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1、第七节 低压断路器低压断路器亦称自动空气开关或自动空气断路器，在低压配电电路中得到广泛应用。一、低压断路器的类型低压断路器按用途和结构形式可分为框架式、 塑壳式、限流式、直流快速式、 灭磁式和 漏电保护式等六类。 其中框架式断路器主要用作配电网络的保护开关， 而塑壳式断路器除可 用作配电网络的保护开关外，还可用作电动机、照明和电热电路的控制开关。二、低压断路器的结构和工作原理在电力拖动系统中常用的是 DZ 系列塑壳式断路器。下面就以 DZ5-20 型为例介绍低压 断路器的结构和工作原理。1. 低压断路器的结构低压断路器主要由动静触头、灭弧装置、 操作机构和各种脱扣器（电磁脱扣器、热脱扣 器等）
2、组成。（ 1）触头及灭弧装置 触头分主、辅助触头，是断路器的执行部件，为提高其分断能 力，在主触头处装有灭弧室，常用狭缝式去离子栅灭弧室。（ 2）脱扣器 脱扣器是断路器的感测元件，当电路出现故障时，脱扣器感测到故障信 号后，经自由脱扣机构使断路器触头分断。按脱扣器接受故障种类不同，可分为下述几种。电磁脱扣器。 电磁脱扣器实质上是一个电流线圈的电磁机构， 线圈串接在主电路中。 当 电流正常时， 产生的电磁吸力不足以克服反作用力， 衔铁不能吸合。 当电路出现短路和瞬时 过电流故障时， 衔铁被吸合并带动自由脱扣机构使断路器跳闸， 从而达到过电流和短路保护 的目的。热脱扣器。 热脱扣器采用双金属片制成
3、， 其热元件串接在主电路中， 工作原理与热继电 器相同， 当过载电流达到一定值时， 双金属片弯曲带动自由脱扣机构使断路器跳闸， 从而达 到过载保护的目的。欠、失压脱扣器。欠、 失压脱扣器是一个具有电压线圈的电磁机构， 其线圈并接在主电 路中。 当主电路电压消失或降至一定数值以下时， 其电磁吸力不足以继续吸持衔铁， 在弹簧 反力作用下， 衔铁的顶板推动自由脱扣器， 使断路器跳闸， 从而达到欠压与失压保护的目的。分励脱扣器。 分励脱扣器是一个电磁铁， 用于远距离控制断路器分断电路， 由控制电源 供电， 按照操作人员的命令或继电保护信号使其线圈通电， 带动衔铁动作， 从而使断路器分 断电路。 一旦断
4、路器断开电路后， 分励脱扣器电磁铁线圈立即断电。 因分励脱扣器是短时工 作制的，其线圈不允许长期通电。（ 3）自由脱扣机构和操作机构自由脱扣机构是用来联系操作机构与触头系统的机构，当操作机构处于闭合位置时， 也可由自由脱扣机构进行脱扣， 将触头断开。 操作机构是实现 断路器闭合、断开的机构。有手动操作机构、电磁铁操作机构、电动机操作机构等。2. 低压断路器的工作原理图 2-46 为 DZ5-20 系列断路器的工作原理示意图。使用时， 断路器的主触头串联在被控制的电路中， 按下接通按钮时， 锁扣在外力作用下 克服反作用弹簧的反力使动、静触头闭合，并由锁扣锁住搭钩，开关处于接通状态。当电路发生过载
5、时， 过载电流流过热脱扣器的热元件， 使双金属片受热向上弯曲， 通过 杠杆推动搭钩与锁扣分开，从而使动、静触头分断，切断电路，起到保护作用。当电路发生短路故障时， 短路电流流过电磁脱扣器的线圈， 产生足够大的吸力将衔铁吸 合，通过杠杆推动搭钩与锁扣分开， 切断电路，起到短路保护作用。低压断路器电磁脱扣器 的瞬时脱扣整定电流一般为 10I N（ IN 为断路器的额定电流） ，所以短路电流应大于 10IN。1-动触头 2-静触头 3-锁扣 4器钩 5-反作用弹簧 6-转轴座 7-分断按钮8-杠杆 9-拉力弹簧 10-欠压脱扣器衔铁11-欠压脱扣器 12-热元件 13-双金属片14-电磁脱扣器衔铁1
6、5-电磁脱扣器 16-按钮当电路电压消失或降低到接近消失时，欠电压脱扣器的吸力消失或不足以克服反作用弹簧的拉力，衔铁将会碰撞杠杆使搭钩与锁扣分开，切断电路，起到欠、失压保护作用。由此 可见，欠失压脱扣器在电路正常工作时是持续工作的。三、低压断路器的保护特性及主要技术参数1. 断路器的保护特性断路器的保护特性主要是指断路器过载和过电流保护特性，即断路器动作时间与过载和过电流脱扣器的动作电流的关系特性，如图2-47所示，有瞬时的和带反时限延时的两种。图中ab段为过载保护曲线，具有反时限； df段为瞬时动作部分，当故障电流超过 d点对应 电流值时，过电流脱扣器便瞬时动作； ce段为定时限延时动作部分
7、，当故障电流超过 c点 相对应的电流值时，过电流脱扣器经过短延时后动作。根据需要，断路器的保护特性可以是两段式的，如 abdf，既过载长延时和短路瞬动保护；而abce则为过载长延时和短路短延时保护。还可有三段式的保护特性，如abcghf，既有过载长延时、短路短延时和特大短路电流时的瞬动保护。为充分发挥断路器的保护作用，要求其保护特性应与被保护对象的发热特性匹配，即断路器的保护特性应位于被保护对象的发热特性之下，另外，为充分利用电气设备的过载能力，尽可能缩小故障范围，要求断路器的保护特性也应具有选择性。2. 断路器的主要技术参数（1） 额定电压断路器在电路中长期工作时的允许电压。（2） 断路器额
8、定电流是指脱扣器允许长期通电的电流，即脱扣器额定电流，对可调 式脱扣器则为长期通过的最大电流。（3） 断路器通断能力指在规定操作条件下，断路器能接通和分断短路电流的能力。（4） 保护特性断路器的动作时间与动作电流的关系曲线。DZ5-20型断路器的主要技术数据如表2-14所示。#图2-47低压断路器的保护特性1-被保护对象的发热特性2-低压断路器保护特性表2-14 DZ5-20型低压断路器技术数据型号额定电压（V）DZ5-20/330DZ5-20/230DZ5-20/320DZ5-20/220AC380DC22020DZ5-20/310DZ5-20/210DZ5-20/300DZ5-20/200
9、极 数脱扣 器形 式热脱扣器额定电流（括号内 为整定电流调节范围）（A）3复式0.15（ 0.100.15）0.20（ 0.150.20）20.30（ 0.200.30）0.45（ 0.300.45）3电磁 式0.65（ 0.450.65）1（ 0.651）21.5（ 11.5）2（ 1.52）3 （23）3热脱 扣器 式4.5（ 34.5）6.5（ 4.56.5）10（ 6.510）215 （1015）20 （1520）3无脱扣器式2主触头额定 电流（A）为电磁脱扣器 额定电流的812倍（出厂时 额定于10倍）电磁脱扣器瞬 时动作整定值（a）#四、断路器的典型产品介绍DZ5、DZ10、1.塑
10、壳式断路器低压断路器的六大类产品中，应用最广泛的是塑壳式断路器。常用的有:DZ15、DZ20、DZX19、DZS6-20、C45N、S060等系列产品。其中 DZ5为小电流系列，额 定电流为1050A。DZ10为大电流系列，额定电流至 600A。 DZ20系列为更新产品，它具 有更高的分断能力，可达 50KA，同时DZ20系列的附件较多，除常用脱扣器外，还具有报 警触头和两组辅助触头，更方便使用。DZ20系列断路器主要技术数据见表2-15。DZX19系列属限流型断路器，它能利用短路电流产生的电动力使触头迅速分断（约在810ms内）限制了网络中可能出现的最大短路电流，适用于要求分断能力高的场合。
11、DZS6-20可用于小容量电动机及配电网络的过载和短路保护，其主要技术数据及外形尺寸与西门子公司的 3VE1系列通用。C45N系列体积小，动作灵敏，是天津梅兰日兰公司生产的，广泛应用于 低压电网中作短路和过载保护。S060系列是北京低压电器厂生产的塑壳式断路器，主要用于电路保护。表2-15 DZ20系列塑壳式断路器主要技术数据型号额定电流/A机械 寿命/次电气 寿命/ 次过电流脱扣器范围/A短路通断能力交流直流电压N电流/KA电压N电流/KADZ20Y-1001008000400016、20、32、40、50、63、80、1003801822010DZ20Y-20020080002000100
12、、 125、 160、 180、 200、3802522025DZ20Y-40040050001000200、 225、 315、 350、 4003803038025DZ20Y-63063050001000500、 6303803038025DZ20Y-8008003000500500、600、700、8003804238025DZ20Y-125012503000500800、 1000、 125038050380302.漏电保护断路器漏电保护断路器是一种安全保护电器，在电路中作为触电和漏电保护之用。在线路或设备出现对地漏电或人身触电时，能迅速自动切断电路，有效的保证人身和线路的安全。其结构
13、主要由电子线路、零序电路互感器、漏电脱扣器、触头、试验按钮、操作机构和外壳等组 成。漏电保护断路器有单相桥式和三相式等形式，其中单相桥式主要有DZL18-20型；三相式有DZ15L、DZ47L、DS250M等，其中DS250M是采用德国 ABB公司的技术生产的。漏 电保护断路器的额定漏电动作电流为30100mA，漏电脱扣动作时间小于0.1s。表2-16为DZ15L系列漏电保护断路器的主要技术数据。表2-16 DZ15L漏电保护断路器的主要技术数据额定电压/V额定频率/Hz额定电流/A极 数过电流脱扣器额定电流/A额定漏电动作电流/mA额定漏电不动作电流/mA额定漏电 动作时间/s4036、 1
14、0、 16、 20、 25、 4030、 50、 7515、25、40380V506044050、 75、 10025、40、50v 0.163310、 16、 25、 32、 40、 50、63、 80、 10050、 75、 10025、40、50（100）416、 20、 25、 32、 40、 50、63、 80、 10050、 75、 10025、40、50图2-48为正泰公司生产的某些低压断路器的实物图。(a) NAB万储式斷路理(b) DW1E 列万能式斷删(c) NBH8-40*用斷路皐)NLJ6-【千列瑕涌和雷图2-48断路器实物图五、低压断路器的选用在选用低压断路器时，应按下述要求进行：(1) 低压断路器的额定电压和额定电流，应大于或等于电路或设备的正常工作电压和 计算负载电流。(2) 热脱扣器的整定电流应等于被控制负载的额定电流。(3) 电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流应大于被控负载正常工作时可能出现的峰值电流。(4) 低压断路器用于控制电动机时，其电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流可按下式选取：Iz ( 612) In(2-5)式中：In为电动机的额定电流。(5) 欠电压脱扣器的额定电压应等于电路的额定电压。(6) 断路器
