断路器的结构原理图解_断路器的结构原理

当断路器用于接通和分离电路时,通过拉动手动操作机构(简称手动操作)的手柄或使用电动操作机构(简称电动操作)来闭合或断开断路器的动、静触头。

当断路器所在电路过载时,断路器热脱扣器中的双金属元件受热(或被其附近的发热元件加热)变形弯曲,锁扣打开使断路器跳闸。热脱扣器通常用于过载保护。

当断路器所在的电路发生短路时,短路电流使磁脱扣器的动衔铁被吸合,从而驱动牵引装置使断路器脱扣。磁性脱扣器通常用于短路保护。

当断路器的电压低于70%Un(额定电压)时,欠压脱扣器将触发断路器跳闸。这种跳闸称为欠压跳闸;当操作员需要操作断路器远距离跳闸时,可以使用分励脱扣器。并联脱扣器可以实现断路器的远距离操作。

断路器的脱扣器包括温度、电流和电压传感元件、传动元件、测控元件和执行元件。

根据测量和控制方法,断路器脱扣器可分为热磁脱扣器和电子脱扣器两种,如图1和图2所示。

图1热磁脱扣器断路器示意图。

图2带电子脱扣器的断路器示意图。

从图1和图2可以看出,主触头和辅助触头是由传动杆连接的。当逆时针推动操作手柄时,闭合力通过自由脱扣机构传递给传动杆,使触点闭合。最后,闩锁锁定自由跳闸机构,并由保护电路连接。

我们先来看图1中的热脱扣器:为了实现过载保护,热脱扣器配有测量过载电流的双金属。过电流不大时,热双金属缓慢弯曲(与电流成反比),经过一定的延时,推动脱扣轴,使机构进行脱扣(热磁式)。

我们再来看图2中的磁脱扣器:当有短路电流时,电流大到磁脱扣器铁芯气隙中产生的电动势足以克服反作用弹簧的反作用力,铁芯快速向上运动,推动脱扣轴,使机构瞬间脱扣。

再次观察图2中的测量系统,当发生过流时,过流脱扣器中的罗果夫斯基线圈将运行并处理过流信号以使机构跳闸。能实现过载长延时、短路短延时、大短路电流瞬时动作的保护特性。

传动机构有手动和电动两种。电动操作分为电磁铁操作和电机操作。

电机操作机构的使用原理是电机通过齿轮系统减速后会压缩储能弹簧,直到能量全部储存,然后释放这个能量推动机构快速关闭。

图1和图2中的欠压脱扣器允许断路器实现欠压保护,而并联脱扣器允许断路器实现遥控。

将上述部件装入塑料外壳中,成为塑壳断路器塑壳断路器,将所有部件装入金属框架中,成为框架断路器ACB。框架断路器的额定电流远大于塑壳断路器。

图3电子断路器脱扣器原理流程图。

电子脱扣器中装有微处理器,通过微处理器电子技术测量和保护过载和短路电流。

在图2和图3中,电流采样信号由罗果夫斯基(Rogowski)空心电流互感器获得。空心电流互感器用于避免铁磁电流互感器在测量过载和短路电流时的饱和效应。

断路器电压采集装置的作用是采集三相电流信息,实现欠压和过压保护。

断路器的工作电源

图3中,电流、电压等模拟量通过模拟采集电子开关输入到CPU,CPU向模拟采集电子开关发送门控,实现各种模拟量的高速循环输入;断路器的各种开关量从电子开关输入到CPU,用于采集开关量。CPU的输出包括:LED显示器显示测控信息和模拟信息,键盘操作和编码电路用于实现人机对话,驱动出口继电器进行各种跳闸操作,RS485驱动电路用于与上位系统交换信息。