空气绝缘框架断路器、塑壳断路器和空气开关等是工业过程控制中常见低压断路器，昌晖仪表详细介绍低压断路器结构、脱扣器工作原理、断路器用途分类及断路器各种功能，为电工和仪表工正确使用和选用低压断路器提供方便。

低压断路器的用途和功能
断路器是一种能够接通、承载和分断正常运行电路中的电流，也能在非正常运行的电路中(过载、短路)按规定的条件接通、承载一定时间和分断电流的开关电器。

低压断路器常常在低压配电箱和低压配电柜中作为电源开关使用，并且当线路中出现过电流(过载和短路)、断相、漏电等故障时，能自动切断线路，实施线路保护。

低压断路器在制造和使用方面遵循的国家标准是GB14048.2-2008，而家庭使用的断路器其标准是IEC60898。

低压断路器，从结构类型可分为三种型式：第一种是空气绝缘框架断路器，国际上通用名是Air circuit breaker，简称为ACB断路器；第二种是塑壳断路器，国际上通用名是Moulded case circuit breaker，简称为MCCB断路器；第三种是微型断路器，国际上通用名是Micro circuit breaker，简称为MCB断路器。居家配电使用的断路器属于MCB，并且常常被称为空气开关。

低压断路器还可分为配电型断路器和电动机保护型断路器，还有专用于照明回路的断路器，以及漏电断路器等。

低压断路器的用途分类见表1
表1 低压断路器的用途和分类


低压断路器作为一种全功能的低压断路器，其基本功能见表2
表2 断路器各种功能


低压断路器结构和脱扣器工作原理
断路器用作合、分电路时，依靠扳动手动操作机构的手柄(简称为手操)或者利用电动操作机构(简称为电操)使得断路器的动、静触头闭合或者断开。

当断路器所在线路出现过载(过负荷)时，断路器热脱扣器中的双金属元件受热(或者通过它近旁的发热元件使得双金属元件受热)产生变形、弯曲，并打开锁扣使得断路器跳闸。热脱扣器一般用于过载保护。

当断路器所在线路中出现短路时，短路电流使得磁脱扣器的动衔铁被吸合，从而带动牵引装置使得断路器跳闸。磁脱扣器一般用于短路保护。

当断路器所在线路出现电压低于70%Un(额定电压)时，欠电压脱扣器将触发断路器执行跳闸操作。这种脱扣被称为欠电压脱扣；当操作者需要从远方来操作断路器跳闸时，可以利用分励脱扣器。分励脱扣器可实现断路器的远距离操作。

断路器的脱扣器包括温度、电流、电压的传感元件、传递元件、测控元件和执行元件。

断路器的脱扣器按测量和控制方式可分为热磁式脱扣器和电子式脱扣器两种，如图1和图2所示。
 
图1 带热磁式脱扣器的断路器结构原理图
 
图2 带电子式脱扣器的断路器结构原理图

从图1和图2中 ，我们看到主触头、辅助触头被传动杆连动，当反时针方向推动操作手柄时，闭合力经自由脱扣机构传递给传动杆使触头闭合。最后锁扣将自由脱扣机构锁住，被保护电路接通。

我们先看图1的热脱扣器：为了实现过载保护，热脱扣器配套了测量过载电流的双金属片。过电流不大时，热双金属片慢慢弯曲(与电流大小成反比)，经过一定延时后推动脱扣轴，使机构执行脱扣(热磁式)。

我们再看图2的磁脱扣器：当出现短路电流时，电流大到磁脱扣器铁心气隙中产生电动力足以克服反力弹簧的反力时，铁心迅速向上运动，推动脱扣轴，使机构瞬时脱扣。

再看图2的测量系统，当出现过电流后，过电流脱扣器中的罗氏线圈将过电流信号经运算处理后使机构脱扣。可实现过载长延时、短路短延时、大短路电流瞬时动作的保护特性。

传动机构既有手动操作的，也有电动操作的。电动操作又分为电磁铁操作和电动机操作两种。

采用电动机操作机构的原理是：电动机经过齿轮系统减速后将储能弹簧压缩，直到能量储足，然后将此能量释放，推动机构快速闭合。

图1和图2中的欠电压脱扣器让断路器实现欠电压保护，而分励脱扣器则让断路器可实现遥控。

将以上各部件装入一个塑料外壳中就成为塑料外壳式断路器MCCB，将所有零部件装入金属材料的框架中就成为框架式断路器ACB。框架式断路器的额定电流比塑壳断路器要大很多。

图3 电子式断路器脱扣器的原理流程图

电子式脱扣器中安装了微处理器，利用微处理器电子技术实现过载和短路电流的测量和保护。

在图2和图3中，电流采样信号通过空心电流互感器即罗氏线圈(Rogowski，罗果夫斯基)获得。之所以采用空心电流互感器是为了避免在测量过载和短路电流时铁磁电流互感器磁通饱和效应。

断路器的电压采集装置的作用是采集三相电流信息，用以实现欠电压和过电压保护。

断路器的工作电源来自速保护电流互感器获取的能量。采用速保护电流互感器的目的是避免当断路器的一次回路中流过较大的电流时对电源系统产生破坏性冲击。

图3中，电流，电压等模拟量通过模拟量采集电子开关输入到CPU中，CPU对模拟量采集电子开关发出选通控制实现高速循环输入各种模拟量；断路器的各种开关量则从开关量采集电子开关输入CPU。CPU的输出包括：LED显示器显示测控信息和模拟量信息，键盘操作及编码电路用于实现人机对话，驱动出口继电器则用于执行各种脱扣操作，而RS485驱动电路则用于与上位系统交换信息。

断路器相关阅读
张白帆：断路器的基本原理
消防与非消防负荷所选断路器有什么区别
空气开关过热保护、过流保护和欠压保护介绍
一文弄懂断路器、隔离开关、负荷开关的区别与应用