直流断路器 - KDM Steel

这些是机械开关，用于防止直流电路中的短路和过流。它们旨在在发生故障时切断直流电气系统中的电流。

它们采用限制电流并消除过流电弧的机制。通过这种方式，电路的差动时序得到极大改善。

直流断路器基础知识

直流断路器符号

我们主要在以下场合使用这些符号电路.

· 直流断路器接线图

但是，对于接线图，您会发现如下 3D 图像：

直流系统中断路器的作用

从其名称可以清楚地看出，我们使用此类断路器保护使用直流电运行的系统。与交流电系统不同，此类系统具有恒定电压输出。

它们使用磁和热原理的组合来保护直流系统。如果电流超过额定值，断路器将使用热保护跳闸。

它旨在暂时阻止电路中发生的任何电流故障。它还可以快速熄灭由过电压引起的任何电弧。

断路器热保护是针对系统中任何过载电流的故障安全装置。在处理强故障电流时，快速磁保护使断路器跳闸.

直流电路中流过恒定电流意味着触点必须完全打开，超出其极限。这是为了确保完全切断过量电流的流动。

这意味着断路器可保护直流系统免受任何故障或短路的影响。此类短路往往比过载更严重。

直流断路器的类型

直流消弧断路器

说到灭弧，直流电弧是最难的。我们连续供应直流电，这意味着它在非常宽的间隙上非常稳定。

为了减少电弧效应，我们必须确保开关机构能够快速分离触点。这样可以形成一个气隙，打开时电弧就会熄灭。

断路器上的触点需要具有极快的运动速度，以避免在打开时遇到的相同问题。制造商始终会在断路器上标明直流额定值。

此断路器发生任何短路，工作电流都会增大，变成短路电流。这一切都取决于短路回路的电感和电阻。

高速直流断路器

该断路器主要应用于牵引变电站和牵引机组，用于在电流达到最大额定值之前切断电流。

当发生短路时，超过额定值的电流水平会触发断路器，从而限制电流并最终切断。

直流固态断路器

该断路器是机电断路器的先进替代品。它用用于电力控制的半导体代替移动部件，具有快速电流中断功能。

凭借先进的软件技术，它们可以在极快的中断后数秒内清除故障。它们主要用于带有储能系统的电网，以减少因故障而导致的停机影响。

中断期间不会发生电弧闪光。这是因为没有释放任何能量。

高压直流断路器

HVDC断路器的唯一用途是保护高压直流电路中的故障电流。值得注意的是，直流电路中的电流和电压永远不会为零。

这意味着在触点分离期间，触点之间的电流和电压通常非常高。触点最终会因电弧而过热并损坏断路器。

为了解决这个问题，我们引入了一个与该断路器并联的小电流电路。为了断开电路，它将在电路中产生一个人工零电流。

由于我们知道电流和电压水平与电弧强度成正比，因此我们使用外部电路。这将在将故障电流降至零后立即断开电路。

磁式直流断路器

这是一种过流保护装置。其设计方式是利用内部的微型磁铁来闭合和打开触点。

它由一个封闭的线圈组成，线圈环绕着一个铁制的柱塞。柱塞上还固定有触点。

当电流进入线圈时，触点会被拉向线圈。螺线管触点就是通过这种机制闭合和打开的。

当超过额定电流值时，跳闸杆会受到非常强的磁吸引力触发。这将断开电路，在消除过载后，可以通过重置跳闸杆手柄来闭合电路。

热式直流断路器

它使用一个闩锁机制，其中包含与之相连的双金属片。双金属片通过其两个不同的金属元件以不同的速率膨胀来对热作出反应。

当双金属片弯曲离开触点时，电路断开。其直接加热来自电路电流，间接加热来自高电路电流引起的温度升高。

要使用按钮重置断路器，必须让双金属片冷却下来。这在正常室温下会发生。

热磁直流断路器

该断路器采用两种机制。过载保护通过热脱扣实现，而磁脱扣可防止短路。

我们也可以将这种断路器称为反时限断路器。顾名思义，过载越大，断路器的分闸时间越短。

过载时，过量电流会产生热量。双金属元件会检测出这一情况，当超过其额定值时，断路器就会跳闸。

如果发生短路，电磁传感器会检测到故障电流。然后它会断开电路。

混合直流断路器

这是一个直流断路器，有三个独立的支路，并联配置以执行不同的断路器任务。第一个支路有一个用于传输额定电流的机械开关。

它还具有由金属制成的触点，通过传导损耗起到机械断路器的作用。第二个分支使用半导体进行高效的开关操作。

第三支路的唯一目的是抑制瞬态电压。它由金属氧化物压敏电阻（MOV）并且它们还吸收系统的磁能。

极数

2 极直流断路器

它包含两个极点，可保护电路免受短路影响，并具有隔离负载的能力。它通常用于储能，通常位于逆变器和电池之间。

4 极直流断路器

它们采用独特设计，一个中性极，而其他极提供电路保护。当它检测到不适当的电流时，它会立即跳闸并断开所有极。

它对极性不敏感，适用于三相和四相配线。它在使用需要保护的电气设备的地方（如医院）非常重要。

直流微型断路器/直流微型断路器

DC的设计小型断路器是使用直流电的专用断路器。它保护电气设备免受短路和过电流的影响。

值得注意的是，其操作和功能与交流微型断路器类似。但是，应用领域不同。

直流小型断路器主要应用于太阳能光伏 (PV) 等直流系统。断路器的工作电压范围为 12-500V。

断路器上标有正极和负极符号。此外，上面还标有电流方向。

直流塑壳断路器

我们主要使用 DC 塑壳断路器在需要储存能量的应用中。它们也是工业直流电路的最佳选择。

直流空气断路器

与其他断路器一样，它可防止电气设备过流和短路。保护机制主要是利用气流来限制电弧的影响。

它的工作原理和普通断路器不一样。很奇怪，但看看这个，它在中断电弧时会产生电弧电压，而不是提供电源电压。

电弧电压是维持电弧所需的最小电压。增加电压的方法之一是将电弧分成多个系列。

它还可以延长电弧路径，从而增加其电阻。这将需要在整个路径上增加额外的电弧电压，因此电压也会增加。

断路器有两对触头，主触头为铜触头，载流；另一对触头由碳制成。

断路器分闸后，主触头首先分闸，电弧触头保持完好，触头分离后，电弧立即开始。

直流断路器零件

各种类型断路器的组成部分基本相同。

让我们详细地看一下：

框架 – 通常非常坚固和刚性。其主要目的是保护内部组件免受极端环境的影响。它还提供绝缘。

拨动开关/手柄 – 通常用于关闭或打开直流断路器。对于较大的断路器，操作员可以使用两步流程进行保护。

联系方式 – 一旦连接，它们负责电流的流动。在低压断路器中，触点位于容纳电弧中断的腔室中。

灭弧装置 – 当断路器因故障跳闸时，它会熄灭产生的电弧。由于我们无法阻止电弧的产生，断路器所能做的最好的就是控制它们。

跳闸单元 – 短路或过载时间较长时，操作机构由脱扣器打开。它们可以是电子的，也可以是机电操作的。

直流断路器工作原理

直流断路器的主要功能是保护电路免受故障电流或过电流的影响。它使用热保护或磁保护机制来实现此目的。

当出现过电流时，直流断路器会因热保护而跳闸。这意味着电流超出了断路器的额定值。

它具有由两种不同金属制成的双金属片，当受热时，它们会膨胀。膨胀差异使双金属片弯曲并断开与接触器的接触。

热保护机制仅对过载电流起作用。这意味着它超过了常规工作电流。

当电路中出现较大的故障电流时，采用磁保护，使直流断路器跳闸，动作迅速、即时。

可以使用手柄或拨动开关重新打开断路器。应在纠正过载或短路后进行此操作。

直流断路器额定值

当您想要确定合适的直流电路时，您必须考虑电气系统的总电压额定值。您可以通过从所有端口中取最高适用值来计算此类额定值。

计算电压时，您还需要考虑如何整合断路器和电压分配。断路器的额定电压应足以满足所有最终应用需求。

断路器的安培数在额定值中也非常重要。根据负载要求，断路器必须在 100% 下运行。

但是，选择负载电流为 120% 的断路器可以实现最大运行。这将有助于缓冲电力系统散发的热量。

直流断路器尺寸

确定直流断路器的尺寸可能是一项非常艰巨的任务。然而，这绝不是一项不可能完成的任务。

我们完全清楚，断路器尺寸必须足够大才能容纳所需的负载电流。断路器尺寸过小意味着存在引发电气火灾的风险。

不用担心。遵循几条规则，您就可以轻松确定直流断路器的尺寸。

它们是：

80% 破坏者规则

规则基本上规定，您只能拥有额定电流的 80%。我们以 40A 断路器为例。

允许的最安全最大电流为 32A。此安全措施可防止断路器烧毁。

根据瓦数计算安培数

您使用的所有电子设备都标有额定功率。我们以 2000W 烤面包机为例。

由于断路器尺寸完全取决于安培，因此您需要将瓦数转换为安培。假设您的电源为 240V，电流为 2000W/240v，输出 8.33A。

如果您能遵守这两条规则，那么计算断路器尺寸就轻而易举了。现在通过示例来计算断路器尺寸。

以 2000W 的烤面包机为例，其电流为 8.33A。根据 80% 断路器规则，我们得到 8.33A。

为了计算出断路器的尺寸，我们取 1.25 倍数，然后乘以所消耗的安培数。这样，断路器的最小尺寸为 8.33A × 1.25 = 10.42 安培。

由于断路器载流量至少应为 10.42，因此我们也可以使用 15 安培的断路器。总之，我们需要为 240V 供电的 2000W 烤面包机配备 15A 断路器。

这就是我们手动计算断路器尺寸的方法。不过，现在有更快速、更简单的现代动态计算器。

如果最终需要更大的安培数，则可以并联几个 30 或 50A 断路器。这将决定总断路器的载流量。

直流断路器热磁脱扣

当电路中的电流超过额定值时，断路器会因热保护而跳闸。热断路器具有双金属片，其中有两种金属膨胀不同。

过量电流产生的热量使双金属片弯曲并断开与接触器的接触。这样就通过切断电流来断开电路。

由于电流产生的热量对于双金属片来说太大，所以跳闸很快。这是断路器对超过工作电流的过载电流的保护机制。

直流 MCB 断路器与塑壳断路器 (MCCB)

这些缩写可能非常相似，但不要被误导。让我们看看它们的一些区别，以便更好地理解它们的应用。

首先，它们的容量是主要区别。MCB 的额定电流小于 100A，其断路额定值不超过 1800A。

而且我们大多将它们应用于低压电路，这使得我们无法调整它们的跳闸特性。

另一方面，我们可以轻松调整 MMCB 的跳闸特性。由于我们主要在高电路应用中使用它们，因此它们的电流范围约为 10-2500A，具体取决于应用。

它们的断路电流范围相当惊人，达到 10000-200000A。它们可轻松响应电机操作的远程命令。

直流断路器与交流断路器

直流电和交流电的工作原理相同，不同之处在于电流。它们都使用磁保护和热保护技术，但分别针对直流电和交流电。

值得注意的是，交流断路器的灭弧点较低，这是因为直流断路器的连续电压确保了难以中断的恒定电弧。

后果？我们在直流断路器中采用了额外的灭弧措施。电弧被延长并消散，使得中断变得更容易。

相反，交流断路器很容易发生电弧中断。振幅振动确保每个周期都归零，从而很容易发生中断。

断路器在直流系统中的应用

· 直流输电用断路器

高压直流断路器可在长距离电力传输时提供保护。转换交流/直流或直流/交流时所需的端子成本很高，而且必须加以保护。故障电流可能会损坏任何连接的设备，因此断路器必不可少。

· 直流电动机断路器

断路器可保护各种用途的直流电动机。大多数电动机都是自动化的，响应时间快，控制电路采用直流。所有这些都需要直流断路器进行保护。

· 直流太阳能断路器

太阳能电池板通常由多个串联电路组成。所有电路都必须有直流断路器保护，因为它们在整个电路中非常重要。

如何选择直流断路器

您会发现市场上有各种直流断路器。有了这些选项，您可以更轻松地做出选择。

然而，在选择最合适的方案之前，请先问自己以下一些问题：

您想要的设备的当前额定值是多少？
您的断路器需要多少个极点？

您的设备的电压要求是多少？

你的电路总电流是多少？
你们的非典型运营状况是怎样的？

常见问题解答

· 交流断路器可以用于直流系统吗？

当我们考虑交流和直流系统时，我们可以得出两者的加热效果相同。然而，相同的 RMS 值，仍然包含不同的参数。

让我们以交流电和电压为例。它们对电路的影响与具有相同电压的直流电源不同。

因此，在这种电路中使用交流断路器是不切实际的。同样的原理也适用于在交流电路中使用直流断路器。

现在让我们深入探讨一下这里的事实。

此外，考虑到相同的电压供应，交流系统通常需要比直流系统更好的绝缘。

这意味着 - 在评估绝缘材料时会有不同的反应，尤其是在暴露于额定电压和反向电压时。

直流断路器具有恒定的电流值，没有频率。

因此，方向不受电流或电压的影响。后果？当在交流电路中使用直流断路器时，断路器触点会熔化得更快。

· 直流断路器与交流断路器的电弧

当我们使用直流断路器断开电路时，触点会经历恒定的电子流。施加电压产生的向前推力会增强电子流。

其效果是产生电弧。与交流断路器相比，电子的动量使这种电弧更强。

此外，交流断路器中的电子供应具有易流动的特性。您应该注意电流和施加电压的不稳定状态。

这意味着它们的振幅在峰与峰之间波动。峰从正变为零，再变为负，最后回到零。

其结果是振动变形产生了动量。这使得交流电中产生的电弧比直流断路器中产生的电弧弱。

· 直流断路器有方向性吗？

通常，直流电路中的电流只朝一个方向流动。这意味着直流断路器也必须是单向的。

这确保断路器只允许电荷沿指定方向流动。当我们反转极性时，我们很可能会损坏电气设备并产生严重的安全问题。

直流断路器的设计使得电流可以通过电弧电压中断。当电流较低时就会发生这种情况。