(4)分勵(lì)脫扣

我們看下圖：

當(dāng)分勵(lì)脫扣按鈕按下后，分勵(lì)脫扣器線圈得電，脫扣撞針彈出，使得脫扣桿向上運(yùn)動(dòng)，從容讓斷路器跳閘。

分勵(lì)脫扣器專門用于外部控制斷路器開(kāi)斷跳閘。

(5) 其它脫扣器

斷路器還有其它一些脫扣器，下圖是塑殼斷路器的其它脫扣器：

這里有單相接地故障保護(hù)脫扣，有超溫保護(hù)和相不平衡保護(hù)脫扣。

框架斷路器的脫扣器還有過(guò)壓保護(hù)、逆功率保護(hù)、低頻和超頻保護(hù)等等。

總結(jié)要點(diǎn)：

1.主觸頭通過(guò)電流后會(huì)有霍姆斥力，因此主觸頭需要配套觸頭壓力；

2.斷路器有四個(gè)基本脫扣器：熱脫扣器、磁脫扣器、欠壓脫扣器和分勵(lì)脫扣器。熱脫扣器用于過(guò)載保護(hù)，磁脫扣器用于短路保護(hù)，欠壓脫扣器用于失壓保護(hù)，分勵(lì)脫扣器則用于遠(yuǎn)方操作斷路器跳閘。

**斷路器的基本原理之3

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1.斷路器的最基本分類

斷路器，它分成三大類。

第一類，叫做框架斷路器，又叫做空氣絕緣斷路器。既然有了空氣Air這個(gè)詞，電流英文單詞是Circuit，而斷路器的英文單詞是Breaker，所以框架斷路器的符號(hào)是ACB。

第二類，叫做塑殼斷路器，它的符號(hào)是MCCB。

第三類是微型斷路器，它的符號(hào)是MCB。

ACB的額定電流范圍從1250A到6300A，額定電流范圍最大；MCCB的額定電流范圍從10A到1600A，額定電流范圍居中；MCB的額定電流范圍從6A到63A，額定電流范圍最小，但它卻是家裝用斷路器的主力軍。

不管是哪一類，斷路器內(nèi)部動(dòng)靜觸頭之間的絕緣，依靠的就是空氣，這也是微型斷路器MCB的俗稱是空氣開(kāi)關(guān)的原因。

既然斷路器內(nèi)部動(dòng)靜觸頭之間的絕緣依靠的是空氣，我們就有必要來(lái)探討一番空氣的擊穿特性，以及若干電弧的基本知識(shí)。

2.關(guān)于電弧

我們先來(lái)認(rèn)識(shí)一下電弧：

這就是電弧，我們看到電弧就是一團(tuán)高溫氣體。在電弧內(nèi)部，溫度高達(dá)3000度以上，電子會(huì)從原子中逸出形成負(fù)離子，丟失了因此空氣分子全部變成等離子體，也即電子與正離子氣體的混合體。

3.斷路器的開(kāi)距

我們來(lái)看圖3：

圖3中是框架斷路器ACB，它正處于打開(kāi)狀態(tài)。我們把此時(shí)的動(dòng)觸頭與靜觸頭之間的最短距離叫做開(kāi)距。

開(kāi)距的用途就是確保處于打開(kāi)狀態(tài)的動(dòng)靜觸頭之間的空氣不會(huì)發(fā)生電擊穿。

4.空氣的擊穿電壓

我們看圖4：

圖4在知乎上已經(jīng)用了N遍。此處我們?cè)俅问褂靡环?/p>

圖4左圖中我們看到了一個(gè)電路，其中電極1和電極2分別是陽(yáng)極和陰極，它們與電池的正極和負(fù)極相連。當(dāng)電壓等于零時(shí)，電路當(dāng)然不通，電極之間沒(méi)有電流流過(guò)。

我們調(diào)節(jié)可變電阻R，逐步增加電極之間的電壓，我們發(fā)現(xiàn)電極之間有電流流過(guò)。這是因?yàn)橛钪嫔渚€的原因。宇宙射線把空氣分子給擊穿，擊穿后的負(fù)離子（電子）運(yùn)動(dòng)到陽(yáng)極，而正離子則運(yùn)動(dòng)到陰極。由于地面的宇宙射線密度基本上是常數(shù)，所以電極之間的電流不大。見(jiàn)圖4右圖的A點(diǎn)到B點(diǎn)波形。我們看到觸頭之間的電壓增加了不少，但電流卻是常數(shù)。

我們繼續(xù)調(diào)節(jié)可變電阻，電壓繼續(xù)增加。當(dāng)電壓越過(guò)B點(diǎn)后，空氣受到電場(chǎng)力的作用開(kāi)始出現(xiàn)部分電離，我們看到電流略微增加。當(dāng)電壓到達(dá)Uc點(diǎn)時(shí)，空氣被擊穿。此時(shí)的電壓Uc就是擊穿電壓。

空氣被擊穿后，電極間隙中出現(xiàn)輝光，一種很美麗的光：

我們繼續(xù)調(diào)高電壓，我們發(fā)現(xiàn)此時(shí)電壓開(kāi)始下降，電流持續(xù)增大，空氣電離后出現(xiàn)強(qiáng)光，我們相繼進(jìn)入了電弧擊穿區(qū)D區(qū)、E區(qū)和F區(qū)。

從C點(diǎn)往右，氣體擊穿后能夠自己維持，我們把這一段區(qū)間叫做自持放電區(qū)；從C點(diǎn)往左，氣體擊穿后不能自己維持，這一段區(qū)間叫做非自持放電區(qū)。

非自持區(qū)段很有意思，它的擊穿電壓會(huì)受到空氣壓強(qiáng)的影響，壓強(qiáng)越低越容易擊穿；同時(shí)，它還受到電極間隙的距離影響，距離越小越容易擊穿。所以，擊穿電壓Uc是氣體壓強(qiáng)p與電極間隙d之乘積的函數(shù)。表征空氣擊穿特性關(guān)系是巴申曲線，如下：

圖中的空氣擊穿電壓出現(xiàn)最小值（約等于0.4kV），此值對(duì)應(yīng)的pd值為0.47cm.133Pa，也就是電極間隙為4.7mm，空氣壓強(qiáng)為133Pa。我們知道，1個(gè)大氣壓是101.325kPa，故此時(shí)的空氣壓強(qiáng)相當(dāng)于大氣壓的0.13%，相當(dāng)于真空了。

所以，當(dāng)我們?cè)诤Ｆ矫嫔习央姌O之間的距離調(diào)整到1cm，隨之往高處走，海拔越高擊穿電壓就越低。也因此，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中把海拔2000m作為一個(gè)標(biāo)桿。超過(guò)2000m，則電器必須考慮到空氣擊穿電壓降低這個(gè)因素。

注意：巴申曲線最小值點(diǎn)的左側(cè)是真空區(qū)段，我們看到它的特點(diǎn)是氣壓越低，擊穿電壓越高。正好和空氣中的情況反過(guò)來(lái)了。利用這個(gè)特點(diǎn)，人們?cè)O(shè)計(jì)了真空斷路器，并在高壓開(kāi)關(guān)中得到廣泛運(yùn)用。

5.斷路器在高海拔地區(qū)的降容

我們回頭再看圖3，我們發(fā)現(xiàn)，若開(kāi)距是在海平面上定義的，那么當(dāng)海拔超過(guò)2000米后，就要考慮增加開(kāi)距。然而斷路器產(chǎn)品定型后，開(kāi)距是不能增加的，因此只剩下一條路，就是降低斷路器的額定電流值和額定電壓值，或者說(shuō)降低容量。

我們來(lái)看ABB的Emax的樣本中是如何規(guī)定降容值的：

6.電弧的近陰極效應(yīng)和電弧熄滅原理

設(shè)斷路器原先處于閉合狀態(tài)并流過(guò)額定電流，當(dāng)斷路器打開(kāi)瞬間，它的動(dòng)靜觸頭之間會(huì)出現(xiàn)電弧。

由于斷路器剛剛才打開(kāi)，交流電壓尚未發(fā)生極性轉(zhuǎn)換，故此時(shí)可以認(rèn)為電源是直流電壓。我們?cè)O(shè)左邊是陽(yáng)極右邊是陰極。見(jiàn)圖5：

我們看到，圖5的上圖中空氣被擊穿并產(chǎn)生出電弧。電弧中的電子向左邊的陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，而正離子則向右邊的陰極運(yùn)動(dòng)。由于電子質(zhì)量輕而正離子質(zhì)量大，有部分正離子保留在陽(yáng)極附近。

當(dāng)交流電壓改換極性后，電弧熄滅，并且原先的陽(yáng)極變成陰極而原先的陰極變成陽(yáng)極，見(jiàn)圖5的下圖。

我們看到，在新陰極附近保存有許多正離子，它們阻止了新陰極的電子發(fā)射，從而具有抑制電弧重燃的功能。這種效應(yīng)叫做近陰極效應(yīng)。

近陰極效應(yīng)的持續(xù)時(shí)間非常短暫，只有幾個(gè)微秒而已。但對(duì)于低壓開(kāi)關(guān)電器來(lái)說(shuō)，卻十分重要，它對(duì)電弧起到限流作用。也因此，幾乎所有具有觸頭的低壓開(kāi)關(guān)電器，都具有一定的限流能力，其原因就是近陰極效應(yīng)。

當(dāng)然，斷路器僅僅依靠近陰極效應(yīng)，是沒(méi)有辦法熄滅電弧的。它還要配備滅弧罩，才能有效地滅弧。

那么滅弧罩的原理是什么？我們看圖6：

圖6中，當(dāng)斷路器的動(dòng)靜觸頭中出現(xiàn)電弧后，畢竟電弧是帶電氣體，我們利用電磁推力，把電弧給吹進(jìn)滅弧罩間隔中。當(dāng)電弧進(jìn)入滅弧罩后，這多個(gè)間隔內(nèi)立刻就形成了等量的近陰極效應(yīng)，再加上電弧氣體在金屬片上的降溫，最后電弧熄滅。

7.有趣的電弧運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象

我們已經(jīng)知道，電極分為陽(yáng)極和陰極。我們來(lái)看看電弧在兩極上的運(yùn)動(dòng)，見(jiàn)圖7：

圖7的左1圖，陽(yáng)極在下部的動(dòng)觸頭上，陰極在上部的靜觸頭上。當(dāng)斷路器開(kāi)斷后，我們看到陰極的電弧弧根很快地就越過(guò)觸頭與滅弧罩間的間隙，幾乎與陽(yáng)極電弧弧根一起同時(shí)進(jìn)入滅弧罩并被滅弧。

再看圖7的左2圖，陽(yáng)極在上圖的靜觸頭上，陰極在下部的動(dòng)觸頭上。當(dāng)斷路器開(kāi)斷后，我們看到陰極電弧不能跳躍，它必須等到動(dòng)觸頭到了最下方接觸到滅弧罩后才能進(jìn)入滅弧罩。

再看左3圖，此時(shí)斷路器上部進(jìn)線，下部出線。由于動(dòng)觸頭在下，當(dāng)觸頭開(kāi)斷后，如果動(dòng)觸頭是陽(yáng)極，電弧自然很容易熄滅；如果動(dòng)觸頭是陰極，雖然滅弧難了一些，但由于動(dòng)觸頭是負(fù)載側(cè)，它的電弧電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)弱很多，所以電弧也很容易熄滅。

再看最右一張圖，它的進(jìn)線在下方，屬于倒送電。當(dāng)斷路器開(kāi)斷時(shí)，若動(dòng)觸頭是陽(yáng)極，它很容易熄滅，但如果動(dòng)觸頭是陰極，再加上動(dòng)觸頭接在電源側(cè)，電場(chǎng)強(qiáng)度較強(qiáng)，所以電弧更難熄滅。