如何设计一套由触头系统、灭弧系统、操作机构、脱扣器、外壳等构成的断路器

在现代人的生活中，断路器绝对是一种举足轻重的电路装置，而且是家用电路中最重要的安全机制之一。一旦房屋配线中的电流流量过大，这种简单的电路装置就会切断电源，直至故障被排除。如果没有断路器(或其替代品——保险丝)，家庭用电就会非常不方便，原因在于，仅仅是线路问题和设备故障就可能会造成火灾和其他事故。

断路器工作原理：

断路器一般由触头系统、灭弧系统、操作机构、脱扣器、外壳等构成。

断路器工作原理是当短路时，大电流产生的磁场克服反力弹簧，脱扣器拉动操作机构动作，开关瞬时跳闸。当过载时，电流变大，发热量加剧，双金属片变形到一定程度推动机构动作，电流越大，动作时间越短。断路器有电子型的，使用互感器采集各相电流大小，与设定值比较，当电流异常时微处理器发出信号，使电子脱扣器带动操作机构动作。

断路器其实就是一种开关，它和其他普通开关的不同点主要在：

1.适用电压等级高

2.灭弧介质及方式，有真空，少油，多油及六氟化硫等等

3.灭弧能力强，效果好

断路器的作用是切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。而高压断路器要开断1500V，电流为1500-2000A的电弧，这些电弧可拉长至2m仍然继续燃烧不熄灭。故灭弧是高压断路器必须解决的问题。

吹弧熄弧的原理主要是冷却电弧减弱热游离，另一方面通过吹弧拉长电弧加强带电粒子的复合和扩散，同时把弧隙中的带电粒子吹散，迅速恢复介质的绝缘强度。

断路器分类

1、按其使用范围

断路器按其使用范围分为高压断路器与低压断路器，高低压界线划分比较模糊，一般将3kV以上的称为高压电器。

2、按极数分

按极数分为：单极、二极、三极和四极等;

3、按灭弧介质的不同分类

(1)油断路器：指触头在变压器油(断路器油)中开断，利用变压器油(断路器油)作为灭弧介质的断路器。

(2)压缩空气断路器：以压缩空气作为灭弧介质和绝缘介质的断路器，弧所用的空气压力一般在1013～4052kPa (10～40atm)的范围内。

(3) SF6断路器：以SF6气体作为灭弧介质，或兼作绝缘介质的断路器。

(4)真空断路器：指触头在真空中开断，利用真空作为绝缘介质和灭弧介质的断路器，真空断路器需求的真空度在10-4 Pa以上。

另外还有磁吹断路器、固体产气断路器等类型。

4、按装设地点的不同分类

(1)户外式：是指具有防风、雨、雪、污秽、凝露、冰及浓霜等性能，适于安装在露天使用的高压开关设备。

(2)户内式：是指不具有防风、雨、雪、污秽、凝露、冰及浓霜等性能，适于安装在建筑物内使用的高压开关设备。

5、按断路器的总体结构和其对地的绝缘方式不同分类

(1)绝缘子支持型(又称绝缘子支柱式、支柱式)。这一类型断路器的结构特点是安置触头和灭弧室的容器(可以是金属筒也可以是绝缘筒)处于高电位，靠支持绝缘子对地绝缘，它可以用串联若干个开断元件和加高对地绝缘的方法组成更高电压等级的断路器。

(2)接地金属箱型(又称落地罐式、罐式)。其特点是触头和灭弧空装在接地金属箱中，导电回路由绝缘套管引入，对地绝缘由SF6气体承担。

6、按断路器在电力系统中工作位置的不同分类

(1)发电机断路器。它主要用来切断发电机母线的短路故障。发电机断路器主要有3种类型：少油型、压缩空气型和SF。型。少油型用于短路电流较小的回路，另两种断路器的开断能力很强。

(2)输电断路器。工作于35kV及以上的输电系统中的断路器，这类断路器要求能进行自动重合闸，而且由于系统稳窟的需要应有较短的开断时间和自动重合闸的无电流间隔时间(O～2s)。此外输电断路器还要求有切断近区故障和空载长线的能力，如果是作为联络用断路器则还需要考虑失步开断能力。

(3)配电断路器。工作于35kV以下的配电系统中，其额定电压为6～lOkV，额定电流为200～1250A，额定开断电流小，从保证供电的可靠性出发。这类断路器仍有自动重合闸要求，又因它对系统稳定的影响较小，自动重合闸的无电流间隔时间可以取得大些(0～5s)，对开断时间的要求也可适当放宽。

7、按SF6高压断路器的灭弧室结构特点分类单压式SF6断路器

(1)定开距型。定开距灭弧室的构造是两个固定的金属喷嘴保持不变的开距，动触桥与绝缘材料制成的压气室一起运动，当动触桥金属离开喷嘴时，压气室内的高压力气体经电弧、喷嘴向外排出。

(2)变开距型。GA1621变开距就是灭弧室内的触头开距，随压气室向下运动而逐渐加长，绝缘喷嘴通常采用聚四氟乙烯材料，

8、按照断路器所用操作能源能量形式的不同分类操动机构

(1)手动机构：指用人力合闸的机构。

(2)直流电磁机构：指靠直流螺管电磁铁合闸的机构。

(3)弹簧机构：指用事先由人力或电动机储能的弹簧合闸的机构。

(4)液匪机构：指以高压油推动活塞实现合闸与分闸的机构。

(5)液压弹簧机构：指用碟簧作为贮能介质、液压油作为传动介质。

(6)气动机构：指以压缩空气推动活塞使断路器分、合闸的机构。

(7)电动操动机构：用电子器件控制的电动机去直接操作断路器操动杆

在现代人的生活中，断路器绝对是一种举足轻重的电路装置，而且是家用电路中最重要的安全机制之一。一旦房屋配线中的电流流量过大，这种简单的电路装置就会切断电源，直至故障被排除。如果没有断路器(或其替代品——保险丝)，家庭用电就会非常不方便，原因在于，仅仅是线路问题和设备故障就可能会造成火灾和其他事故。

断路器工作原理：

断路器一般由触头系统、灭弧系统、操作机构、脱扣器、外壳等构成。

断路器工作原理是当短路时，大电流产生的磁场克服反力弹簧，脱扣器拉动操作机构动作，开关瞬时跳闸。当过载时，电流变大，发热量加剧，双金属片变形到一定程度推动机构动作，电流越大，动作时间越短。断路器有电子型的，使用互感器采集各相电流大小，与设定值比较，当电流异常时微处理器发出信号，使电子脱扣器带动操作机构动作。

断路器其实就是一种开关，它和其他普通开关的不同点主要在：

1.适用电压等级高

2.灭弧介质及方式，有真空，少油，多油及六氟化硫等等

3.灭弧能力强，效果好

断路器的作用是切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。而高压断路器要开断1500V，电流为1500-2000A的电弧，这些电弧可拉长至2m仍然继续燃烧不熄灭。故灭弧是高压断路器必须解决的问题。

吹弧熄弧的原理主要是冷却电弧减弱热游离，另一方面通过吹弧拉长电弧加强带电粒子的复合和扩散，同时把弧隙中的带电粒子吹散，迅速恢复介质的绝缘强度。

断路器分类

1、按其使用范围

断路器按其使用范围分为高压断路器与低压断路器，高低压界线划分比较模糊，一般将3kV以上的称为高压电器。

2、按极数分

按极数分为：单极、二极、三极和四极等;

3、按灭弧介质的不同分类

(1)油断路器：指触头在变压器油(断路器油)中开断，利用变压器油(断路器油)作为灭弧介质的断路器。

(2)压缩空气断路器：以压缩空气作为灭弧介质和绝缘介质的断路器，弧所用的空气压力一般在1013～4052kPa (10～40atm)的范围内。

(3) SF6断路器：以SF6气体作为灭弧介质，或兼作绝缘介质的断路器。

(4)真空断路器：指触头在真空中开断，利用真空作为绝缘介质和灭弧介质的断路器，真空断路器需求的真空度在10-4 Pa以上。

另外还有磁吹断路器、固体产气断路器等类型。

4、按装设地点的不同分类

(1)户外式：是指具有防风、雨、雪、污秽、凝露、冰及浓霜等性能，适于安装在露天使用的高压开关设备。

(2)户内式：是指不具有防风、雨、雪、污秽、凝露、冰及浓霜等性能，适于安装在建筑物内使用的高压开关设备。

5、按断路器的总体结构和其对地的绝缘方式不同分类

(1)绝缘子支持型(又称绝缘子支柱式、支柱式)。这一类型断路器的结构特点是安置触头和灭弧室的容器(可以是金属筒也可以是绝缘筒)处于高电位，靠支持绝缘子对地绝缘，它可以用串联若干个开断元件和加高对地绝缘的方法组成更高电压等级的断路器。

(2)接地金属箱型(又称落地罐式、罐式)。其特点是触头和灭弧空装在接地金属箱中，导电回路由绝缘套管引入，对地绝缘由SF6气体承担。

6、按断路器在电力系统中工作位置的不同分类

(1)发电机断路器。它主要用来切断发电机母线的短路故障。发电机断路器主要有3种类型：少油型、压缩空气型和SF。型。少油型用于短路电流较小的回路，另两种断路器的开断能力很强。

(2)输电断路器。工作于35kV及以上的输电系统中的断路器，这类断路器要求能进行自动重合闸，而且由于系统稳窟的需要应有较短的开断时间和自动重合闸的无电流间隔时间(O～2s)。此外输电断路器还要求有切断近区故障和空载长线的能力，如果是作为联络用断路器则还需要考虑失步开断能力。

(3)配电断路器。工作于35kV以下的配电系统中，其额定电压为6～lOkV，额定电流为200～1250A，额定开断电流小，从保证供电的可靠性出发。这类断路器仍有自动重合闸要求，又因它对系统稳定的影响较小，自动重合闸的无电流间隔时间可以取得大些(0～5s)，对开断时间的要求也可适当放宽。

7、按SF6高压断路器的灭弧室结构特点分类单压式SF6断路器

(1)定开距型。定开距灭弧室的构造是两个固定的金属喷嘴保持不变的开距，动触桥与绝缘材料制成的压气室一起运动，当动触桥金属离开喷嘴时，压气室内的高压力气体经电弧、喷嘴向外排出。

(2)变开距型。GA1621变开距就是灭弧室内的触头开距，随压气室向下运动而逐渐加长，绝缘喷嘴通常采用聚四氟乙烯材料，

8、按照断路器所用操作能源能量形式的不同分类操动机构

(1)手动机构：指用人力合闸的机构。

(2)直流电磁机构：指靠直流螺管电磁铁合闸的机构。

(3)弹簧机构：指用事先由人力或电动机储能的弹簧合闸的机构。

(4)液匪机构：指以高压油推动活塞实现合闸与分闸的机构。

(5)液压弹簧机构：指用碟簧作为贮能介质、液压油作为传动介质。

(6)气动机构：指以压缩空气推动活塞使断路器分、合闸的机构。

(7)电动操动机构：用电子器件控制的电动机去直接操作断路器操动杆