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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(gè)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(shí)間內(nèi)跳閘并隔離內(nèi)部連接。
下面就讓我們看看這個(gè)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(xiǎn)絲的簡單裝置，它的熔點(diǎn)很低，在早期被使用于家庭的用電保護(hù)中。
保險(xiǎn)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(xiǎn)絲燒斷時(shí)，我們都必須手動(dòng)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(gè)自動(dòng)徑流機(jī)構(gòu)，它能使導(dǎo)線的一邊保持移動(dòng)，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(jì)，而故障結(jié)束后，只需手動(dòng)將其閉合即可。
在深入了解微型斷路器的設(shè)計(jì)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(shí)間內(nèi)被激活，這比交流電的半周期時(shí)間要短得多，所以在整個(gè)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(gè)系統(tǒng)如何識別電氣故障的發(fā)生？
答案是它有一個(gè)觸發(fā)機(jī)制和一個(gè)傳感元件，當(dāng)它遇到一個(gè)小的輸入運(yùn)動(dòng)時(shí)，這個(gè)機(jī)械裝置會做一個(gè)大的運(yùn)動(dòng)，并打開了電路，這里展示了一種實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的巧妙機(jī)制。
如圖所示，這個(gè)機(jī)構(gòu)有一個(gè)連接著巨型環(huán)的杠桿，巨型環(huán)有兩個(gè)彈簧和一個(gè)中心桿連接兩個(gè)彈簧都處于中性狀態(tài)，當(dāng)杠桿向上移動(dòng)時(shí)底部彈簧受到壓縮，而頂部彈簧張開，這兩個(gè)彈簧的力，最終通過矩形環(huán)傳遞到杠桿上，這個(gè)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(shí)，負(fù)偏移將產(chǎn)生順時(shí)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(gè)特別之處，它突然變成了正的。這意味著在一個(gè)臨界極限之后，扭矩將以逆時(shí)針方向作用于它。
當(dāng)微型斷路器處于打開狀態(tài)時(shí)，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(shí)針旋轉(zhuǎn)，現(xiàn)在如果一個(gè)外部觸發(fā)器輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)，杠桿上的扭矩突然變成順時(shí)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(dòng)杠桿時(shí)，你可以在超慢動(dòng)作看到該機(jī)構(gòu)在實(shí)際中是如何運(yùn)作的。
在一個(gè)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?，F(xiàn)在的問題是，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，我們?nèi)绾萎a(chǎn)生這種小的輸入觸發(fā)器或輸入運(yùn)動(dòng)。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(qiáng)。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(gè)非常強(qiáng)的磁場。
一個(gè)鐵圓筒位于這個(gè)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(dòng)銷釘，銷釘?shù)奈⑿∫苿?dòng)，就是我們前面所解釋的機(jī)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(gè)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(shí)的危險(xiǎn)并沒有結(jié)束，一旦觸電被打開，電流并不會停止流動(dòng)，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(xiǎn)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(diǎn)分開時(shí)，間隔很小大的故障電流以電弧形式流動(dòng)，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(diǎn)之間的距離保持較高的原因，因?yàn)榭諝夂軣?，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(shí)消失。
希望大家已經(jīng)對微型斷路器有了一個(gè)很好的了解，有了這個(gè)精確設(shè)計(jì)的設(shè)備，我們就可以遠(yuǎn)離電器危險(xiǎn)。
文章由巢影字幕組譯制