低压断路器的功能与应用

低压断路器即低压自动空气开关，又称自动空气断路器。它既能带负荷通断电路，又能在失压、短路和过负荷时自动跳闸，保护线路和电气设备，是低压配电网络和电力拖动系统中常用的重要保护电器之一。低压断路器在电路中除起控制作用外，还具有一定的保护功能，如过负荷、短路、欠压和漏电保护等。低压断路器容量范围很大，最小为4A，而最大可达5000A。低压断路器广泛应用于低压配电系统各级馈出线，各种机械设备的电源控制和用电终端的控制和保护。

低压断路器具有操作安全、工作可靠、动作值可调、分断能力较高等优点，因此得到广泛应用。

低压断路器按结构形式可分为塑壳式（又称装置式）、框架式（又称万能式）两大类。框架式断路器主要用作配电网络的保护开关，而塑料外壳式断路器除用作配电网络的保护开关外，还用作电动机、照明线路的控制开关。在此重点介绍塑料外壳式的低压断路器。

1.结构及工作原理

塑料外壳式低压断路器，原称装置式自动空气式断路器。它把所有的部件都装在一个塑料外壳里，结构紧凑、安全可靠、轻巧美观、可以独立安装。它的形式很多，以前最常用的是DZ10型，较新的还有DZX10、DZ20等。在电气控制线路中，主要采用的是DZ5型和DZ10系列低压断路器。

（1）DZ5—20型低压断路器

DZ5—20型低压断路器为小电流系列，其外形和结构如图2-9所示。断路器主要由动触点、静触点、灭弧装置、操作机构、热脱扣器、电磁脱扣器及外壳等部分组成。其结构采用立体布置，操作机构在中间，上面是由加热元件和双金属片等构成的热脱扣器，用于过载保护。热脱扣器还配有电流调节装置，可以调节整定电流。下面是由线圈和铁芯等组成的电磁脱扣器，作短路保护，它也有一个电流调节装置，调节瞬时脱扣整定电流。主触点在操作机构后面，由动触点和静触点组成，配有栅片灭弧装置，用以接通和分断主回路的大电流。另外还有动合辅助触点、动断辅助触点各一对。动合触点、动断触点指的是在电器没有外力作用、没有带电时触点的自然状态。当接触器未工作或线圈未通电时处于断开状态的触点称为动合触点（有时称常开触头），处于接通状态的触点称为动断触点（有时称常闭触头）。辅助触点可作为信号指示或控制电路用。主触点、辅助触点的接线柱均伸出壳外，以便于接线。在外壳顶部还伸出接通（绿色）和分断（红色）按钮，通过储能弹簧和杠杆机构实现断路器的手动接通和分断操作。

图2-9　DZ5—20型低压断路器外形和结构

断路器的工作原理如图2-10所示。使用时断路器的三副主触点串联在被控制的三相电路中，按下接通按钮时，外力使锁扣克服反作用弹簧的反力，将固定在锁扣上面的动触点与静触点闭合，并由锁扣锁住搭钩使动静触点保持闭合，开关处于接通状态。

当线路发生过载时，过载电流流过热元件产生一定的热量，使双金属片受热向上弯曲，通过杠杆推动搭钩与锁扣脱开，在反作用弹簧的推动下，动、静触点分开，从而切断电路，使用电设备不致因过载而烧毁。

图2-10　低压断路器工作原理示意图

1.动触头 2.静触头 3.锁扣 4.搭钩 5.反作用弹簧 6.转轴座 7.分析按钮 8.杠杆9.拉力弹簧 10.欠压脱扣器衔铁 11.欠压脱扣器12.热元件 13.双金属片 14.电磁脱扣器衔铁15.电磁脱扣器 16.接通按钮

当线路发生短路故障时，短路电流超过电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流，电磁脱扣器产生足够大的吸力将衔铁吸合，通过杠杆推动搭钩与锁扣分开，从而切断电路，实现短路保护。低压断路器出厂时，电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流一般整定为10IN（IN为断路器的额定电流）。

欠压脱扣器的动作过程，与电磁脱扣器恰好相反。需手动分断电路时，按下分断按钮即可。

（2）DZ10型低压断路器

DZ10系列为大电流系列，其额定电流的等级有100A、250A、600A三种，分断能力为7～50kA。在机床电气系统中常用250A以下的等级，作为电气控制柜的电源总开关。通常将它装在控制柜内，将操作手柄伸在外面，露出“分”与“合”的字样。

DZ10型低压断路器可根据需要装设热脱扣器（用双金属片作过负荷保护）、电磁脱扣器（只作短路保护）和复式脱扣器（可同时实现过负荷保护和短路保护）。

DZ10型低压断路器的操作手柄有三个位置：

① 合闸位置。手柄向上扳，跳钩被锁扣扣住，主触点闭合。

② 自由脱扣位置。跳钩被释放（脱扣），手柄自动移至中间，主触点断开。

③ 分闸和再扣位置。手柄向下扳，主触点断开，使跳钩又被锁扣扣住，从而完成了“再扣”的动作，为下一次合闸做好了准备。如果断路器自动跳闸后，不把手柄扳到再扣位置（即分闸位置），不能直接合闸。(www.xing528.com)

DZ10型低压断路器采用钢片灭弧栅，因为脱扣机构的脱扣速度快，灭弧时间短，一般断路时间不超过一个周期（0.02s），断流能力就比较大。

（3）漏电保护断路器

漏电保护器，简称漏电开关，又叫漏电断路器，主要是用来在设备发生漏电故障时以及对有致命危险的人身触电保护，具有过载和短路保护功能，可用来保护线路或电动机的过载和短路，亦可在正常情况下作为线路的不频繁转换启动之用。

① 结构

电磁式电流动作型漏电断路器结构如图2-11所示。

图2-11　漏电保护断路器工作组原理图

漏电保护断路器主要由零序互感器、漏电脱扣器、试验按钮、操作机构和外壳组成。实质上就是在一般的自动开关中增加一个能检测电流的感受元件零序互感器和漏电脱扣器。零序互感器是一个环形封闭的铁芯，主电路的三相电源线均穿过零序互感器的铁芯，为互感器的一次绕组；环形铁芯上绕有二次绕组，其输出端与漏电脱扣器的线圈相接。在电路正常工作时，无论三相负载电流是否平衡，通过零序电流互感器一次侧的三相电流相量和为零，二次侧没有电流。当出现漏电和人身触电时，漏电或触电电流将经过大地流回电源的中性点，因此零序电流互感器一次侧三相电流的相量和就不为零，互感器的二次侧将感应出电流，此电流通过使漏电脱扣器线圈，使其动作，则低压断路器分闸切断了主电路，从而保障了人身安全。

为了经常检测漏电开关的可靠性，开关上设有试验按钮，与一个限流电阻串联后跨接于两相线路上。当按下试验按钮后，漏电断路器立即分闸，证明该开关的保护功能良好。

② 分类

漏电保护器可以按其保护功能、结构特征、安装方式、运行方式、极数和线数、动作灵敏度等分类，这里主要按其保护功能和用途分类进行叙述，一般可分为漏电保护继电器、漏电保护开关和漏电保护插座三种。

漏电保护继电器是指具有对漏电流检测和判断的功能，而不具有切断和接通主回路功能的漏电保护装置。漏电保护继电器由零序互感器、脱扣器和输出信号的辅助接点组成。它可与大电流的自动开关配合，作为低压电网的总保护或主干路的漏电、接地或绝缘监视保护。

当主回路有漏电流时，由于辅助接点和主回路开关的分离脱扣器串联成一回路，因此辅助接点接通分离脱扣器而断开空气开关、交流接触器等，使其掉闸，切断主回路。辅助接点也可以接通声、光信号装置，发出漏电报警信号，反映线路的绝缘状况。

漏电保护开关是指不仅它与其他断路器一样可将主电路接通或断开，而且具有对漏电流检测和判断的功能，当主回路中发生漏电或绝缘破坏时，漏电保护开关可根据判断结果将主电路接通或断开的开关元件。它与熔断器、热继电器配合可构成功能完善的低压开关元件。

目前这种形式的漏电保护装置应用最为广泛，市场上的漏电保护开关根据功能常用的有以下几种类别：只具有漏电保护断电功能，使用时必须与熔断器、热继电器、过流继电器等保护元件配合；同时具有过载保护功能；同时具有过载、短路保护功能；同时具有短路保护功能；同时具有短路、过负荷、漏电、过压、欠压功能。

漏电保护插座是指具有对漏电电流检测和判断并能切断回路的电源插座。其额定电流一般为20A以下，漏电动作电流6～30mA，灵敏度较高，常用于手持式电动工具和移动式电气设备的保护及家庭、学校等民用场所。

③ 符号

低压断路器在电路图中的符号如图2-12所示。

图2-12　低压断路器的符号

④ 型号

图2-13　低压断路器的