为什么空气开关可以跳闸？原来这里面原理这么多

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一.总体介绍

1.概述：

空气开关即空气断路器，主要用于保护交流500V或直流400V以下的低压配电网和电力拖动系统中常用的一种配电电器，可用于不频繁接通和分断负载电路

当工作电流超过额定电流、短路、失压等情况下，自动切断电路。

相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、热继电器及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和，是低压配电网中一种重要的保护电器。

2.空开分类

自动空气开关的分类 :

1.按极数分：单极．两极和三极

2.按保护形式分：电磁脱扣器式．热脱扣器式．复合脱扣器式（常

用）和无脱扣器式。

3.按全分断时间分：一般和快速式（先于脱扣机构动作，脱扣时间在

0.02秒以内）。

4.按结构型式分：塑壳式、框架式、限流式、直流快速式、灭磁式和

漏电保护式。

电力拖动与自动控制线路中常用的自动空气开关为塑壳式。如DZ5－

20系列。

3.符号

4.参数识别——DZ10-100/330  Ie=60A ？

DZ－－“自动”的反拼音 10－－设计序号  100－－额定电流 3－－－表示极数即三相 3－－－脱扣形式（0－－无脱扣器，1－－热脱扣器式，2－－电磁脱扣器式，3－－复式）  0－－－有无辅助触头（0－－无辅助触头，2－－有辅助触头）  Ie=60A－－－过电流调节

目前家庭使用DZ系列的空气开关，常见的有以下型号/规格： C16、C25、C32、C40、C60、C80、C100、C120等规格，其中C表示脱扣电流，即起跳电流，例如C32表示起跳电流为32安，一般安装6500W热水器要用C32，安装7500W、8500W热水器要用C40的空开。

二.主要组成部分

1.组成

主要由触点系统、灭弧装置、脱钩器和操作机构等组成，操作机构又有脱扣机构、复位机构和锁扣机构。

1.1触点系统

触点有主触点和灭弧触点，大电流的断路器还有副触点，这三种触点并联接在电路中。正常工作时主触点承载负载电流；开断时灭弧触点熄灭电弧，保护主触点。当电路接通时灭弧触点先接通，主触点后接通，断开电路时顺序相反。副触点的工作在主触点和灭弧触点之间，也起保护主触点的作用。

1.2灭弧装置：

灭弧装置大多为栅片式，灭弧罩采用三聚氰胺耐弧塑料压制，两壁装有绝缘隔板，防止相间非弧，灭弧室上方装设三聚氰胺玻璃布板制成的灭弧栅片，以缩少飞弧距离。

1.3自由脱扣机构：

自由脱扣是指断路器在合闸状态或合闸过程中，脱扣器能作用于脱扣机构使其断开。

1.4脱扣器：

脱扣器又称保护装置，是用来接收操作命令或电路非正常情况的信号，以机械动作或触发电路的方法，脱扣机构的动作部件，它包括过电流脱扣器、失压脱扣器、分励脱扣器和热脱扣器，另外还可以装设半导体或带微处理器的脱扣器。

2.脱扣器种类

2.1电磁脱扣器

正常电流----电磁铁生的电磁力小于反作用力弹簧的拉力-----断路器正常运行

短路-----电流超过正常电流的若干倍电磁铁产生的电磁力大于反作用力弹簧的作用力------自由脱扣机构释放主触头-----短路保护作用。

2.2热脱扣器

1.正常电流时，发热元件发热，使双金属片弯曲至一定程度(刚好接触到传动机构)，并达到动态平衡状态，双金属片不再继续弯曲。

2. 若出现过载现象时，线路中电流增大，双金属片将继续弯曲，通过传动机构推动自由脱扣机构释放主触头，主触头在分闸弹簧的作用下分开，切断电路起到过载保护的作用。

2.3失压脱扣器

1.当电源侧停电或电源电压过低时，电磁铁所产生的电磁力不足以克服反作用力弹簧的拉力，衔铁被向上拉，通过传动机构推动自由脱扣机构使断路器掉闸，起到欠压及零压保护。

　2.当电源电压为额定电压的75%～105%时，失压脱扣器保证吸合，使断路器顺利合闸；

3.当电源电压低于额定电压的40%时，失压脱扣器保证脱开使断路器掉闸分断。

3.脱扣释义

Ø脱扣就是指断路器跳闸

Ø瞬时脱扣（电磁脱扣）=快速跳闸=短路保护

Ø复式脱扣（热磁脱扣）=瞬时脱扣 延时脱扣=快速跳闸 延时跳闸

=（短路保护 过载保护）

民用的大多用瞬时脱扣器，工业的大多用复式脱扣器。

三.空开原理

a.过电流脱扣器：释放衔合—短路或严重过载 — 衔铁吸合   — 断开主电路

b.欠压脱扣器  ：欠电压或断电—衔铁释放 — 主触点断开

c.热脱扣器：一般性过载—  双金属片受热上弯曲 — 自由脱扣机构动作 —   断开主电路

四.空气开关的选择

自动空气开关的一般选用原则是：

（１）根据线路对保护的要求确定断路器的类型和保护形式--确定选用框架式、装置式或限流式等。

（2）自动空气开关的额定电压≥线路额定电压。

（3）自动空气开关的额定电流≥线路计算负载电流。

（4）热脱扣器的整定电流＝所控制负载的额定电流。

（5）电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流≥负载电路正常工作时的峰值电流。

（6）动空气开关欠电压脱扣器的额定电压＝线路额定电压。

（7）配电线路中的上、下级断路器的保护特性应协调配合，下级的保护特性应位于上级保护特性的下方且不相交。

（8）断路器的长延时脱扣电流应小于导线允许的持续电流。

五.空开与刀开关、熔断器及漏电器

1.刀开关（QK）

也称闸刀开关，安装在回路的最前面，当该回路需要检修时，需要拉开刀闸，使得回路有一个明显的断开点，以保证安全；

刀开关分为单刀、双刀、三刀三种，掷向可分为单掷、双掷两种。

2.熔断器（FU）

熔断器俗称保险丝，是进行短路保护的电器。当电路发生短路，负载电流超过额定电流许多倍时，熔体立既熔断，保护电路及用电设备不遭损坏。在一定的电流值以上，电流越大，动作越快。

a.外型结构

c.空开与熔断器的区别

主要的区别为：

1．熔断器属于一次失效器件；空开属于多次失效器件，可以多次重复使用。

2．熔断器的电流分断能力比空开高；空开有时会出现断路动作失败。因为有这样一种情况：当电流突然增大到一定值时，空开内部接触点。

3.空开内部的接触点接触不良，可能会引起打火现象，使接触点氧化，增加接触电阻，严重的可能使空开因发热导致接触点焊死失效，而熔丝无此问题。

3.漏电保护器

漏电电流动作保护器简称漏电保护器，又叫漏电保护开关。

作用：设备发生漏电故障时以及对有致命危险的人身触电进行保护。

主要四部分：  1.检测元件：零序电流互感器，被保护的相线、中性线穿过环形铁心，构成一次线圈N1，缠绕绕组构成二次线圈N2。没有漏电，电流向量和等于零，因此在N2上也不能产生相应的感应电动势。漏电，相线、中性线的电流向量和不等于零，产生感应电动势，中间环节进行信号处理。

2. 中间环节：中间环节通常包括放大器、比较器、脱扣器，中间环节的作用是对漏电信号进行放大和处理，并输出到执行机构。

3.执行机构：接收指令信号，实施动作，自动切断故障处的电源。
  4.试验装置：定期检查其是否完好、可靠，试验装置就是通过试验按钮和限流电阻的串联，模拟漏电路径，以检查装置能否正常动作。

一般环境选择动作电流不超过30mA，动作时间不超过0.1s.，这两个参数

保证了人体如果触电时，不会使触电者产生病理性生理危险效应。

在浴室、游泳池等场所漏电保护器的额定动作电流不宜超过10mA。

在触电后可能导致二次事故的场合，应选用额定动作电流为6mA的漏电保

护器。

零序电流

·在三相四线电路中，三相电流的相量和等于零，即Ia Ib IC=0。如果在

三相四线中接入一个电流互感器，这时感应电流为零。·当电路中发生触电

或漏电故障时，回路中有漏电电流流过，这时穿过互感器的三相电流相量

和不等零，其相量和为：

Ia Ib Ic=I(漏电电流）。这样互感器二次线圈中就有一个感应电压，此电压加于检测部分的电子放大电路，与保护区装置预定动作电流值相比较，如大于动作电流，即使灵敏继电器动作，作用于执行元件掉闸。这里所接的互感器称为零序电流互感器，三相电流的相量和不等于零，所产生的电流即为零序电流。

两者外观的区别在于：漏电开关有一个橘黄色的测试按钮“T”以及合闸前按下的按钮，而空气开关没有。

1、单极为什么会有400V？

2、C型是什么？后面有说。

2极的反而没有400V？

1、两条铜线是什么作用呢？是配合移动机构。

2、最下面红色圆圈内的银色金属杆可能做微小的圆周运动，直接驱动动触头。

3、此空气断路器能实现短路脱扣、过载脱扣，功能越多结构越复杂。

4、这是空气断路器还是漏电断路器？在这里看不出来。

1、短路脱扣是采样了L3的线电压，如果是L1、L2相间短路呢？本图给出的只是单相原理图，实际应用中三相相同。

2、断路器的过载保护功能的实现是利用双金属随着温度升高而定向按规律弯曲的原理，正常电流（1.13In）弯曲角度不大，因此推力不足以使脱扣机构脱扣，当达过载电流（1.45In）弯曲角度大，推力足以推动脱扣机构使开关断开，这就是过载保护的原理。

3、断路器的短路保护功能是由瞬时脱扣器（电磁系统）来实现的，电磁力与电流和匝数之积成正比，由于瞬时脱扣器线圈匝数少（一般只有10匝以下），虽然瞬时脱扣器串接在电路中，电路正常工作时，由于匝数少，正常工作电流产生的吸力不足以克服弹簧的反作用力，因此线路能正常工作，但对于短路电流来说，由于产生的电流与正常工作的电流相比相差几倍以至几十倍或更大，线圈匝数没变，但电流增加几倍以至几十倍，因此吸力也增加了几倍以至几十倍（线圈里通的是交流电流，产生的是交变磁场，怎么推动固定方向的衔铁呢？）

现在可以解释空气开关或者漏电保护开关面板上的C型的含义了。

空气开关或者漏电开关又称断路器。断路器中有两种脱扣器（其实是四种），一种是过电流脱扣器（又称延时脱扣器），由双金属片机构组成，用于过负载保护。一种是瞬时脱扣器，由电磁机构组成，用于短路瞬时保护。

瞬时脱扣特性分C、D两种。设断路器额定电流为In，C型的整定电流为5～10In，D型的整定电流为10～14In。一般起动电流不大的用电设备如家电选C型，起动电流大的用电设备如重载电动机选D型，以免起动时断路器误动作。D型开关可以躲过短时冲击电流，一般用于电机电源开关。C型开关一般用于控制电源及无冲击电流负荷电源开关。

对于微型断路器来讲，其实共有四种磁脱扣曲线类型的断路器，脱扣曲线分别为A、B、C、D

A型脱扣曲线：磁脱扣电流为（2-3）In,适用于保护半导体电子线路，带小功率电源变压器的测量回路或线路长且电流小的系统

B型脱扣曲线：磁脱扣电流为（3-5）In，适用于保护住户配电系统，家用电器的保护和人身安全保护

C型脱扣曲线：磁脱扣电流为（5-10）In，适用于保护配电线路以及具有较高接通电流的照明线路

D型脱扣曲线：磁脱扣电流为（10-20）In，适用于保护具有很高冲击电流的设备，如变压器，电磁阀等。

下次可以注意一下刀闸电机电源空气开关是否为D型

当无漏电流或漏电流达不到动作电流时，零序电流以感应出的电压不足以触发可控硅G极（控制极），此时A极（阳极）与K极（阴极）之间相当于一个大电阻达1M（1M=1000000欧姆）以上，脱扣器线圈一般为几十欧姆（30-60欧姆左右），脱扣器线圈与可控硅等效于串联状态。由于可控硅的等效电阻远远大于脱扣器线圈的电阻值，因此几乎全部电压加在可控硅的A与K两端，脱扣器同乎无压降，微小的电压不能带动脱扣器工作，因此保护器处于守侯状态，断路器处于正常合闸状态。当零序电流互感器感应出的电压能触发可控硅G极时，此时A与K两端完全导通，电阻几乎为0，全部压降加在脱扣线圈两端，脱扣器线圈产生足够大的吸力，带动脱扣机构动作，从而切断电源，实现自我保护。

空气开关的接线方式

说到接线方式，先要了解一下低压电网的结构：

当出现漏电时回路

来源：电工之家