元器件知識(shí)寶典：斷路器的種類與選擇

　　任何忽視電路保護(hù)設(shè)計(jì)的電氣或電子產(chǎn)品都埋藏了故障隱患。保護(hù)您的昂貴設(shè)備歸根結(jié)底就是要對(duì)包括控制開關(guān)、電線和電源在內(nèi)的整個(gè)電氣系統(tǒng)加以保護(hù)，以避免短路和電流過(guò)大情況的發(fā)生。

　　確定針對(duì)某項(xiàng)具體應(yīng)用的合適電路保護(hù)器件并不困難，但確實(shí)需要費(fèi)一番思考。如果電氣和電子設(shè)備在設(shè)計(jì)中采用了規(guī)格制定得偏松的電路保護(hù)器件，則設(shè)備將極易因功率沖擊而遭到損壞并導(dǎo)致起火的災(zāi)難性后果，反之，如果采用規(guī)格制定得偏嚴(yán)的電路保護(hù)器件，將會(huì)引起令人生厭的頻繁跳閘現(xiàn)象。

    目前的斷路器主要有熱斷路器、磁斷路器和通地漏泄斷路器等幾種。在選擇斷路器時(shí)，設(shè)計(jì)師不僅需要考慮以下的電路特性，還應(yīng)當(dāng)考慮包括斷路器的安裝位置以及外殼尺寸方面的限制條件：

    ●施加的額定交流或直流電壓

    ●單相、多相和極點(diǎn)數(shù)目

    ●適用的國(guó)家電氣標(biāo)準(zhǔn)和安全管理機(jī)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)

    ●短路分?jǐn)嗄芰?/P>

    熱斷路器

    熱斷路器采用一個(gè)與電路串聯(lián)的雙金屬片。電流在過(guò)載期間產(chǎn)生的熱量會(huì)使雙金屬片變形，從而使斷路器跳閘。與保險(xiǎn)絲相比，熱保護(hù)器有一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)，就是在跳閘后能夠重新復(fù)位。它們還可以用作被保護(hù)設(shè)備的電源接通/關(guān)斷開關(guān)。

    隨著溫度的升高，熱斷路器的跳閘速度加快，并常常會(huì)在較低的電流電平下發(fā)生跳閘。當(dāng)斷路器和系統(tǒng)暴露于同一熱源時(shí)，這一特性往往很有用處。

    在這種情況下，保護(hù)電路能夠跟蹤設(shè)備在更高的溫度下對(duì)于增強(qiáng)配線保護(hù)的需求。如果一個(gè)熱斷路器安裝在與被保護(hù)設(shè)備分離的環(huán)境下，則變化的環(huán)境溫度所造成的影響可以由一個(gè)補(bǔ)償型熱雙金屬片進(jìn)行校正。例如，位于飛機(jī)座艙外面的斷路器是溫度補(bǔ)償型的，這樣其跳閘特性不會(huì)隨飛行中常見的溫度波動(dòng)而發(fā)生變化。

    此外，由于熱斷路器內(nèi)部固有的閂鎖機(jī)理，使其對(duì)沖擊和振動(dòng)極不敏感。目前，有些高性能的電路保護(hù)器件提供了專門針對(duì)極大沖擊和振動(dòng)環(huán)境的斷路器。

    需要進(jìn)行熱電路保護(hù)的應(yīng)用包括家用電器、交通、船舶、配電盤、醫(yī)療設(shè)備、視聽設(shè)備、電源和運(yùn)動(dòng)器械等。

    磁斷路器

    磁斷路器為大多數(shù)設(shè)計(jì)問(wèn)題提供了精度和可靠性較高的成本效益型解決方案。

    磁斷路器的過(guò)流檢測(cè)機(jī)理是只對(duì)被保護(hù)電路里的電流變化做出響應(yīng)，由于其電流感應(yīng)螺線管受環(huán)境溫度變化的影響不大，因此磁斷路器具有溫度穩(wěn)定性，不會(huì)像熱斷路器那樣明顯地受到環(huán)境溫度變化的影響。

    磁斷路器沒(méi)有預(yù)熱階段，因此不會(huì)減緩斷路器對(duì)過(guò)載的響應(yīng)速度，從過(guò)載結(jié)束到其復(fù)位之前沒(méi)有冷卻期。

    可以從四個(gè)獨(dú)立的方面對(duì)磁斷路器的特性進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整：斷路器所需的電路；跳閘點(diǎn)（以安培計(jì)）；延遲時(shí)間（以秒計(jì)）和浪涌處理能力。

對(duì)這些因素所做的調(diào)整對(duì)斷路器短路分?jǐn)嗄芰Φ挠绊憳O小。

    一般而言，目前有三種跳閘時(shí)間延遲曲線各不相同的磁斷路器可供選擇：慢速、中速和快速。當(dāng)對(duì)級(jí)聯(lián)電路和判別電路中的斷路器進(jìn)行匹配時(shí)，這些可供選擇的曲線為設(shè)計(jì)師提供了很高的設(shè)計(jì)靈活性。

    此外，對(duì)于常常需要承受巨大涌入電流的設(shè)備，還可以選擇具備特殊涌入結(jié)構(gòu)的磁斷路器。但是，當(dāng)設(shè)備位置不穩(wěn)定時(shí)，由于磁斷路器的跳閘次數(shù)會(huì)因螺線管的運(yùn)動(dòng)受重力的影響而發(fā)生變化，此時(shí)熱斷路器或許是一個(gè)比較好的選擇。

    磁斷路器的應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋了很多市場(chǎng)，比如電信、船舶、電器、工業(yè)自動(dòng)化和控制以及醫(yī)療設(shè)備。

    通地漏泄保護(hù)器

    通地漏泄保護(hù)器（如Carling公司的SmartGuard系列）的工作方式與磁斷路器相同，能夠提供用戶定制的過(guò)載和短路保護(hù)級(jí)。此外，它們采用創(chuàng)新電子技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)并避免通地漏泄。

    除了少量漏泄外，返回電源的電流與從電源流出的電流數(shù)值相等。如果經(jīng)過(guò)通地漏泄保護(hù)器后，電源流出和返回的電流值之差超過(guò)了漏泄靈敏度的設(shè)定值，則保護(hù)器將跳閘，且LED指示燈點(diǎn)亮，向操作人員發(fā)出提示，從而具備了“智能化”的特點(diǎn)。

    LED指示燈清楚地顯示了由于通地漏泄所導(dǎo)致的跳閘。這種保護(hù)有助于避免嚴(yán)重的設(shè)備損壞和火災(zāi)。其應(yīng)用包括電阻和阻抗加熱系統(tǒng)、電信、劇場(chǎng)照明、船舶控制臺(tái)、辦公設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化和控制以及UPS系統(tǒng)。

    需要考慮的一些次要因素

    在選擇斷路器時(shí)，我們不僅要關(guān)注斷路器的延遲曲線等主要指標(biāo)，還應(yīng)重視它的很多次要功能，這些常容易被忽略的性能不僅能為一個(gè)良好的設(shè)計(jì)錦上添花，而且還能幫助工程師們?yōu)槠鋺?yīng)用設(shè)計(jì)精密的保護(hù)電路。

    目前市面上有許多配備了各種可選功能的斷路器，這些功能對(duì)于電路保護(hù)設(shè)計(jì)很有幫助。下面列出的是一些較為常見的功能。

    輔助接點(diǎn)（輔助開關(guān)）：它們是與主接點(diǎn)電隔離的接點(diǎn)，適用于報(bào)警和程序開關(guān)。輔助接點(diǎn)可用于向操作人員或控制系統(tǒng)告警，發(fā)出警報(bào)，或在重要應(yīng)用中接通備用電源。

    傳動(dòng)：傳動(dòng)器類型的選擇不僅是出于美觀的考慮。具有開關(guān)速度是通/斷開關(guān)兩倍的傳動(dòng)搖桿開關(guān)的斷路器能夠節(jié)約成本和電路板空間。推挽式傳動(dòng)器在遇到突發(fā)事件時(shí)最為穩(wěn)定。

    分流端子：傳統(tǒng)斷路器被認(rèn)為是“串聯(lián)跳閘”的，這是因?yàn)榻狱c(diǎn)、電流感應(yīng)元件和負(fù)載都是串聯(lián)的。分流端子從主電路分出支路，這樣可將次級(jí)負(fù)載接入。如果初級(jí)負(fù)載發(fā)生了短路或過(guò)載，斷路器將跳閘并切斷兩個(gè)負(fù)載的電源。

    與輔助接點(diǎn)不同，分流端子是接到位于開關(guān)接點(diǎn)和電流感應(yīng)元件之間的斷路器載流通路的，這意味著第二個(gè)負(fù)載不受過(guò)載或短路保護(hù)?？梢圆捎靡粋€(gè)獨(dú)立的斷路器來(lái)保護(hù)次級(jí)電路，否則該電路只可用于具有內(nèi)置保護(hù)電路的設(shè)備。

    復(fù)式控制（遙控跳閘或繼電器跳閘）：復(fù)式控制斷路器將兩個(gè)彼此電隔離的感應(yīng)元件組合起來(lái)以實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)功能。例如，復(fù)式控制斷路器可利用遙控傳動(dòng)器或感應(yīng)器來(lái)進(jìn)行傳統(tǒng)的過(guò)流保護(hù)以及電路斷接。遙控跳閘是復(fù)式控制的一個(gè)例子，通常被稱為“繼電器跳閘”。

    低壓跳閘：這是斷路器中一個(gè)獨(dú)立的電壓敏感元件，如果電壓降到預(yù)定值以下，它將使主接點(diǎn)開路。具有低電壓跳閘的開關(guān)斷路器被廣泛用于有線連接電器的通/斷控制。安全管理部門要求這些電器在發(fā)生掉電時(shí)必須切斷電源，以避免電源恢復(fù)時(shí)電器突然重新啟動(dòng)的危險(xiǎn)。

    自動(dòng)跳閘：一個(gè)自動(dòng)跳閘的斷路器在故障期間不會(huì)一直保持閉合—因?yàn)殚_關(guān)裝置不會(huì)因強(qiáng)行保持傳動(dòng)器接通而失效。在一個(gè)完全自動(dòng)跳閘的設(shè)計(jì)中，當(dāng)傳動(dòng)器被保持在“接通”位置時(shí)，主接點(diǎn)在發(fā)生故障之后將始終保持開路。一些被稱為“循環(huán)自動(dòng)跳閘”的斷路器在故障期間不能強(qiáng)行保持接通狀態(tài)，但如果傳動(dòng)器一直處在“接通”的位置，則它們將周期性地接通和斷開。如果斷路器安裝在容易夠得著的地方（即未封閉），則應(yīng)采用自動(dòng)跳閘斷路器。

    自動(dòng)復(fù)位：對(duì)于斷路器不易夠著的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，在冷卻期后自動(dòng)復(fù)位的斷路器是一個(gè)良好的選擇。此時(shí)若指定使用可自動(dòng)再起動(dòng)的設(shè)備，則發(fā)生危險(xiǎn)的可能性很大。