断路器

断路器是一种电气安全装置，旨在保护电路免受过电流或短路造成的损坏。它的基本功能是中断电流以保护设备和防止火灾风险。与熔断器运行一次后必须更换不同，断路器可以（手动或自动）复位以恢复正常运行。

断路器的尺寸各不相同，从保护低电流电路或个人家用电器的小型设备，到设计用于保护为整个城市供电的高压电路的大型开关设备。 断路器或保险丝的一般功能，作为从故障系统中切断电源的自动装置，通常缩写为 OCPD（过电流保护装置）。

托马斯·爱迪生 (Thomas Edison) 在 1879 年的专利申请中描述了一种早期形式的断路器，尽管他的商业配电系统使用了熔断器。其目的是保护照明电路布线免受意外短路和过载的影响。

将多个发电机电源互连到电网中，需要开发具有更高额定电压和更高安全中断网络产生的不断增加的短路电流的能力的断路器。

简单的空气断路器手动开关在中断高压时会产生危险的电弧；这些让位于油封触点，以及使用压缩空气或加压油的定向流动来冷却和中断电弧的各种形式。

所有断路器系统在其操作中都有共同的特点，但具体细节因断路器的电压等级、额定电流和类型而异。

断路器必须首先检测故障情况。在小型电源和低压断路器中，这通常在设备内部完成。

通常，采用电流的热效应或磁效应。用于大电流或高电压的断路器通常配有保护继电器引导装置，以检测故障情况并操作分闸机构。

这些通常需要单独的电源，例如电池，尽管一些高压断路器是独立的，带有电流互感器、保护继电器和内部控制电源。

一旦检测到故障，断路器触点必须打开以中断电路；这通常是使用断路器中包含的机械储存能量来完成的，例如弹簧或压缩空气来分离触点。

断路器也可能利用故障引起的较高电流来分离触点，例如热膨胀或磁场。

小型断路器通常有一个手动控制杆来关闭负载或重置跳闸的断路器，而较大的断路器则使用螺线管使机构跳闸，并使用电动机为弹簧恢复能量。

断路器触点必须承载负载电流而不会过度发热，还必须承受中断（断开）电路时产生的电弧的热量。触点由铜或铜合金、银合金和其他高导电材料制成。触点的使用寿命受到电流中断时电弧产生的触点材料腐蚀的限制。微型和塑壳断路器通常在触头磨损时被丢弃，但电力断路器和高压断路器具有可更换的触头。

当大电流或电压被中断时，会产生电弧。电弧的长度通常与电压成正比，而强度（或热量）与电流成正比。该电弧必须以受控方式被包含、冷却和熄灭，以便触点之间的间隙能够再次承受电路中的电压。

不同的断路器使用真空、空气、绝缘气体或油作为电弧形成的介质。不同的技术用于熄灭电弧，包括：

• 延长或偏转弧线
• 强化冷却（在喷射室中）
• 划分成部分弧
• 零点淬火（触点在交流波形的零电流时间交叉点打开，在打开时有效地断开无负载电流。过零发生在线路频率的两倍）。