關于過電流脫扣器是什么、過電流脫扣器原理和結構介紹如下：

斷路器是我們比較了解的一個器件，它大規(guī)模的應用在低壓配電系統(tǒng)當中，是一個用來保護電器元件。當在低壓配電系統(tǒng)的設計當中，斷路器的選擇性是我們要去就行注意的一點，對斷路器過流脫扣器額定電流進行選擇和整定，確保充分發(fā)揮過電流脫扣器的作用；當環(huán)境溫度大于或小于校準溫度值時，應根據(jù)制造商提供的溫度與載流能力修正系數(shù)來調(diào)整低壓斷路器的額定電流值。

標明過電流脫扣器的電流有以下幾個參數(shù)：

1、脫扣器額定電流1n，指脫扣器能長期通過的最大電流。

2、長延時過載脫扣器動作電流整定值Ir，固定式脫扣器其1r=In，可調(diào)式脫扣器其Ir為脫扣器額定電流1n的倍數(shù)，如1r=0.4～1×1n。

3、短延時電磁脫扣器動作電流整定值Im，為過載脫扣器動作電流整定值Ir的倍數(shù)，倍數(shù)固定或可調(diào)，如Im=2～10×Ir。對不可調(diào)式可在其中選擇一適當?shù)恼ㄖ怠?/p>

4、瞬時電磁脫扣器動作電流額定值Im′，為脫扣器額定電流In的倍數(shù)，倍數(shù)固定或可調(diào)，如Im′=1.5～11×In。

斷路器的自由脫扣和跳躍現(xiàn)象

解答什么是斷路器自由脫扣/什么是斷路器跳躍現(xiàn)象

自由脫扣

斷路器在合閘過程中的任何時刻，若保護動作接通跳閘回路，斷路器能可靠地斷開，這就叫自由脫扣。帶有自由脫扣的斷路器，可以保證斷路器合于短路故障時，能迅速斷開，避免擴大事故范圍。對于真空斷路器來說，其操動機構在合閘過程中接到分閘命令時，斷路器機構將不再執(zhí)行合閘命令而立即分閘，這樣就避免了跳躍。從而確保了安全。

那么為什么自由脫扣對于真空斷路器來說如此重要，以至于被認為是一定要帶有的功能呢？事實上如恰面所講，是為了避免跳躍現(xiàn)象。下面就來介紹跳躍現(xiàn)象。

跳躍現(xiàn)象

真空斷路器在合閘短有預伏短路故障的線路時，一旦觸頭間電擊穿形成短路電流后，繼電保護裝置便動作發(fā)出分閘命令，使斷路器分閘。此時，如果合閘命令尚未來得及解除，則斷路器在合閘輔 助斷路器接通后就會再次自動合閘，這種連續(xù)的多次合、分閘現(xiàn)象就叫作跳躍現(xiàn)象。這一現(xiàn)象會使得觸頭嚴重燒傷，還有可能引起真空斷路器的爆炸，從而引發(fā)事故。

所以配有自由脫扣功能是很有必要的。在具體現(xiàn)實中，真空斷路器操動機構的防跳躍和自由脫扣：在關合過程中，如電路發(fā)生故障時，操動機構應使斷路器自行分閘，即使合閘命令未解除，真空斷路器也不能再度合閘，以避免無謂地多次分、合故障電流。從而避免隱患，確保安全。

低壓斷路器脫扣器的選擇與整定

（1）低壓斷路器過流脫扣器額定電流的選擇

低壓斷路器過流脫扣器的額定電流IN.OR不小于線路的計算電流I30，即IN.OR≥I30.

（2）低壓斷路器過流脫扣器動作電流的整定

①瞬時過電流脫扣器動作電流的整定。低壓斷路器所保護的對象中，有某些電器設備，這些電器設備在啟動過程中，會在短時間內(nèi)產(chǎn)生數(shù)倍于其額定電流的高峰值電流，從而使低壓斷路器在短時間內(nèi)承受較大的尖峰電流。瞬時過電流脫扣器的動作電流lop（o）必須躲過線路的尖峰電流IPK，即Iop（o）≥Krel稩PK式中Krel為可靠系數(shù)。在選用斷路器時，應注意使低壓斷路器的瞬時過電流脫扣器的整定電流躲過尖峰電流，以免引起低壓斷路器的誤動作；

②短延時過流脫扣器動作電流和動作時間的整定。短延時過流脫扣器的動作電流lop（s），也應躲過線路的尖峰電流IPK，即IOP（S）≥Krel稩PK，式中KERL為可靠系數(shù)。短延時過流脫扣器的動作時間一般分0.2S、0.4S和0.6S三種，按前后保護裝置的保護選擇性來確定，應使前一級保護的動作時間比后一級保護的動作時間長一個時間級差；

③長延時過流脫扣器動作電流和動作時間的整定。長延時過流脫扣器主要是用來保護過負荷，因此其動作電流Iop（1）只需要躲過線路的最大負荷電流即計算電流I30，即Iop（1）≥KREL稩30式中KREL為可靠系數(shù)。長延時過流脫扣器的動作時間應躲過允許短時過負荷的持續(xù)時間，以免引起低壓斷路器的誤動作；

④過流脫扣器的動作電流與被保護線路的配合要求。為了不致線路因出現(xiàn)過負荷或短路引起絕緣線纜過熱受損甚至失火，而其低壓斷路器不跳閘事故的發(fā)生，低壓斷路器過流脫扣器的動作電流lOP應符合公式的要求，lOP≤KOL稩al，失中Ial絕緣線纜的允許載流量；Kol一絕緣線纜的允許短時過負荷系數(shù)，對瞬時和短延時過流脫扣器，一般取4.5；對長延時過流脫扣器，做短路保護時取1.1，只做過負荷保護時取1.

智能脫扣器的軟硬件設計

首先介紹了智能脫扣器的硬、軟件設計及其關鍵技術，接著提出了新的數(shù)據(jù)處理方法，最后總結出一些抗干擾的措施。

智能型斷路器是指采用了智能脫扣器的斷路器，智能脫扣器使斷路器實現(xiàn)了遙測、遙控、遙信和遙調(diào)等功能?，F(xiàn)在智能脫扣器都采用單片機、DSP等微處理器作為邏輯處理的基礎，其發(fā)展趨勢一是功能越來越多，除了傳統(tǒng)的脫扣功能外，還有脫扣前報警功能、線路參數(shù)檢測功能以及試驗功能；另外一種趨勢是采用現(xiàn)場總線技術，把設備的網(wǎng)絡化作為目標。

本文主要介紹在研制智能脫扣器的過程中，硬件、軟件方面需要注意的問題以及相應的處理方法。

1 智能脫扣器的硬件設計

根據(jù)智能脫扣器所要實現(xiàn)的功能，硬件可以分為中央處理單元（微處理器及其外圍電路）、采樣電路、按鍵顯示電路、通訊電路、執(zhí)行機構等幾個部分。

1．1 采樣電路

采樣電路實現(xiàn)的功能是將外部的電流、電壓信號經(jīng)過互感器、濾波、幅值調(diào)整環(huán)節(jié)后送到微處理器A/D采樣通道口。在這些環(huán)節(jié)要注意以下幾個問題。

1）互感器的選擇互感器的作用是將線路中幅值很大的電信號線性地轉換成可以處理的電信號，其轉換的線性和精度將直接影響關鍵數(shù)據(jù)的可信度，這些數(shù)據(jù)是智能脫扣器工作的基礎。常用的電流互感器有鐵心和空心兩種，鐵心型互感器在處理小電流時線性度很好，但大電流時鐵心容易飽和，從而出現(xiàn)線性失真，測量范圍小；空心型在處理大電流時線性度好，測量范圍廣，但小電流時易受干擾，也會出現(xiàn)線性失真，測量誤差大。然而智能脫扣器電流測量范圍從幾百A到幾十kA，變化范圍很大，要想在整個測量范圍內(nèi)不失線性，最好采用兩種類型互感器相互結合的方法。

2）幅值調(diào)整環(huán)節(jié)由于電流的測量范圍很大，而微處理器A/D轉換參考電壓一般很小，本項目采用CYGNAL公司的C8051芯片作為CPU芯片，其A/D轉換參考電壓范圍為0～3.3V，如果輸入電信號幅值超過3.3V一定的時間將會損壞C8051芯片。如果將所有的電信號幅值都降到3.3V以下，那么A/D轉換的精度將大大降低，為后面的數(shù)據(jù)處理帶來很大的麻煩。本設計中采用多量程轉換的方法，每一種量程中信號送到A/D轉換口的幅值最大值都稍小于3.3V，硬件上根據(jù)信號幅值大小采用不同的輸送通道，當然實現(xiàn)這個功能還要軟件上面的判斷。

1．2 中央處理單元

本設計中的CPU芯片采用CYGNAL公司的C8051，這是一種新型高速集成芯片，拇指蓋大小的體積內(nèi)集成了8路A/D轉換通道、溫度傳感器、32K的FLASH存儲器，WATCHDOG監(jiān)視器、通訊接口和標準的JTAG程序燒寫口。這使控制系統(tǒng)的外圍元器件少、電路簡單，從而提高了穩(wěn)定性和抗干擾能力。

1．3 鍵盤顯示電路

鍵盤顯示電路采用串行接口的7281芯片，該芯片通過外接移位寄存器74HC164，最多可以控制16位數(shù)碼管或128只獨立LED，其驅(qū)動輸出極性和輸出時序均為軟件可控，從而可以和各種驅(qū)動電路配合。同時，7281芯片不僅可以控制各顯示位閃爍屬性和閃爍頻率，而且可以最多連接64鍵的鍵盤矩陣，鍵盤為互鎖式，內(nèi)部具有消去抖動功能。此外，7281芯片采用高速二線接口與CPU通訊，只占用很少的I/O口和CPU時間。

1．4 執(zhí)行單元

執(zhí)行單元采用永磁體的電磁鐵，正常工作時在永磁體作用下保持吸合狀態(tài)，當執(zhí)行電路接收到CPU發(fā)出的脈沖控制信號時，觸發(fā)達林頓管使線圈通有電流而產(chǎn)生反向磁通，在反力彈簧的作用下鐵心打開，帶動斷路器分斷。

1．5 硬件設備比較容易忽視的問題

CYGNAL51芯片自帶內(nèi)部復位和簡單的外部復位電路，這部分復位電路是不容易被忽視的。但是在實際運行中，由于鍵盤和顯示是由管理芯片7281所控制的，當程序跑飛后，C8051芯片經(jīng)過外部或內(nèi)部復位電路可以重新復位運行，但是C8051芯片的復位無法傳送到7281芯片，這時顯示板上的顯示不會刷新，因此要在C8051芯片復位的同時，讓7281芯片也進行復位，可行的解決方法是讓C8051芯片和7281芯片共用相同的復位源，這樣一旦程序死掉，這兩種芯片會同時復位。

2 智能脫扣器的軟件設計

軟件設計主要分為兩個部分，主程序和中斷程序。主程序包括故障處理、鍵盤處理、顯示處理、通信處理等子程序；中斷程序包括定時器中斷、鍵盤中斷、通訊中斷等。

單片機對工頻電流信號進行采樣，每一周波（20ms）可采集32個點，這樣系統(tǒng)采樣頻率采用6MHz就不會出現(xiàn)失真。由于延時保護要求精度高，因此要先計算電流的有效值。計算電流有效值的方法較多，下面介紹一種較可靠的算法。由于實際信號中疊加有高頻信號和非周期信號，為了真實有效地反映被測量信號的本質(zhì)，有人提出了用FFT算法從測量數(shù)據(jù)中計算出線路?號的基波參數(shù)和高次諧波參數(shù)，由于信號基波分量占到總信號的95％以上，所以，計算出來的數(shù)據(jù)可以作為各種保護算法的依據(jù)。電流保護的前提是能否及時正確判斷故障發(fā)生的時刻。FFT算法通過計算一個周波內(nèi)基波分量的有效值是否大于門檻值來確定故障情況，這樣做可以完成判斷任務，但是實時性不高。下面提出一種基于小波分析和FFT的改進算法，小波算法在采樣過程中檢測到可疑信號點后，由FFT算法進行有效值判斷，如果沒有超過門檻值，則可疑信號點無效，回到小波算法中繼續(xù)尋找采樣可疑點；如果有效值超過門檻值，則認為可疑點有效，根據(jù)保護條件輸出相應信號。 瞬時保護是一種特殊的保護方式，它不需要對有效值進行比較，而是采用即采即比的方式，一旦發(fā)現(xiàn)某個采樣點超過規(guī)定的門檻，立即讓單片機系統(tǒng)發(fā)出脫扣信號。但是，由于脫扣器工作條件不定，不可避免受到外界干擾源的影響，導致脫扣器誤動，為了減少誤動的可能性，可以采取判別連續(xù)幾個采樣點是否都超過門檻值，如果都超過則認定故障發(fā)生，否則判別為外界干擾。采取這種方法提高了可靠性但是降低了時效性，至于連續(xù)判別幾個采樣點根據(jù)實際需要來定。

3 抗干擾的措施

影響智能脫扣器的干擾源有用電設備的浪涌電流，對講機、手機等產(chǎn)生的射頻輻射，智能脫扣器內(nèi)部的開關電源和斬波釋放電路等。這些干擾源的存在導致程序死掉，或電流電壓等參數(shù)顯示不準確導致故障狀態(tài)判斷錯誤，進而引起脫扣器誤動作。為了減少干擾的影響，需要在硬件和軟件上采取相應措施。

3．1 硬件抗干擾

采取的措施有：

1）合理布線，使數(shù)字電路地和模擬電路地共點地為懸浮工作方式，即系統(tǒng)各回路的基準電位互相連接在一起而不與大地相連，這樣系統(tǒng)有較強的抗干擾能力；

2）模擬電路地和數(shù)字電路地分開接地，最后再匯合到一點，這是因為斬波泄放電路在啟動工作后，出現(xiàn)很高的瞬態(tài)干擾，把邏輯地（主機）和模擬地（A/D）分開后，這一干擾就降到很低；

3）線路板和元器件表面噴絕緣層，是防潮和絕緣的需要，對防電磁干擾也有很重要的作用；在機殼內(nèi)涂金屬屏蔽層，形成等電位屏蔽，對電磁干擾也有很大的屏蔽作用；

4）在穩(wěn)壓電源、隔離變壓器后側安裝濾波電路，能使火線與零線中的干擾電流得到衰減；

5）芯片的選擇上，盡可能采用體積小的芯片封裝，由于貼片封裝比直插封裝體積小、抗干擾能力強，因此選擇貼片封裝；

6）盡量減少外圍電路，使電路板布線簡單；

7）硬件電路應采用多級跟隨器和高頻濾波電路，以保證信號不失真。

3．2 軟件抗干擾

軟件上抗干擾的方法有以下幾種。

1）為了防止裝置受到干擾進入“死機”狀態(tài)，在程序中加入一些監(jiān)控措施利用看門狗（WATCHDOG）對程序進行死鎖檢測，在必要的時候自動復位；在未使用的中斷向量區(qū)、空白程序區(qū)設置軟件陷阱，強迫程序跑飛以后能夠回到正常軌道上來；在必要的地方寫入冗余指令，以調(diào)整指令長度，防止程序混亂。

2）對采樣信號進行數(shù)字濾波首先對每一個采樣點進行判別，讓其與相鄰值、前次值以及增值最大值比較，根據(jù)對稱檢測法、限幅檢測法來判斷是否為干擾信號；對最近采樣的點進行FFT計算得到的數(shù)據(jù)與前幾次的數(shù)據(jù)求平均值，舍去“異類”。

3）軟件“WATCHDOG”技術系統(tǒng)運行時受到外界干擾的時候，程序會偏離正常軌道從而引起一系列問題，出現(xiàn)死循環(huán)，系統(tǒng)無法回到正常狀態(tài)。軟件看門狗技術特點是：系統(tǒng)正常運行程序中，每隔一段固定時間就要對“WATCHDOG”進行“喂狗”操作，在規(guī)定時間內(nèi)如果檢測到“喂狗”操作，表明系統(tǒng)運行正常，否則認為系統(tǒng)出錯，自動發(fā)出復位信號。本項目采用的CYGNAL51芯片內(nèi)部自帶看門狗，這就減少了項目開發(fā)人員的工作量。

此外，在數(shù)據(jù)處理的算法上進行改進，也能大大提高系統(tǒng)的抗干擾能力，但是，這往往是以犧牲代碼長度為代價的，至于如何取舍看實際項目要求而定。

4 結語

隨著高性能、低價格芯片的不斷涌現(xiàn)，在保留傳統(tǒng)設備優(yōu)點的基礎上，智能脫扣器在保護的多樣性、判斷準確性和抗干擾性、自診斷保護、實時通訊和顯示等方面有較大的改進，這大大方便了用戶，從而有廣闊的市場前景。

欠壓脫扣器工作原理

欠壓脫扣器

欠電壓繼電器或脫扣器是指當繼電器或脫扣器的端電壓降至預定值時，使機械開關電器有延時或無延時斷開或閉合的繼電器。欠電壓繼電器或脫扣器與開關電器組合在一起，當外施電壓下降，甚至緩慢下降至額定電壓的70%至35%范圍內(nèi)，與開關電器組合一起的欠電壓繼電器和脫扣器應動作，使電器斷開。

空氣開關欠壓脫扣器工作原理

遇停電，空氣開關便自行跳閘，一般是因為空氣開關帶有欠壓脫扣保護裝置，當停電時，欠壓脫扣器動作跳閘。

1、當線路電壓正常時電壓脫扣器11產(chǎn)生足夠的吸力，克服拉力彈簧9的作用將銜鐵10吸合，銜鐵與杠桿脫離，鎖扣與搭鉤才得以鎖住，主觸頭方能閉合。

2、當線路上電壓全部消失或電壓下降至某一數(shù)值時，欠電壓脫扣器吸力消失或減小，銜鐵被拉力彈簧9拉開并撞擊杠桿，主電路電源被分斷。

3、同樣道理，在無電源電壓或電壓過低時，自動空氣開關也不能接通電源。

低壓斷路器結構和脫扣器工作原理

低壓斷路器俗稱自動空氣開關。是低壓配電網(wǎng)中地主要開關電器之一，是低壓開關中性能最完善地一種開關。它可以用來接通、分斷正常負荷電流，又具有對電路進行自動保護地功能。當電路中發(fā)生短路、過負荷、低電壓等故障時，低壓斷路器都能自動切斷電路。低壓斷路器廣泛用作低壓配電變壓器地總開關、大負荷電力線路和大功率電動機地控制開關等。但其結構上著重提高滅弧能力，所以不適用于要求頻繁操作地電路。它不僅可以接通和分斷正常負載電流、電動機工作電流和過載電流。而且可以接通和分斷短路電流。主要在不傾族操作地低壓配電線路或開關柜（箱）中作為電耳開關使用。并對線路、電氣設備及電動機等起保護作用，當它們發(fā)生嚴貫過電流、過載、短路、斷相、翻電等故障時。能自動切斷線路。起到保護作用。

低壓斷路器由觸點系統(tǒng)、脫扣機構、滅弧裝置和操作機構構成，如圖1-13所示。觸點起到電路的通斷作用。脫口機構有多種形式，如過流脫扣器、熱過載脫扣器、欠壓脫扣器、分勵脫扣器等。和接觸器滅弧裝置的作用類似，低壓斷路器的滅弧裝置也是為防止觸點接通或斷開時，所產(chǎn)生的電弧造成觸點間短路所設計的。操作機構分手柄操作、杠桿操作、電磁鐵操作和電動機操作幾種。

當通過斷路器的電流超出其規(guī)定的電流值時，過流脫扣器繞組的電流增大，銜鐵I吸合；過載時，熱過載脫扣器的雙金屬片J進一步受熱膨脹后，彎曲加大；當電壓欠壓時，可使欠壓脫扣器動作，其銜鐵G因電壓降低，吸力不夠，在反力彈簧N的作用下而釋放。上述情況不論哪種情況發(fā)生，都將帶動連桿F向上移動，使搭扣與鎖鉤脫開，從而使斷路器的觸點在反力彈簧L的作用下斷開，切斷故障電路，起到保護的目的。因此，斷路器在功能上相當于刀開關、熱繼電器、過電流繼電器和欠壓繼電器的組合，能有效地對負載電路進行短路、過載及欠電壓保護，也可用于不頻繁的接通、分斷電路。

分勵脫扣器的設計，主要是為了實現(xiàn)斷路器的遠距離操作和控制。正常工作時，該脫扣器的線圈是斷電的，當按下相應的按鈕時，脫扣器線圈得電，銜鐵吸合，帶動杠桿移動，使搭扣脫開，主觸點斷開。

另外，目前市場上還設計有微型斷路器，以滿足小電流用戶的使用需要。微型斷路器在極數(shù)上分單極、雙極、三極和四極等；在使用場合上分照明、動力兩種；在漏電保護上分普通型和漏電保護型。

低壓斷路器結構和脫扣器工作原理

斷路器用作合、分電路時，依靠扳動手動操作機構的手柄（簡稱為手操）或者利用電動操作機構（簡稱為電操）使得斷路器的動、靜觸頭閉合或者斷開。

當斷路器所在線路出現(xiàn)過載（過負荷）時，斷路器熱脫扣器中的雙金屬元件受熱（或者通過它近旁的發(fā)熱元件使得雙金屬元件受熱）產(chǎn)生變形、彎曲，并打開鎖扣使得斷路器跳閘。熱脫扣器一般用于過載保護。

當斷路器所在線路中出現(xiàn)短路時，短路電流使得磁脫扣器的動銜鐵被吸合，從而帶動牽引裝置使得斷路器跳閘。磁脫扣器一般用于短路保護。

當斷路器所在線路出現(xiàn)電壓低于70%Un（額定電壓）時，欠電壓脫扣器將觸發(fā)斷路器執(zhí)行跳閘操作。這種脫扣被稱為欠電壓脫扣；當操作者需要從遠方來操作斷路器跳閘時，可以利用分勵脫扣器。分勵脫扣器可實現(xiàn)斷路器的遠距離操作。

斷路器的脫扣器包括溫度、電流、電壓的傳感元件、傳遞元件、測控元件和執(zhí)行元件。

斷路器的脫扣器按測量和控制方式可分為熱磁式脫扣器和電子式脫扣器兩種。