低压断路器的工作原理

一、低压断路器的结构

1、触头系统

常用的有对接式触头、桥式触头和插入式触头。

1）对接式触头

对接式触头可以配合栅片式灭弧装置，既可拉长电弧，又可利用灭弧栅片将电弧分割成多个短弧，获得较好的灭弧效果。在容量较大的断路器中，对接式触头可做成两档或三档并联式触头，例如由主触头、副触头和弧触头三档触头并联接通电路。其中主触头负担正常通电任务，需要足够的触头压力和良好的导电接触，保证足够的动稳定和热稳定。触头接触处通常含有银或银钨、银镍合金镶块。副触头是在大容量开关中，为保护主触头免受电弧烧伤，增加导电接触面积而配置的。弧触头主要用来分断电弧和闭合电路时承担接触电弧，通常用耐弧材料，例如含石墨的银钨粉末冶金块制成。开关合闸时，弧触头先闭合，其次是副触头闭合，最后是主触头闭合，分断电路时顺序相反。三档触头多用于大容量断路器；小容量断路器例如200A以下的断路器，多用单档触头。

2）桥式触头

桥式触头具有双断口触头系统，为了防止触头接触处温度升高，需要加大接触压力，要求较高的闭合力和较贵的触头材料。

3）插入式触头

插入式触头只用于不产生电弧的接触处，这种触头的特点是本身具有电动补偿作用，当通过巨大短路电流时，能防止触头弹开。

2、灭弧装置

断路器的灭弧系统随开关的结构而异，一般低压断路器采用较多的是灭弧罩加磁吹线圈结构。在出现各种故障时，动、静触头分开，触头之间产生强烈的电弧，灭弧室内的铁质栅片被磁化，产生吸力，把电弧吸向灭弧室，将电弧分割成短弧，利用铁栅片对电弧的冷却，以提高电弧电阻和电弧电压，最终将电弧熄灭。

3、操作机构

低压断路器的操作机构由传动机构和脱扣机构组成。操作方式有手柄传动、杠杆传动、电动机传动的和电磁铁传动、液压传动等。

二、低压断路器的工作原理

以热 - 磁型包括万能式断路器，过载采用热继电器，短路采用电磁铁为例，低压断路器的工作原理如下图所示：1）在正常情况下，触头能接通和分断额定电流。在电路正常运行时，过电流脱扣器的电磁线圈和双金属片热脱扣器的热元件串联在主回路中，所产生的吸力不能使衔铁动作或热元件的热量不足以使双金属片弯曲。

2）当线路发生短路或过载时，一定值的短路电流会使过电流脱扣器的动铁芯（衔铁）被吸合，同时撞击杠杆使搭钩脱落，主触头被弹簧迅速拉开分断主回路；当回路出现过载时，双金属热元件受热产生变形、弯曲，撞击杠杆使搭钩脱落，主触头被分断。

3）在电路正常运行时，欠压脱扣器电磁线圈并联在主回路上，在规定的正常电压范围内，衔铁吸合同时克服弹簧的拉力。当电路出现故障，电压降低时（通常为额定电压的70%以下）吸力减小，衔铁被弹簧拉开撞击杠杆，使搭钩脱落，主触头被弹簧迅速拉开分断主回路。

4）在电磁式过流脱扣器上加装延时装置，通过调节延时满足二段或三段保护的选择型特性；快速断路器的动作原理是靠快速电磁铁（冲击衔铁式和感应电动斥力式脱扣器）配合高效能的灭弧装置，使开关的全分断时间缩短至10ms以下；限流式断路器也是利用电动斥力原理，即利用短路电流所产生的电动力使闭合着的触头斥开，缩短开关分断的固有动作时间。同时，为了缩短灭弧时间，提高限流作用，也需配有高效能的灭弧装置。