断路器原理是什么

断路器几乎人尽皆知，连菜市场买菜的老奶奶都知道微型断路器叫做空气开关。那么断路器运行的原理是什么？我估计知道的人就不太多了。

我来给大家讲讲断路器运行的原理吧。

高压断路器和低压断路器很不一样，高压断路器功能更加单一，而低压断路器则把继电保护融入到断路器的脱扣器中，实现了断路器的过载保护和短路保护。

我们就以低压断路器的运行原理来展开讨论吧。

1.断路器的四大脱扣器

首先要明确：什么叫做断路器的“扣”和“脱扣”？

我们常见的各种开关，例如普通的小电源开关，当我们把它拨到闭合位置，它的触头就处于闭合状态；反之，当我们把它拨到打开位置，它的触头就处于开断状态。例如下面的这把闸刀开关：

图1 普通的闸刀开关

断路器则不同。我们把断路器拨到闭合位置，虽然它的主触头已经闭合，但断路器操动机构中执行开断操作的复位弹簧处于张紧状态，被一个小小的扣给挡住了。只要把这个扣给解除，那么复位弹簧就会带动断路器的主触头执行开断操作，其结果就是断路器的开断。

下图是某款微型断路器实物图片：

图2 微型断路器图片

图2就是微型断路器MCB的实物图片。我们看到，它与闸刀开关的结构截然不同。

在断路器内部，有四种最基本的脱扣器。我们看下图：

图3 断路器的四个最基本脱扣器

图3中，中间的是断路器的主电路，我们看到了它的三极主触头。

注意：图中的主触头画在打开位置。这是电气制图的原则：电气制图必须按电路元件不加电也不受力的状态绘制。

注意到主触头被脱扣杆给控制着，只要脱扣杆向右运动，则主触头就会复位。

我们在图3的下方看到了热脱扣器、磁脱扣器，还有左侧的欠压脱扣器和右侧的分励脱扣器。热脱扣器用于过载保护，它的主体是双金属片；磁脱扣器用于短路保护；欠压脱扣器用于当电压低于设定门限时断路器执行保护，而分励脱扣器则用于按钮控制断路器分闸。

热脱扣器、磁脱扣器、欠压脱扣器和分励脱扣器是低压断路器中的最基本脱扣方式。

2.断路器的脱扣曲线

我们看下图：

图4 断路器的热脱扣曲线和磁脱扣曲线

图4中，红色和蓝绿色的曲线就是过载保护热脱扣器的曲线，其中红色的是断路器运行后的热态曲线，蓝绿色的是断路器刚上电运行时的冷态曲线。

我们知道，负载所消耗的功率P与电流的关系是：

。我们把式子移相变形，得到：

，式1

式1就是断路器的反时限特性曲线方程式，它用于断路器执行过载保护。

图4中右下角的黄色曲线就是磁脱扣器的定时限保护。定时限保护的表达式为：

，式2

式2告诉我们，只要电流超越动作门限，磁脱扣器就会动作，且不加以延迟。‘

下图是ABB的某款断路器脱扣器的动作特性描述：

图5 某款断路器脱扣器特性说明

图5中的特性叫做LSIG保护特性，也即四段保护。

四段保护常用于TN-S和TT系统，不能用于TN-C系统。为何？

对于普通的微型断路器MCB，它的保护特性如下：

图6 微型断路器的脱扣特性

对比图6，我们看看电子式断路器脱扣器的曲线：

图7 某款电子式断路器脱扣器的曲线

图7中，我们看到长延时L和短路短延时S参数是反时限的，而短路瞬时I参数是定时限的。

给‬大家‬一个建议：去结合实际仔细研究线路保护，弄清楚它的实质。另外，S参数专门用于构建上下级选择性保护配合关系。