斷路器是一種過流保護(hù)裝置 (OCPD)，旨在保護(hù)電氣設(shè)備和個人免受過流情況的影響。與大多數(shù)保險絲不同，斷路器可以重置，這使其成為過流保護(hù)的流行選擇。斷路器使用電磁體和/或雙金屬開關(guān)來檢測過流情況。
　　斷路器的類型和特點(diǎn)
　　通過將跳閘桿手柄移至完全關(guān)閉位置，然后將手柄返回至開啟位置，可以重置斷路器。在嘗試重置斷路器之前，個人必須確保過載源已清除。斷路器根據(jù)其內(nèi)部跳閘機(jī)制分為三種類型：
　　磁的
　　熱的
　　熱磁
　　無論斷路器使用哪種內(nèi)部機(jī)構(gòu)，大多數(shù)斷路器的外觀都相同，但斷路器熔斷器除外。斷路器熔斷器是一種旋入式 OCPD，具有斷路器的操作特性。
　　斷路器熔斷器的優(yōu)點(diǎn)是熔斷器在過載后可以復(fù)位。斷路器有多種電流強(qiáng)度可供選擇，但單極住宅斷路器的額定電壓通常為 110 V，雙極住宅斷路器的額定電壓通常為 220 V。

　

　　圖 1. 斷路器有多種配置，包括單極和雙極斷路器。
　　要接觸服務(wù)面板中的斷路器連接，必須拆下面板蓋。
　　磁的
　　磁式斷路器是一種 OCPD，通過使用微型電磁鐵來打開和關(guān)閉觸點(diǎn)?；舅枷肴缦滤?。

　　過流保護(hù)用交直流斷路器 圖2

　　圖 2.電磁螺線管是利用電磁力進(jìn)行工作的一個示例。
　　正如您所看到的，鐵柱塞被封閉的線圈包圍，并且鐵柱塞上連接有一組觸點(diǎn)。當(dāng)電流通過線圈時，連接到鐵芯上的觸點(diǎn)被拉向線圈。這樣，我們就可以打開或關(guān)閉電磁閥觸點(diǎn)。請注意，該圖顯示了常開和常閉觸點(diǎn)。
　　如圖 3 所示，可以通過增加施加的電流和每單位長度的匝數(shù)以及在線圈中插入鐵芯來增強(qiáng)產(chǎn)生的磁場。

　　圖 3. 可以通過增加電流量、增加線圈匝數(shù)以及在線圈中插入鐵芯來增強(qiáng)電磁體的強(qiáng)度。
　　電磁斷路器中的螺線管根據(jù)斷路器的電流限制打開電路。

　　當(dāng)通過線圈的電流超過斷路器的額定值時，磁吸引力變得足夠強(qiáng)以激活脫扣桿手柄并斷開電路。參見圖 4。

　　圖 4. 在磁斷路器中，電流通過線圈會導(dǎo)致連接到鐵芯的觸點(diǎn)被拉向線圈。 電磁斷路器中的螺線管根據(jù)電流水平打開和關(guān)閉觸點(diǎn)。
　　圖 4. 在磁斷路器中，電流通過線圈會導(dǎo)致連接到鐵芯的觸點(diǎn)被拉向線圈。電磁斷路器中的螺線管根據(jù)電流水平打開和關(guān)閉觸點(diǎn)。
　　一旦過載被消除，跳閘桿手柄就可以重置到原始位置，重新激活電路。
　　熱的
　　熱斷路器使用連接到閂鎖機(jī)構(gòu)的雙金屬片。雙金屬片由兩種不同的金屬制成，加熱時膨脹率不同。雙金屬片受熱時會彎曲并打開觸點(diǎn)。參見圖5。雙金屬片可能被電路電流直接加熱，也可能被電路電流增加引起的溫度升高間接加熱。

　　

　　圖 5。熱斷路器使用連接到閂鎖機(jī)構(gòu)的雙金屬片，在發(fā)生短路或過載時斷開電路。
　　熱斷路器的設(shè)計(jì)使得雙金屬片在彈簧張力的作用下彎曲以釋放觸點(diǎn)，該彈簧張力基于流過它的連續(xù)電流量。雙金屬片必須在室溫下冷卻并恢復(fù)到其正常狀態(tài)（尺寸），然后斷路器才能復(fù)位。
　　電路的熱保護(hù)不是瞬時的。需要時間來加熱條帶并使條帶彎曲得足夠遠(yuǎn)以導(dǎo)致觸點(diǎn)突然打開。磁斷路器用于這種延遲可能導(dǎo)致電路損壞的應(yīng)用中。只有在雙金屬片冷卻后，才能通過按下按鈕來重置熱斷路器。
　　熱磁
　　熱磁斷路器包括用于短路保護(hù)的磁脫扣功能和用于過載保護(hù)的熱脫扣功能，如圖 6 所示。

　

　　圖 6. 熱磁斷路器。
　　熱磁斷路器也稱為反時限斷路器。正如另一個名稱反時限所示，過載越高，斷路器打開所需的時間越短。
　　當(dāng)發(fā)生過載情況時，過量電流會產(chǎn)生熱量，雙金屬熱敏元件會感測到熱量。短時間后，根據(jù)斷路器的額定值和過載量，斷路器將跳閘，斷開電壓源與負(fù)載的連接。如果發(fā)生短路，電磁傳感器立即響應(yīng)故障電流并斷開電路。
　　直流斷路器
　　直流斷路器是一種 OCPD，可保護(hù)直流操作的電氣設(shè)備，并包含額外的滅弧措施。
　　對于大多數(shù)房主來說，直流斷路器是一項(xiàng)相對較新的技術(shù)，因?yàn)榉课葜惺褂玫拇蠖鄶?shù)設(shè)備都與交流和交流斷路器配合使用。一般家用交流斷路器的額定中斷電流超過 6 kA。一些制造商生產(chǎn)雙額定交流/直流斷路器，電壓范圍為 48 VDC 至 125 VDC。直流斷路器與 24 VDC 至 48 VDC 可編程邏輯控制器 (PLC) 以及風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用一起使用。
　　盡管交流和直流斷路器在形式和功能上看起來相似，但它們的內(nèi)部操作卻截然不同。過載期間，交流和直流斷路器的內(nèi)部觸點(diǎn)分離以保護(hù)電路。然而，當(dāng)觸點(diǎn)彼此拉開時，電流會跨越所產(chǎn)生的氣隙，從而形成電弧。接觸電弧是打開和關(guān)閉斷路器時發(fā)生的電弧。參見圖 7。隨著電弧繼續(xù)跨越氣隙，電流將繼續(xù)流過電路。這些電弧必須迅速熄滅。

　

　　圖 7。接觸電弧是在打開和關(guān)閉斷路器時發(fā)生的電弧。
　　交流和直流斷路器設(shè)計(jì)熄滅電弧的方式非常不同，這就是交流和直流斷路器不可互換的原因。只有標(biāo)記為直流額定的斷路器才能用于直流應(yīng)用。
　　切勿在直流電路中使用交流額定斷路器。交流斷路器的設(shè)計(jì)目的不是為了解決與直流相關(guān)的電弧問題。直流斷路器包括額外的滅弧措施，可在打開和關(guān)閉時消散電弧并延長設(shè)備使用壽命。
　　直流消弧
　　直流電弧被認(rèn)為是難熄滅的，因?yàn)檫B續(xù)的直流電源會導(dǎo)致電流持續(xù)流動，并且在比同等電壓的交流電源更寬的間隙中具有極高的穩(wěn)定性，通常以峰值和 RMS 等指標(biāo)來顯示。
　　為了減少直流電路中的電弧，開關(guān)機(jī)構(gòu)必須使觸點(diǎn)快速分離，并有足夠的氣隙，以便在斷開時盡快熄滅電弧。當(dāng)直流觸點(diǎn)閉合時，觸點(diǎn)必須盡快移動到一起，以防止在打開觸點(diǎn)時遇到一些相同的問題。如果斷路器是直流額定的，制造商將在斷路器上注明。

　

　　圖 8. 一些斷路器的額定值為交流/直流。該信息將在制造商的標(biāo)簽上明確說明。
　　值得一提的是，當(dāng)直流電路的端子發(fā)生短路時，電流從工作電流增加到短路電流，具體取決于短路回路的電阻和電感。
　　某些類型的斷路器具有交流/直流額定值，可用于任一類型的應(yīng)用。該信息將在制造商的標(biāo)簽上注明。
　　交流電弧抑制
　　當(dāng)觸點(diǎn)組打開時，交流電弧會自行熄滅。當(dāng)交流電源的線路頻率為 60 Hz 時，其極性每秒會反轉(zhuǎn) 120 次。這種交替允許電弧的持續(xù)時間不超過半個周期。
　　交流電流每秒達(dá)到零 60 次。參見圖 8。當(dāng) AC 達(dá)到零時，沒有電流流動，因此電弧熄滅。

　　圖 9. 當(dāng)交流電流達(dá)到零時，沒有電流流動，因此電弧熄滅。
　　作為 OCPD 的斷路器
　　斷路器是一種具有機(jī)械機(jī)構(gòu)的過電流保護(hù)裝置，當(dāng)發(fā)生短路或過載時能自動斷開電路。斷路器使用兩種工作原理來保護(hù)電路：熱原理和磁原理。
　　熱斷路器由加熱元件和機(jī)械閉鎖機(jī)構(gòu)組成。加熱元件通常是雙金屬片，電流流過時會發(fā)熱。
　　電磁斷路器使用電磁體來檢測過流情況。大多數(shù)磁斷路器都包含熱元件和磁元件。磁性組件保護(hù)電路免受高過載電流或短路電流的影響，而熱組件則保護(hù)電路免受不足以激活磁性組件的恒定過載電流的影響。
　　直流斷路器用于保護(hù)使用直流電 (DC) 運(yùn)行的電氣設(shè)備，并包含額外的滅弧措施。直流斷路器是一項(xiàng)相對較新的技術(shù)，用于電動汽車充電站、光伏、電池存儲系統(tǒng)以及工業(yè)直流配電網(wǎng)絡(luò)。