电路保护器：手动、电动，过载、短路保护的电器

断路器是一种可以用手动或电动通、断，而且在电路过载、短路或欠电压时能自动断路的低压开关电器。适用于非频繁操作的出线开关或电动机的电源开关。

（一）断路器的结构原理

1.断路器的组成

断路器主要由以下三部分组成：

（1）感觉元件 负责接收电路中的不正常情况或操作人员、继电保护系统发出的信号，通过传递元件使执行元件动作。如过流脱扣器或欠压脱扣器等。

（2）传递元件 负责力的传递、变换，包括操作机构、传动机构、自由脱扣机构、主轴等。

（3）执行元件 断路器的触头及灭弧系统，主要承担电路的通、断任务。

图2-7为一般断路器的结构原理，断路器正处于工作状态。

图2-7 断路器的结构原理

1—主触头 2—传动杆 3—锁扣 4—轴 5—杠杆 6—弹簧 7—过流脱扣器 8—欠电压脱扣器 9、10—衔铁 11—弹簧

三个主触头通过传动杆及锁扣保持闭合，锁扣可绕轴转动。当电路处于正常运行时，过流脱扣器的电磁线圈虽然串联在主回路中，但是所产生的吸力不能使衔铁动作，而只有当电路发生短路或过载时，衔铁才被迅速吸合，同时撞击杠杆，使锁扣脱扣，主触头被弹簧迅速拉开分断主电路。相反，在正常运行时，欠压脱扣器由于它的电磁线圈是并联在主电路的，在规定的正常电压范围内使衔铁吸合，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，衔铁被弹簧拉开并撞击杠杆，使锁扣脱扣，主触头在弹簧的作用下迅速分断电路。

断路器的结构原理：

在一些小容量塑壳断路器里，除装有短路保护外，还装有用双金属片制成的脱扣器7、8，当电路发生过载时，双金属片弯曲，将锁扣3顶开使触头1分断电路。

2.断路器的触头系统和灭弧系统

在断路器中，由于极限分断能力的要求，必须具备功能足够可靠的触头系统、灭弧系统，下面简要描述这些部件的组成和原理。

（1）触头系统 断路器的寿命、分断能力及工作可靠性，在很大程度上取决于触头系统的优劣。一般对触头系统要求需满足：可靠接通和分断一定次数的极限短路电流及额定电流以下的任何电流；具有一定的电气寿命；具有足够的动、热稳定性。

常见的触头形式有：单断口对接式、双断口桥式和插入式三种。

触头系统的两个重要参数是触头开距和触头压力。

（2）灭弧系统工作原理

1）长弧熄弧原理：利用加大触头开距或加装弧角使电弧发生后迅速拉长，使电源电压不足以维持电弧继续燃烧而熄灭。

2）短弧熄弧原理：利用钢板制成的灭弧栅使电弧在运动中分成若干小段，这样，多片压降的积累，使总的电弧压降增加，使电源电压不足以维持电弧继续燃烧而熄灭。

3）复合去离子效应：利用电弧在拉长、扩散过程中与大面积冷却介质接触，使电弧迅速冷却，降低电弧能量，使断口间的介质绝缘强度迅速恢复而熄弧。

（二）断路器的主要技术参数

1）分断能力：指在规定的条件下能够接通和分断的短路电流值。

2）限流能力：对限流式断路器和快速断路器要求有较高的限流能力，一般要求限流系数为0.3～0.6。

3）动作时间：指在电路出现短路的瞬间开始至触头分离，电弧熄灭，电路完全分断所需要的全部时间。

4）使用寿命：指在规定的正常负载下，断路器应能保证在操作规定的次数内不必更换零、部件。

5）保护特性：即断路器的过流保护特性，须与被保护对象的允许发热特性相匹配。

（三）断路器常见故障及维修方法(www.xing528.com)

1.触头压力不足

因长期使用，触头弹簧变形、氧化、张力消失或减退，因触头过热，使触头弹簧退火，都是触头压力不足的原因，对此要检查触头初压力和终压力是否符合要求，如不能满足要求需更换触头弹簧。

2.触头表面氧化

金属的氧化层是一种不良导体。触头温度越高，氧化越严重，接触电阻越大，发热就更厉害，造成触头损坏。所以一般将触头设计成在闭合时有一滚动和滑动过程，便能自动消除氧化膜。对氧化严重的触头，最好将触头拆下放入硫酸中用刷子将氧化层刷去，然后放入碱水里中和，再用自来水冲干净。在应急的情况下，可用砂布将氧化膜擦掉。触头上的油垢用四氯化碳或汽油清洗。

3.触头容量不够大

电流超过了额定值，引起触头发热。触头磨损过多，压力减小，也引起触头过热。必须更换触头。

4.触头烧坏

一种是因断路器分断时，电弧在触头之间燃烧，使触头熔化；另一种是断路器闭合时烧毛。因在闭合时动触头具有一定动能，当它与静触头相碰时，要发生跳动，而这时正是电动机起动之际，通过触头的电流很大，使触头在跳动的过程中形成电弧，将触头烧毛。跳动的原因是初压力太小，或断开很大的故障电流，这都是烧毛的原因。顺便指出，触头轻微的烧毛是一种正常现象。

烧毛的触头表面会出现凸出的小点，造成触头接触不良，应细心把触头表面锉平，并要保持触头表面的形状和原来一样，切勿锉得太多，否则就不能再使用。

5.触头熔焊

严重的电弧会使触头熔化，熔化的金属在触头闭合后，使动静触头焊在一起，分断电路时，触头无法分开，这是严重的故障。其原因，一方面是触头弹簧损坏，初压力太小；另一方面可能是断路器太小。当电动机在频繁起动时也可能造成熔焊的现象，在这种情况下，应选用性能更好的断路器。

6.触头磨损

主要由于电弧的高温使金属气化蒸发，触头厚度变得越来越薄，这种磨损是正常现象，所以触头使用日久应当更换。但不正常的磨损则是一种故障，必须排除。

故障性磨损的原因，一方面是触头弹簧的损坏，初压力不足；另一方面是电源电压太低，电磁吸力不足，触头闭合后发生跳动；再一方面是电源电压高于吸引线圈的额定电压，断路器闭合时触头动能加剧，磨损也增加。磨损的触头，如果“超程”减少了一半，就需要更换。

7.触头状态的调整

修复后的触头一般应进行调整，调整的原则：预接触头应在主触头前接通；灭弧触头应在主触头后断开；动静触头应当对齐；非正常情况的接触，即宽度在5mm之内的小面积接触，应调整成面接触，即不小于全部接触面积的2/3，且宽度应大于5mm。

8.灭弧罩受潮

如果灭弧罩是用石棉水泥制成，它会在空气中吸潮，在使用时被雨水淋潮湿，它的绝缘性能就降低；还会因潮气在电弧的高温作用下，弧罩内水分气化，罩内上部压力增加，电弧不能进入灭弧罩，所以电弧不能熄灭。对此应当立即烘干除湿。

9.磁吹线圈匝间短路

在磁吹灭弧装置中，静触头附近都装有磁吹线圈，这种线圈是靠空气绝缘，在使用中受到冲击或碰撞造成匝间短路，有效匝数减小，磁场减弱，磁吹能力不足，电弧不能迅速进入灭弧罩，灭弧时间延长。这种故障只要用螺钉旋具将短路匝拨正即可。

10.灭弧罩碳化

在长期使用中，在电弧的高温作用下，弧罩表面被焦化，形成一种碳质导电层，这对灭弧很不利，应及时消除。如果是石棉水泥灭弧罩可用细锉把烧焦的部分锉掉，或用小刀刮掉，但必须保证表面光洁，因为毛糙的表面，会增大电弧运动的阻力，不利于灭弧。修好的灭弧罩，应吹刷干净，不能留有金属微粒或其他导电杂质。

11.弧罩打破

没有弧罩的断路器绝对不能使用，否则会造成相间飞弧，引起短路。

12.弧角脱落

有些断路器在动静触头上装有弧角，弧角的作用是引导电弧吹进灭弧罩，加速电弧熄灭。如弧角脱落，会使灭弧时间增长，必须将弧角装上。

13.灭弧栅片脱落

灭弧罩上装有很多栅片，用来加强近极效应，促进电弧熄灭。如果栅片损坏或遗失，应当补上。从外面看，栅片是铜片做的，而实质上是铁片镀了一层铜，故栅片应当用铁片来制做。因为铜片是不能把电弧吸进灭弧室的，这样电弧不能熄灭。