1、断路器的分类
1.1 热断路器
热断路器采用一个与电路串联的双金属片,在过载期间电流产生的热量会使双金属片变形,从而使断路器跳闸。与熔断器相比,热断路器有在跳闸后能够重新复位的优点。同时,还可以用作被保护设备的电源接通和关断开关。
随着温度的升高,热断路器的跳闸速度加快,并常常会在较低的电流下发生跳闸。当断路器和系统暴露于同一热源时,保护电路能够跟踪设备在更高的温度下来增强配线保护的需求。如果一个热断路器安装在与被保护设备分离的环境下,则环境温度差可以由一个补偿型热双金属片进行校正。例如,位于飞机座舱外面的断路器是温度补偿型的,这样其跳闸特性不会随飞行中常见的温度波动而发生变化。需要进行热断路器保护的包括家用电器、交通、船舶、配电盘、医疗设备、视听设备、电源和运动器械等。
1.2 磁断路器
磁断路器为大多数设计者提供了高精度和高可靠性的成本效益型解决方案。磁断路器的过流检测机理只对被保护电路里的电流变化做出响应,而对环境温度变化的影响不大,因此具有温度稳定性。
磁断路器没有预热阶段,因此不会减缓断路器对过载的响应速度,从过载结束到复位之前没有冷却期。可以从断路器所需的电流、跳闸点(以安培计) 、延迟时间(以秒计)和浪涌处理能力4个独立的方面,对磁断路器的特性进行有针对性地调整。
一般而言,目前有慢速、中速和快速3种跳闸时间延迟曲线不相同的磁断路器可供选择。当对级联电路和判别电路中的断路器进行匹配时,这些可供选择的曲线可提供很高的设计灵活性。
此外,对于常常需要承受巨大涌入电流的设备,还可选择具备特殊涌入结构的磁断路器。磁断路器的应用领域涵盖了如电信、船舶、电器、工业自动化和控制,以及医疗设备等很多市场。
1.3 复合型断路器
此类断路器同时具有热断路器和磁断路器2种结构和功能,能对断路器由于过热、过载或短路引起的故障进行有效地保护,其适应的负载范围更广,是ups电源、EPS电源的电气线路保护器件的首选。
1.4 通地漏泄断路器
通地漏泄断路器的工作方式与磁断路器相同(通常称为漏电开关) ,能够提供用户定制的过载和短路保护级。如果经过通地漏泄断路器后,电源流出和返回的电流值相差超过了漏泄灵敏度的设定值,则断路器将跳闸,且LED 指示灯点亮,发出提示,从而具备了智能化的特点。这种断路器的保护功能有助于避免严重的设备损坏和火灾,其应用包括电阻和阻抗加热系统、电信、剧场照明、船舶控制台、办公设备、医疗设备、工业自动化和控制以及UPS系统等。
综上所述在轨道交通信号系统断路器的选型中,建议采用复合型断路器,其具有热断路器和磁断路器2种结构功能的特点,符合信号系统对信号设备负载供电的可靠性及稳定性要求。
2、断路器的选用
1. 热保护器的选择。一般热保护元件在额定输出电流的1.75 倍时开始发热,在额定输出电流的1.75～6倍时,产生保护动作。其产生保护动作的时间是由输出电流的倍数决定,且不同品牌的断路器动作时间是不同的,选用时应给予充分的考虑。
2. 磁保护器的选择。一般磁保护元件在额定输出电流的3～10倍时开始动作, 其产生保护动作的时间也是由输出电流的倍数决定。在实际运行中,有的负荷是属于电感性或电容性负载, 其启动及关断的瞬间,浪涌电流或电压都很大,有的甚至达到额定输出电流的10～15倍,因此在选择磁保护器时就应该选用具有更高倍数的专用断路器,以避免出现频繁跳闸现象。
3. 额定工作电流在2A≤ I≤63A范围时(有的产品其额定电流可以到125A) ,断路器首先是用作电缆、电线的短路和过载保护,它应承担防止电器设备发热温度过高的保护任务,并应切实防止因绝缘故障引起过高的接触电压而导致出现危险。
4. 小型断路器拥有过电流延时脱扣器和短路瞬时脱扣器。其中热双金属脱扣器,用于小信号过电流范围,电磁式瞬时脱扣器用于高倍过电流和短路电流范围,其脱扣保护构件示意图如图1所示。
3、选用时需注意的因素
在信号系统选择断路器时,不仅要关注断路器的延迟曲线等主要指标,还应重视一些次要功能,这些容易被忽略的性能不仅能为一个良好的设计锦上添花,而且还能帮助设计出精密的保护电路。下面列出的是一些断路器常见功能。
1. 辅助接点(辅助开关) 。它们是与主接点电隔离的接点,适用于报警和程序开关。除可用于告警外,还可在重要应用中接通备用电源。
2. 传动器。具有开关速度是通/断开关2倍的传动摇杆开关断路器,能够节约成本和电路板空间;推挽式传动器在遇到突发事件时表现最为稳定。
3. 分流端子。与传统断路器接点、电流感应元件和负载都是串联的不同,分流端子从主电路分出支路,可将次级负载接入。如果初级负载发生了短路或过载,断路器将跳闸并切断2 个负载的电源。与辅助接点不同,分流端子是接到位于开关接点和电流感应元件之间的断路器,这意味着第2个负载将不受过载或短路保护,需采用一个独立的断路器来保护次级电路,否则该电路只可用于具有内置保护电路的设备。
4. 复式控制(遥控跳闸或继电器跳闸) 。复式控制断路器将2个彼此电隔离的感应元件组合起来,以实现多项功能。例如,可利用遥控传动器或感应器,来进行传统的过流保护以及电路断接。
5. 低压跳闸。这是断路器中一个独立的电压敏感元件。如果电压降到预定值以下,它将使主接点开路。具有低电压跳闸的开关断路器被广泛用于有线连接电器的通/断控制。
6. 自动跳闸。在一个完全自动跳闸的设计中,当传动器被保持在“接通”位置时,断路器将周期性地接通和断开。
7. 自动复位。对于狭窄空间适合采用冷却期后自动复位的断路器。
总之,信号系统的电气设备断路器的选用须针对具体情况作具体分析,使之能真正发挥作用。