5.微型断路器 微型断路器是一种结构紧凑、安装便捷的小容量塑壳断路器，主要用来保护导线、电缆和作为控制照明的低压开关，所以亦称导线保护开关。一般均带有传统的热脱扣、电磁脱扣，具有过载和短路保护功能。其基本形式为宽度在20mm以下的片状单极产品，将两个或两个以上的单极组装在一起，可构成联动的二、三、四极断路器。,微型断路器具有技术性能好、体积小、用料少、易于安装、操作方便、价格适宜及经久耐用等特点。中小型照明配电箱已广泛应用这类小型低压电器元件，实现了导轨安装方式，并在结构尺寸方面模数化，大多数产品的宽度都选取9mm的倍数，使电气成套装置的结构进一步规范化和小型化。,目前我国生产的微型断路器有K系列和引进
