1.4 低压断路器
1.4.1 低压断路器概述
（1）断路器的用途
断路器曾称自动开关，是指能接通、承载以及分断正常电路条件下的电流，也能在规定的非正常电路条件（例如短路）下接通、承载一定时间和分断电流的一种机械开关电器。按规定条件，断路器对配电电路、电动机或其他用电设备实行通断操作并起保护作用，即当电路内出现过载、短路或欠电压等情况时能自动分断电路。
断路器动作值可调整、兼具过载和保护两种功能、安装方便、分断能力强，特别是在分断故障电流后一般不需要更换零部件，因此应用非常广泛。
（2）断路器的分类
断路器的类型很多，常用的分类方法见表1-2。
表1-2 断路器的分类
（3）断路器的基本结构与工作原理
断路器的种类虽然很多，但它的基本结构基本相同。断路器的结构主要有触点系统、灭弧装置、各种脱扣器和操作机构等部分。
断路器的种类很多，结构比较复杂，但其工作原理基本相同，其工作原理如图1-14所示。断路器的三个触点串联在三相主电路中，电磁脱扣器的线圈及热脱扣器的热元件也与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈与主电路并联。
图1-14 断路器的工作原理
1，9—弹簧；2—主触点；3—锁键；4—钩子；5—轴；6—电磁脱扣器；7—杠杆；8，10—衔铁；11—欠电压脱扣器；12—热脱扣器双金属片；13—热脱扣器的热元件
当断路器闭合后，三个主触点由锁键钩住钩子，克服弹簧的拉力，保持闭合状态。而当电磁脱扣器吸合或热脱扣器的双金属片受热弯曲或欠电压脱扣器释放时，就可将杠杆顶起，使钩子和锁键脱开，于是主触点分断电路。
当电路正常工作时，电磁脱扣器的线圈产生的电磁力不能将衔铁吸合，而当电路发生短路，出现很大过电流时，线圈产生的电磁力增大，足以将衔铁吸合，使主触点断开，切断主电路；若电路发生过载，但又达不到电磁脱扣器动作的电流时，而流过热脱扣器的发热元件的过载电流，会使双金属片受热弯曲，顶起杠杆，导致触点分开来断开电路，起到过载保护作用；若电源电压下降较多或失去电压时，欠电压脱扣器的电磁力减小，使衔铁释放，同样导致触点断开而切断电路，从而起到欠电压或失电压保护作用。
低压断路器的图形符号和文字符号如图1-15所示。
图1-15 低压断路器的图形符号和文字符号
1.4.2 万能式断路器
（1）基本结构
万能式断路器曾称为框架式断路器，这种断路器一般都有一个钢制的框架（小容量的也可由塑料底板加金属支架构成），所有零部件均安装在这个框架内，主要零部件都是裸露的，导电部分需先进行绝缘，再安装在底座上，而且部件大多可以拆卸，便于装配和调整。DW型万能式断路器的结构如图1-16所示。
图1-16 DW型万能式断路器的结构图
1—操作手柄；2—自由脱扣机构；3—失压脱扣器；4—过流脱扣器电流调节螺母；5—过流脱扣器；6—辅助触点（联锁触点）；7—灭弧罩
（2）特点与用途
这种断路器容量较大，其额定电流一般为630～5000A，可装设多种脱扣器，辅助触点的数量很多，不同的脱扣器组合可以具有不同的保护特性。因此，这种断路器可设计成选择型或非选择型配电电器，也可进行具有反时限动作特性的电动机保护，另外它还可通过辅助触点实现远距离遥控和智能化控制。一般情况下，容量较小（600A以下）的万能式断路器多用于线路和电源设备的过载、欠电压和短路的保护；容量较大（1000A以上）的万能式断路器多用于变压器出线总开关、大容量馈线开关及大型电动机控制。
1.4.3 塑料外壳式断路器
（1）基本结构
塑料外壳式断路器曾称为装置式断路器，这种断路器的所有零部件都安装在一个塑料外壳中，没有裸露的带电部分，使用比较安全。DZ型塑料外壳式断路器的结构如图1-17所示，其主要由绝缘外壳、触点系统、操作机构和脱扣器等四部分组成。
图1-17 DZ型塑料外壳式断路器结构图
1—牵引杆；2—锁扣；3—跳钩；4—连杆；5—操作手柄；6—灭弧室；7—引入线和接线端子；8—静触点；9—动触点；10—可挠连接条；11—电磁脱扣器；12—热脱扣器；13—引出线和接线端子；14—塑料底座
（2）特点与用途
塑料外壳式断路器多为非选择型，而且容量较小，一般在600A以下，新型的塑料外壳式断路器也可制成选择型，而且容量不断增大，有的容量已达3000A以上。小容量的断路器（50A以下）一般采用非储能闭合、手动操作；大容量断路器的操作机构多采用储能闭合，而且还可进行远距离遥控。塑料外壳式断路器可以装设多种附件以适应各种不同控制和保护的需要，具有较高的短路分断能力、动稳定性和比较完备的选择性保护功能。它与万能式断路器相比，具有结构紧凑、体积小、操作简便、安全可靠等特点，缺点是通断能力比万能式断路器低，保护和操作方式较少。这种断路器广泛用于配电线路中，作为主电路和小容量发电机的保护和配电开关，也可用作小型配电变压器低压侧出线总开关以及对各种大型建筑（如宾馆、大楼、机场、车站等）和住宅的照明电路进行控制和保护，还可用作各种生产设备的电源开关。
DZ系列塑料外壳式断路器主要在电力系统中作配电及保护电动机之用，也可作为线路的不频繁转换及电动机的不频繁启动用。
1-2 断路器的使用方法与注意事项
1.4.4 断路器的选择
（1）类型的选择
应根据电路的额定电流、保护要求和断路器的结构特点来选择断路器的类型。例如：
①对于额定电流600A以下，短路电流不大的场合，一般选用塑料外壳式断路器。
②若额定电流比较大，则应选用万能式断路器；若短路电流相当大，则应选用限流式断路器。
③在有漏电保护要求时，还应选用漏电保护式断路器。
④断路器的类型应符合安装条件、保护功能及操作方式的要求。
⑤一般情况下，保护变压器及配电线路可选用万能式断路器，保护电动机可选塑料外壳式断路器。
⑥校核断路器的接线方向，如果断路器技术文件或端子上表明只能上进线，则安装时不可采用下进线，母线开关一定要选用可下进线的断路器。
（2）电气参数的确定
断路器的结构选定后，接着需选择断路器的电气参数。电气参数的确定除选择断路器的额定电压、额定电流和通断能力外，一个重要的问题就是怎样选择断路器过电流脱扣器的整定电流和保护特性以及配合等，以便达到比较理想的协调动作。选用的一般原则（指选用任何断路器都必须遵守的原则）为：
①断路器的额定工作电压≥线路额定电压。
②断路器的额定电流≥线路计算负载电流。
③断路器的额定短路通断能力≥线路中可能出现的最大短路电流（一般按有效值计算）。
④断路器热脱扣器的额定电流≥电路工作电流。
⑤根据实际需要，确定电磁脱扣器的额定电流和瞬时动作整定电流。
a.电磁脱扣器的额定电流只要等于或稍大于电路工作电流即可。
b.电磁脱扣器的瞬时动作整定电流为：作为单台电动机的短路保护时，电磁脱扣器的整定电流为电动机启动电流的1.35倍（DW系列断路器）或1.7倍（DZ系列断路器）；作为多台电动机的短路保护时，电磁脱扣器的整定电流为1.3倍最大一台电动机的启动电流再加上其余电动机的工作电流。
⑥断路器欠电压脱扣器额定电压=线路额定电压。
并非所有断路器都需要带欠电压脱扣器，是否需要应根据使用要求而定。在某些供电质量较差的系统，选用带欠电压保护的断路器，反而会因电压波动而经常造成不希望的断电。在这种场合，若必须带欠电压脱扣器，则应考虑有适当的延时。
⑦断路器分励脱扣器的额定电压=控制电源电压。
⑧电动传动机构的额定工作电压=控制电源电压。
需要注意的是，选用时除一般选用原则外，还应考虑断路器的用途。配电用断路器和电动机保护用断路器以及照明、生活用导线保护断路器，应根据使用特点予以选用。