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微型斷路器是如何工作的？短路、過載全靠它
微型斷路器是什么
微型斷路器，大家肯定不會陌生，那么你知道它是如何工作的嗎？
這種叫做微型斷路器簡稱MCB的小裝置，可以保護(hù)我們在家中免受電器事故的傷害。
這個短路器可以有效的避免兩種情況：一種是過載，另一種是短路。在短路的情況下，微型斷路器能在不到3毫秒的時間內(nèi)跳閘并隔離內(nèi)部連接。
下面就讓我們看看這個智能設(shè)備是如何快速準(zhǔn)確的檢測到當(dāng)前的混亂狀態(tài)的？
EDA365電子論壇
微型斷路器如何工作
一種叫做保險絲的簡單裝置，它的熔點很低，在早期被使用于家庭的用電保護(hù)中。
保險絲會在前面提到的兩種故障情況下，由于電流上升導(dǎo)致過熱，從而熔斷并斷開電路。然而，每次保險絲燒斷時，我們都必須手動進(jìn)行更換，由于這種情況經(jīng)常發(fā)生并給不懂電器的人們增加了難度，這就是斷路器被發(fā)明的原因。
斷路器是一個自動徑流機構(gòu)，它能使導(dǎo)線的一邊保持移動，而另一邊保持固定，如果電路能在電器發(fā)生故障期間斷開，我們就完成了這種微型斷路器的設(shè)計，而故障結(jié)束后，只需手動將其閉合即可。
在深入了解微型斷路器的設(shè)計之前，請注意下電流的方向，微型斷路器能在不到三毫秒的時間內(nèi)被激活，這比交流電的半周期時間要短得多，所以在整個的分析過程中，我們可以只顯示單一方向的電流。
現(xiàn)在的問題是，這個系統(tǒng)如何識別電氣故障的發(fā)生？
答案是它有一個觸發(fā)機制和一個傳感元件，當(dāng)它遇到一個小的輸入運動時，這個機械裝置會做一個大的運動，并打開了電路，這里展示了一種實現(xiàn)這一目標(biāo)的巧妙機制。
如圖所示，這個機構(gòu)有一個連接著巨型環(huán)的杠桿，巨型環(huán)有兩個彈簧和一個中心桿連接兩個彈簧都處于中性狀態(tài)，當(dāng)杠桿向上移動時底部彈簧受到壓縮，而頂部彈簧張開，這兩個彈簧的力，最終通過矩形環(huán)傳遞到杠桿上，這個力將向上。
就像我們所見到的矩形環(huán)最初在杠桿中心的負(fù)偏移處。當(dāng)你將杠桿向上推時，負(fù)偏移將產(chǎn)生順時針方向的扭距，并使杠桿回到初始位置。然而，如果你把杠桿兒再往上推，你會注意到偏移距離有一個特別之處，它突然變成了正的。這意味著在一個臨界極限之后，扭矩將以逆時針方向作用于它。
當(dāng)微型斷路器處于打開狀態(tài)時，這將是杠桿的位置，微型斷路器的結(jié)構(gòu)會阻止杠桿逆時針旋轉(zhuǎn)，現(xiàn)在如果一個外部觸發(fā)器輕輕轉(zhuǎn)動，杠桿上的扭矩突然變成順時針方向，電路在不需要外力的情況下迅速打開，當(dāng)操作員向下推動杠桿時，你可以在超慢動作看到該機構(gòu)在實際中是如何運作的。
在一個小角度之后，杠桿會產(chǎn)生自己的扭矩，然后就不需要施加外力了。現(xiàn)在的問題是，當(dāng)故障發(fā)生時，我們?nèi)绾萎a(chǎn)生這種小的輸入觸發(fā)器或輸入運動。辦法就是使用電磁體，這種線圈產(chǎn)生的磁場與通過它的電流成正比，電流越大，磁場越強。在發(fā)生短路的情況下，電流會在幾毫秒之內(nèi)上升到1000倍，這樣的結(jié)果將產(chǎn)生一個非常強的磁場。
一個鐵圓筒位于這個電磁鐵內(nèi)部稍微偏離了它的中心，它用銷釘固定在彈簧上，磁場將圓柱體向下拉，從而推動銷釘，銷釘?shù)奈⑿∫苿?，就是我們前面所解釋的機制的輸入觸發(fā)器，就像我們前面講的那樣，它將導(dǎo)致電路斷開。
你可能想知道，在正常的電流中，為什么這個圓柱體沒有被向下吸？原因是正常電流中的力不足以克服彈簧張力，而短路電流可以達(dá)到正常電流的10到100倍，所以電路會斷開。
此時的危險并沒有結(jié)束，一旦觸電被打開，電流并不會停止流動，故障電流值大會導(dǎo)致空氣放電或有電流流過空氣，這就是電弧。消除此危險的方法是將此電弧熄滅，這里使用的是一種稱為滅弧柵或引弧器的部件
滅弧柵使用的是一種平行板的排列方式，當(dāng)觸點分開時，間隔很小大的故障電流以電弧形式流動，會引起巨大的溫度上升，從而造成損壞，所以必須消除此電弧。
我們知道電阻隨長度增加而增大，隨面積減小而減小。這里我們需要增加通過空氣的電流的阻力。這就是為什么在電路斷開之后觸點之間的距離保持較高的原因，因為空氣很熱，所以電弧會被推高，之后，電弧會被分成小塊，所以隨著電阻的增加，其面積的減小，電弧在電流為零時消失。
希望大家已經(jīng)對微型斷路器有了一個很好的了解，有了這個精確設(shè)計的設(shè)備，我們就可以遠(yuǎn)離電器危險。
文章由巢影字幕組譯制