元器件知識寶典：斷路器的種類(lèi)與選擇

　　任何忽視電路保護設計的電氣或電子產(chǎn)品都埋藏了故障隱患。保護您的昂貴設備歸根結底就是要對包括控制開(kāi)關(guān)、電線(xiàn)和電源在內的整個(gè)電氣系統加以保護，以避免短路和電流過(guò)大情況的發(fā)生。

　　確定針對某項具體應用的合適電路保護器件并不困難，但確實(shí)需要費一番思考。如果電氣和電子設備在設計中采用了規格制定得偏松的電路保護器件，則設備將極易因功率沖擊而遭到損壞并導致起火的災難性后果，反之，如果采用規格制定得偏嚴的電路保護器件，將會(huì )引起令人生厭的頻繁跳閘現象。

    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)，設計師不僅需要考慮以下的電路特性，還應當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)數目

    ●適用的國家電氣標準和安全管理機構標準

    ●短路分斷能力

    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。與保險絲相比，熱保護器有一個(gè)顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)，就是在跳閘后能夠重新復位。它們還可以用作被保護設備的電源接通/關(guān)斷開(kāi)關(guān)。

    隨著(zhù)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。當斷路器和系統暴露于同一熱源時(shí)，這一特性往往很有用處。

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

    此外，由于熱斷路器內部固有的閂鎖機理，使其對沖擊和振動(dòng)極不敏感。目前，有些高性能的電路保護器件提供了專(zhuān)門(mén)針對極大沖擊和振動(dòng)環(huán)境的斷路器。

    需要進(jìn)行熱電路保護的應用包括家用電器、交通、船舶、配電盤(pán)、醫療設備、視聽(tīng)設備、電源和運動(dòng)器械等。

    磁斷路器

    磁斷路器為大多數設計問(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)流檢測機理是只對被保護電路里的電流變化做出響應，由于其電流感應螺線(xiàn)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)有預熱階段，因此不會(huì )減緩斷路器對過(guò)載的響應速度，從過(guò)載結束到其復位之前沒(méi)有冷卻期。

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

對這些因素所做的調整對斷路器短路分斷能力的影響極小。

    一般而言，目前有三種跳閘時(shí)間延遲曲線(xiàn)各不相同的磁斷路器可供選擇：慢速、中速和快速。當對級聯(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(xiàn)為設計師提供了很高的設計靈活性。

    此外，對于常常需要承受巨大涌入電流的設備，還可以選擇具備特殊涌入結構的磁斷路器。但是，當設備位置不穩定時(shí)，由于磁斷路器的跳閘次數會(huì )因螺線(xiàn)管的運動(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)化和控制以及醫療設備。

    通地漏泄保護器

    通地漏泄保護器（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(hù)定制的過(guò)載和短路保護級。此外，它們采用創(chuàng )新電子技術(shù)進(jìn)行檢測并避免通地漏泄。

    除了少量漏泄外，返回電源的電流與從電源流出的電流數值相等。如果經(jīng)過(guò)通地漏泄保護器后，電源流出和返回的電流值之差超過(guò)了漏泄靈敏度的設定值，則保護器將跳閘，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致的跳閘。這種保護有助于避免嚴重的設備損壞和火災。其應用包括電阻和阻抗加熱系統、電信、劇場(chǎng)照明、船舶控制臺、辦公設備、醫療設備、工業(yè)自動(dòng)化和控制以及UPS系統。

    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(xiàn)等主要指標，還應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)良好的設計錦上添花，而且還能幫助工程師們?yōu)槠鋺迷O計精密的保護電路。

    目前市面上有許多配備了各種可選功能的斷路器，這些功能對于電路保護設計很有幫助。下面列出的是一些較為常見(jiàn)的功能。

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

    傳動(dòng)：傳動(dòng)器類(lèi)型的選擇不僅是出于美觀(guān)的考慮。具有開(kāi)關(guān)速度是通/斷開(kāi)關(guān)兩倍的傳動(dòng)搖桿開(kāi)關(guān)的斷路器能夠節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)最為穩定。

    分流端子：傳統斷路器被認為是“串聯(lián)跳閘”的，這是因為接點(diǎn)、電流感應元件和負載都是串聯(lián)的。分流端子從主電路分出支路，這樣可將次級負載接入。如果初級負載發(fā)生了短路或過(guò)載，斷路器將跳閘并切斷兩個(gè)負載的電源。

    與輔助接點(diǎn)不同，分流端子是接到位于開(kāi)關(guān)接點(diǎn)和電流感應元件之間的斷路器載流通路的，這意味著(zhù)第二個(gè)負載不受過(guò)載或短路保護?？梢圆捎靡粋€(gè)獨立的斷路器來(lái)保護次級電路，否則該電路只可用于具有內置保護電路的設備。

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

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

    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—因為開(kāi)關(guān)裝置不會(huì )因強行保持傳動(dòng)器接通而失效。在一個(gè)完全自動(dòng)跳閘的設計中，當傳動(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(kāi)路。一些被稱(chēng)為“循環(huán)自動(dòng)跳閘”的斷路器在故障期間不能強行保持接通狀態(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(kāi)。如果斷路器安裝在容易夠得著(zhù)的地方（即未封閉），則應采用自動(dòng)跳閘斷路器。

    自動(dòng)復位：對于斷路器不易夠著(zhù)的應用來(lái)說(shuō)，在冷卻期后自動(dòng)復位的斷路器是一個(gè)良好的選擇。此時(shí)若指定使用可自動(dòng)再起動(dòng)的設備，則發(fā)生危險的可能性很大。