元器件知識寶典：斷路器的種類與選擇

　　任何忽視電路保護設計的電氣或電子產品都埋藏了故障隱患。保護您的昂貴設備歸根結底就是要對包括控制開關、電線和電源在內的整個電氣系統(tǒng)加以保護，以避免短路和電流過大情況的發(fā)生。

　　確定針對某項具體應用的合適電路保護器件并不困難，但確實需要費一番思考。如果電氣和電子設備在設計中采用了規(guī)格制定得偏松的電路保護器件，則設備將極易因功率沖擊而遭到損壞并導致起火的災難性后果，反之，如果采用規(guī)格制定得偏嚴的電路保護器件，將會引起令人生厭的頻繁跳閘現(xiàn)象。

    目前的斷路器主要有熱斷路器、磁斷路器和通地漏泄斷路器等幾種。在選擇斷路器時，設計師不僅需要考慮以下的電路特性，還應當考慮包括斷路器的安裝位置以及外殼尺寸方面的限制條件：

    ●施加的額定交流或直流電壓

    ●單相、多相和極點數目

    ●適用的國家電氣標準和安全管理機構標準

    ●短路分斷能力

    熱斷路器

    熱斷路器采用一個與電路串聯(lián)的雙金屬片。電流在過載期間產生的熱量會使雙金屬片變形，從而使斷路器跳閘。與保險絲相比，熱保護器有一個顯著的優(yōu)點，就是在跳閘后能夠重新復位。它們還可以用作被保護設備的電源接通/關斷開關。

    隨著溫度的升高，熱斷路器的跳閘速度加快，并常常會在較低的電流電平下發(fā)生跳閘。當斷路器和系統(tǒng)暴露于同一熱源時，這一特性往往很有用處。

    在這種情況下，保護電路能夠跟蹤設備在更高的溫度下對于增強配線保護的需求。如果一個熱斷路器安裝在與被保護設備分離的環(huán)境下，則變化的環(huán)境溫度所造成的影響可以由一個補償型熱雙金屬片進行校正。例如，位于飛機座艙外面的斷路器是溫度補償型的，這樣其跳閘特性不會隨飛行中常見的溫度波動而發(fā)生變化。

    此外，由于熱斷路器內部固有的閂鎖機理，使其對沖擊和振動極不敏感。目前，有些高性能的電路保護器件提供了專門針對極大沖擊和振動環(huán)境的斷路器。

    需要進行熱電路保護的應用包括家用電器、交通、船舶、配電盤、醫(yī)療設備、視聽設備、電源和運動器械等。

    磁斷路器

    磁斷路器為大多數設計問題提供了精度和可靠性較高的成本效益型解決方案。

    磁斷路器的過流檢測機理是只對被保護電路里的電流變化做出響應，由于其電流感應螺線管受環(huán)境溫度變化的影響不大，因此磁斷路器具有溫度穩(wěn)定性，不會像熱斷路器那樣明顯地受到環(huán)境溫度變化的影響。

    磁斷路器沒有預熱階段，因此不會減緩斷路器對過載的響應速度，從過載結束到其復位之前沒有冷卻期。

    可以從四個獨立的方面對磁斷路器的特性進行有針對性的調整：斷路器所需的電路；跳閘點（以安培計）；延遲時間（以秒計）和浪涌處理能力。

對這些因素所做的調整對斷路器短路分斷能力的影響極小。

    一般而言，目前有三種跳閘時間延遲曲線各不相同的磁斷路器可供選擇：慢速、中速和快速。當對級聯(lián)電路和判別電路中的斷路器進行匹配時，這些可供選擇的曲線為設計師提供了很高的設計靈活性。

    此外，對于常常需要承受巨大涌入電流的設備，還可以選擇具備特殊涌入結構的磁斷路器。但是，當設備位置不穩(wěn)定時，由于磁斷路器的跳閘次數會因螺線管的運動受重力的影響而發(fā)生變化，此時熱斷路器或許是一個比較好的選擇。

    磁斷路器的應用領域涵蓋了很多市場，比如電信、船舶、電器、工業(yè)自動化和控制以及醫(yī)療設備。

    通地漏泄保護器

    通地漏泄保護器（如Carling公司的SmartGuard系列）的工作方式與磁斷路器相同，能夠提供用戶定制的過載和短路保護級。此外，它們采用創(chuàng)新電子技術進行檢測并避免通地漏泄。

    除了少量漏泄外，返回電源的電流與從電源流出的電流數值相等。如果經過通地漏泄保護器后，電源流出和返回的電流值之差超過了漏泄靈敏度的設定值，則保護器將跳閘，且LED指示燈點亮，向操作人員發(fā)出提示，從而具備了“智能化”的特點。

    LED指示燈清楚地顯示了由于通地漏泄所導致的跳閘。這種保護有助于避免嚴重的設備損壞和火災。其應用包括電阻和阻抗加熱系統(tǒng)、電信、劇場照明、船舶控制臺、辦公設備、醫(yī)療設備、工業(yè)自動化和控制以及UPS系統(tǒng)。

    需要考慮的一些次要因素

    在選擇斷路器時，我們不僅要關注斷路器的延遲曲線等主要指標，還應重視它的很多次要功能，這些常容易被忽略的性能不僅能為一個良好的設計錦上添花，而且還能幫助工程師們?yōu)槠鋺迷O計精密的保護電路。

    目前市面上有許多配備了各種可選功能的斷路器，這些功能對于電路保護設計很有幫助。下面列出的是一些較為常見的功能。

    輔助接點（輔助開關）：它們是與主接點電隔離的接點，適用于報警和程序開關。輔助接點可用于向操作人員或控制系統(tǒng)告警，發(fā)出警報，或在重要應用中接通備用電源。

    傳動：傳動器類型的選擇不僅是出于美觀的考慮。具有開關速度是通/斷開關兩倍的傳動搖桿開關的斷路器能夠節(jié)約成本和電路板空間。推挽式傳動器在遇到突發(fā)事件時最為穩(wěn)定。

    分流端子：傳統(tǒng)斷路器被認為是“串聯(lián)跳閘”的，這是因為接點、電流感應元件和負載都是串聯(lián)的。分流端子從主電路分出支路，這樣可將次級負載接入。如果初級負載發(fā)生了短路或過載，斷路器將跳閘并切斷兩個負載的電源。

    與輔助接點不同，分流端子是接到位于開關接點和電流感應元件之間的斷路器載流通路的，這意味著第二個負載不受過載或短路保護。可以采用一個獨立的斷路器來保護次級電路，否則該電路只可用于具有內置保護電路的設備。

    復式控制（遙控跳閘或繼電器跳閘）：復式控制斷路器將兩個彼此電隔離的感應元件組合起來以實現(xiàn)多項功能。例如，復式控制斷路器可利用遙控傳動器或感應器來進行傳統(tǒng)的過流保護以及電路斷接。遙控跳閘是復式控制的一個例子，通常被稱為“繼電器跳閘”。

    低壓跳閘：這是斷路器中一個獨立的電壓敏感元件，如果電壓降到預定值以下，它將使主接點開路。具有低電壓跳閘的開關斷路器被廣泛用于有線連接電器的通/斷控制。安全管理部門要求這些電器在發(fā)生掉電時必須切斷電源，以避免電源恢復時電器突然重新啟動的危險。

    自動跳閘：一個自動跳閘的斷路器在故障期間不會一直保持閉合—因為開關裝置不會因強行保持傳動器接通而失效。在一個完全自動跳閘的設計中，當傳動器被保持在“接通”位置時，主接點在發(fā)生故障之后將始終保持開路。一些被稱為“循環(huán)自動跳閘”的斷路器在故障期間不能強行保持接通狀態(tài)，但如果傳動器一直處在“接通”的位置，則它們將周期性地接通和斷開。如果斷路器安裝在容易夠得著的地方（即未封閉），則應采用自動跳閘斷路器。

    自動復位：對于斷路器不易夠著的應用來說，在冷卻期后自動復位的斷路器是一個良好的選擇。此時若指定使用可自動再起動的設備，則發(fā)生危險的可能性很大。