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斷路器又叫空氣開關(guān)，是一種很基本的低壓電器，斷路器具有過載、短路和欠電壓保護(hù)功能，能保護(hù)線路和電源的能力。它可用來分配電能，不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，對(duì)電源線路及電動(dòng)機(jī)等實(shí)行保護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過載或者短路及欠壓等故障時(shí)能自動(dòng)切斷電路，其功能相當(dāng)于熔斷器式開關(guān)與過欠熱繼電器等的組合。而且在分?jǐn)喙收想娏骱笠话悴恍枰兏悴考?，所以獲得了廣泛的應(yīng)用。一旦房屋配線中的電流流量過大，這種簡(jiǎn)單的電路裝置就會(huì)切斷電源，直至故障被排除。如果沒有斷路器（或其替代品——保險(xiǎn)絲），家庭用電就會(huì)非常不方便，原因在于，僅僅是線路問題和設(shè)備故障就可能會(huì)造成火災(zāi)和其他事故。 斷路器分為萬能式斷路器和塑料外殼式斷路器兩大類，目前我國萬能式斷路器主要生產(chǎn)有DWl5、DWl6、DWl7(ME)、DW45等系列，塑殼斷路器主要生產(chǎn)有DZ20、CMl、TM30等系列。 斷路器類型及其工作原理： 基本型： 最簡(jiǎn)單的電路保護(hù)裝置是保險(xiǎn)絲。保險(xiǎn)絲只是一根很細(xì)的導(dǎo)線，加上一個(gè)保護(hù)套之后接入電路。電路閉合后，所有電流必須流經(jīng)保險(xiǎn)絲——保險(xiǎn)絲處的電流與同一電路上其他各點(diǎn)的電流相同。設(shè)計(jì)這種保險(xiǎn)絲，是為了讓它在溫度達(dá)到某一水平時(shí)能夠熔斷。燒毀保險(xiǎn)絲可以造成開路，從而防止過量電流破壞房屋配線。 保險(xiǎn)絲的問題是，它只能發(fā)揮一次作用。每當(dāng)保險(xiǎn)絲被燒斷后，就必須換一個(gè)新的。斷路器能起到與保險(xiǎn)絲相同的作用，卻可以反復(fù)使用。 只要電流達(dá)到危險(xiǎn)水平，它就能立刻造成開路 。 基本型工作原理： 電路中的火線與開關(guān)兩端相連。當(dāng)開關(guān)置于接通狀態(tài)時(shí)，電流從底部終端流出，依次流經(jīng)電磁體、移動(dòng)接觸器、靜態(tài)接觸器，最終從頂部終端流出。 電流能磁化電磁體。電磁體產(chǎn)生的磁力隨電流的增強(qiáng)而增強(qiáng)，如果電流降低，磁力也會(huì)減弱。當(dāng)電流躍升到危險(xiǎn)水平時(shí)，電磁體會(huì)產(chǎn)生足夠大的磁力，以拉動(dòng)一根與開關(guān)聯(lián)動(dòng)裝置相連的金屬桿。這會(huì)使移動(dòng)接觸器傾斜并離開靜態(tài)接觸器，繼而切斷電路。電流也就中斷了。 雙金屬條設(shè)計(jì)依據(jù)的是相同的原理，區(qū)別在于這里無需給電磁體能量，而是讓金屬條在高電流下自行彎曲，繼而啟動(dòng)聯(lián)動(dòng)裝置。還有些斷路器靠填充易爆物來移置開關(guān)。當(dāng)電流超過某一水平時(shí)，就會(huì)點(diǎn)燃易爆材料，繼而驅(qū)動(dòng)活塞打開開關(guān)。 增強(qiáng)型： 更先進(jìn)的斷路器摒棄了簡(jiǎn)單的電氣設(shè)備，轉(zhuǎn)而使用電子器件（半導(dǎo)體設(shè)備）來監(jiān)測(cè)電流水平。接地故障斷路器（GFCI）是一種新型斷路器。這種斷路器，不僅能預(yù)防房屋配線損毀，而其能保護(hù)人免遭電擊。 增強(qiáng)型工作原理： GFCI 會(huì)不斷監(jiān)測(cè)電路中零線和火線上的電流。一切正常時(shí)，兩條線上的電流應(yīng)當(dāng)完全相同。一旦火線直接接地（例如有人不慎觸碰火線），火線上的電流會(huì)突然猛增，而零線則不會(huì)。GFCI 在檢測(cè)到這種情況后會(huì)立即切斷電路，以防止觸電傷亡事故。由于 GFCI 無需等到電流上升到危險(xiǎn)水平就能采取行動(dòng)，因而其反應(yīng)速度要比傳統(tǒng)斷路器快得多。 斷路器的保護(hù)及選擇要點(diǎn)： 額定電流在600A以下，且短路電流不大時(shí)，可選用塑殼斷路器；額定電流較大，短路電流亦較大時(shí)，應(yīng)選用萬能式斷路器。 一般選用原則為： (1)斷路器額定電流≥負(fù)載工作電流； (2)斷路器額定電壓≥電源和負(fù)載的額定電壓； (3)斷路器脫扣器額定電流≥負(fù)載工作電流； (4)斷路器極限通斷能力≥電路最大短路電流； (5)線路末端單相對(duì)地短路電流/斷路器瞬時(shí)(或短路時(shí))脫扣器整定電流≥1.25； (6)斷路器欠電壓脫扣器額定電壓=線路額定電壓。 四極塑料外殼式斷路器有六種型式： 1)斷路器的N極不帶過電流脫扣器，N極與其他三個(gè)相線極一起合分電路； 2)斷路器的N極不帶過電流脫扣器，N極始終接通，不與其他三個(gè)相線極一起斷開； 3)斷路器N極帶過電流脫扣器，N極與其他三個(gè)相線極一起合分電路； 4)斷路器的N極帶過電流脫扣器，N極始終接通，不與其他三個(gè)相線極一起斷開； 5)斷路器的N極裝設(shè)中性線斷線保護(hù)器，N極與其他三個(gè)相線極一起合分電路； 6)斷路器的N極裝設(shè)中性線斷線保護(hù)器，N極始終接通，不與其他三個(gè)相線極一起斷開。 注意事項(xiàng) 漏電保護(hù)器必須要求有極高的靈敏性，所以一定要選用大牌子的才安全，比如西門子的就不錯(cuò)，因?yàn)樗鼈儗?duì)線路的檢測(cè)非常精密、靈敏，在0.1 秒甚至更短的時(shí)間內(nèi)就可以檢測(cè)到異常，并在電流強(qiáng)度和時(shí)間尚未達(dá)到傷害程度前，就立即跳閘，切斷電源主回路，充分保證了人身安全。而如果使用質(zhì)量不過關(guān)的雜牌子，或老舊不堪的，哪怕只晚了1秒甚至0.5秒，但是對(duì)人體的傷害也是致命的。生命安全，必須警惕！下一章我們來講控制與保護(hù)開關(guān)中代替的接觸器。 欲了解斷路器，不妨先了解一下家用電路的工作原理。 電氣屬性主要由三個(gè)參量來界定：電壓 電流 電阻 電壓是推動(dòng)電荷移動(dòng)的“壓力”。電流是電荷之“流”——即電荷流過導(dǎo)體的速率，可在任一定點(diǎn)測(cè)量。導(dǎo)體對(duì)電流具有一定程度的阻礙作用，稱為電阻，阻值的大小由導(dǎo)體的材料和尺寸所決定。 電壓、電流和電阻這三者是相互關(guān)聯(lián)的——改變其中一個(gè)另兩個(gè)也會(huì)發(fā)生改變。電流等于電壓除以電阻（一般記作I=v/r）。我們可以直觀地想到：如果增大驅(qū)動(dòng)電荷的電壓或是降低電阻，電流就會(huì)增大。如果降低電壓或增大電阻，電流就會(huì)減小。 所有這些又是如何來到您家中的呢？ 配電網(wǎng)把電流從發(fā)電廠輸送到您的家中。在家用電路內(nèi)，電荷會(huì)在大電路中流動(dòng)，大電路又由很多小電路組成。電路的一端是火線，與發(fā)電廠相連。另一端稱為零線，與地面相連。由于火線與高電位相連，而零線則連往零電位（地面），電路兩端就產(chǎn)生了電壓——只要電路閉合，電荷就會(huì)流動(dòng)。這樣的電流稱為交變電流，因?yàn)樗苎杆俚馗淖兎较?。斷路器設(shè)計(jì) 基本型 最簡(jiǎn)單的電路保護(hù)裝置是保險(xiǎn)絲。保險(xiǎn)絲只是一根很細(xì)的導(dǎo)線，加上一個(gè)保護(hù)套之后接入電路。電路閉合后，所有電流必須流經(jīng)保險(xiǎn)絲——保險(xiǎn)絲處的電流與同一電路上其他各點(diǎn)的電流相同。設(shè)計(jì)這種保險(xiǎn)絲，是為了讓它在溫度達(dá)到某一水平時(shí)能夠熔斷。燒毀保險(xiǎn)絲可以造成開路，從而防止過量電流破壞房屋配線。 保險(xiǎn)絲的問題是，它只能發(fā)揮一次作用。每當(dāng)保險(xiǎn)絲被燒斷后，就必須換一個(gè)新的。斷路器能起到與保險(xiǎn)絲相同的作用，卻可以反復(fù)使用。 只要電流達(dá)到危險(xiǎn)水平，它就能立刻造成開路 。 電路中的火線與開關(guān)兩端相連。當(dāng)開關(guān)置于接通狀態(tài)時(shí)，電流從底部終端流出，依次流經(jīng)電磁體、移動(dòng)接觸器、靜態(tài)接觸器，最終從頂部終端流出。 
電流能磁化電磁體（請(qǐng)查閱電磁體工作原理一文，了解具體原因）。電磁體產(chǎn)生的磁力隨電流的增強(qiáng)而增強(qiáng)，如果電流降低，磁力也會(huì)減弱。當(dāng)電流躍升到危險(xiǎn)水平時(shí)，電磁體會(huì)產(chǎn)生足夠大的磁力，以拉動(dòng)一根與開關(guān)聯(lián)動(dòng)裝置相連的金屬桿。這會(huì)使移動(dòng)接觸器傾斜并離開靜態(tài)接觸器，繼而切斷電路。電流也就中斷了。 點(diǎn)擊斷路器，觀看打開開關(guān)的情形。 雙金屬條設(shè)計(jì)依據(jù)的是相同的原理，區(qū)別在于這里無需給電磁體能量，而是讓金屬條在高電流下自行彎曲，繼而啟動(dòng)聯(lián)動(dòng)裝置。還有些斷路器靠填充易爆物來移置開關(guān)。當(dāng)電流超過某一水平時(shí)，就會(huì)點(diǎn)燃易爆材料，繼而驅(qū)動(dòng)活塞打開開關(guān)。 增強(qiáng)型 更先進(jìn)的斷路器摒棄了簡(jiǎn)單的電氣設(shè)備，轉(zhuǎn)而使用電子器件（半導(dǎo)體設(shè)備）來監(jiān)測(cè)電流水平。這些元件的精度要高得多，而且能更為迅速地切斷電路，但價(jià)格也要貴得多。因此，多數(shù)家庭仍使用傳統(tǒng)電氣斷路器。 接地故障斷路器（GFCI）是一種新型斷路器。這種斷路器，不僅能預(yù)防房屋配線損毀，而其能保護(hù)人免遭電擊。GFCI 會(huì)不斷監(jiān)測(cè)電路中零線和火線上的電流。一切正常時(shí)，兩條線上的電流應(yīng)當(dāng)完全相同。一旦火線直接接地（例如有人不慎觸碰火線），火線上的電流會(huì)突然猛增，而零線則不會(huì)。GFCI 在檢測(cè)到這種情況后會(huì)立即切斷電路，以防止觸電傷亡事故。由于 GFCI 無需等到電流上升到危險(xiǎn)水平就能采取行動(dòng)，因而其反應(yīng)速度要比傳統(tǒng)斷路器快得多。 房屋內(nèi)的所有線路都應(yīng)匯聚到中央斷路器儀表板（或保險(xiǎn)盒儀表板），儀表板通常位于地下室，或在一個(gè)壁櫥內(nèi)。典型的中央儀表板大約有十二個(gè)斷路開關(guān)，它們連接著家庭電路中不同的支路。應(yīng)當(dāng)有一條支路能將客廳所有的電源插座匯集起來，還應(yīng)有一條支路專門負(fù)責(zé)一樓的照明工作。大型的家用電器一般都使用專用電路，例如中央空調(diào)系統(tǒng)或電冰箱。 配電網(wǎng)以恒定的電壓輸電（在美國是120或240伏），但每個(gè)家庭的電阻卻是不同的（因而電流也不盡相同）。盡管燈泡及其他電器種類各異，但它們都帶有某個(gè)數(shù)值的電阻，也稱為負(fù)載。正因?yàn)橛辛穗娮璧拇嬖?，電器才能工作。例如，燈泡里面的燈絲對(duì)電流有很強(qiáng)的阻礙作用。電荷為了克服電阻，就會(huì)發(fā)熱并使燈絲的溫度升高，導(dǎo)致燈泡發(fā)光。 在家用電路中，火線和零線絕不能直接相連。電路中的電荷總是要流經(jīng)電器，而電器起到了電阻的作用。這樣，電器對(duì)電流的阻礙作用就限定了電路中電荷的流量（電壓和電阻恒定時(shí)，電流也是恒定的）。設(shè)計(jì)家用電器時(shí)，應(yīng)考慮如何將電流維持在比較低的水平，以確保用電安全。如果某一時(shí)刻電路中的電流過大，就會(huì)導(dǎo)致家用電器和房屋配線的溫度升高，如達(dá)到危險(xiǎn)水平，就有可能導(dǎo)致火災(zāi)。 這樣可以確保電力系在絕大多數(shù)時(shí)間里，都能平穩(wěn)地運(yùn)行。但有些時(shí)候，出于某種原因，火線可能會(huì)與零線（或其他接地導(dǎo)體）直接相連。例如，一部電風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)可能會(huì)因溫度過高而熔化，并將火線與零線熔在一起。再者，也許有人會(huì)往墻里釘釘子，不巧的是，他釘中了一根電線。當(dāng)火線直接接地時(shí)，電路中形成了一個(gè)最小阻抗，因而在電壓的推動(dòng)下，會(huì)有大量的電流流過導(dǎo)線。如果這一過程持續(xù)下去，導(dǎo)線就會(huì)因溫度過高而起火。 斷路器的職責(zé)是在電流高于安全水平時(shí)切斷電路。在下面的章節(jié)中，您會(huì)了解斷路器是如何做到這一點(diǎn)的。 |
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