微型断路器是如何工作的？短路、过载全靠它

陆妹

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微型断路器是什么

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微型断路器，大家肯定不会陌生，那么你知道它是如何工作的吗？

这种叫做微型断路器简称MCB的小装置，可以保护我们在家中免受电器事故的伤害。

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这个短路器可以有效的避免两种情况：一种是过载，另一种是短路。在短路的情况下，微型断路器能在不到3毫秒的时间内跳闸并隔离内部连接。

下面就让我们看看这个智能设备是如何快速准确的检测到当前的混乱状态的？

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微型断路器如何工作

一种叫做保险丝的简单装置，它的熔点很低，在早期被使用于家庭的用电保护中。

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保险丝会在前面提到的两种故障情况下，由于电流上升导致过热，从而熔断并断开电路。然而，每次保险丝烧断时，我们都必须手动进行更换，由于这种情况经常发生并给不懂电器的人们增加了难度，这就是断路器被发明的原因。

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断路器是一个自动径流机构，它能使导线的一边保持移动，而另一边保持固定，如果电路能在电器发生故障期间断开，我们就完成了这种微型断路器的设计，而故障结束后，只需手动将其闭合即可。

在深入了解微型断路器的设计之前，请注意下电流的方向，微型断路器能在不到三毫秒的时间内被激活，这比交流电的半周期时间要短得多，所以在整个的分析过程中，我们可以只显示单一方向的电流。

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现在的问题是，这个系统如何识别电气故障的发生？

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答案是它有一个触发机制和一个传感元件，当它遇到一个小的输入运动时，这个机械装置会做一个大的运动，并打开了电路，这里展示了一种实现这一目标的巧妙机制。

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如图所示，这个机构有一个连接着巨型环的杠杆，巨型环有两个弹簧和一个中心杆连接两个弹簧都处于中性状态，当杠杆向上移动时底部弹簧受到压缩，而顶部弹簧张开，这两个弹簧的力，最终通过矩形环传递到杠杆上，这个力将向上。

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就像我们所见到的矩形环最初在杠杆中心的负偏移处。当你将杠杆向上推时，负偏移将产生顺时针方向的扭距，并使杠杆回到初始位置。然而，如果你把杠杆儿再往上推，你会注意到偏移距离有一个特别之处，它突然变成了正的。这意味着在一个临界极限之后，扭矩将以逆时针方向作用于它。

当微型断路器处于打开状态时，这将是杠杆的位置，微型断路器的结构会阻止杠杆逆时针旋转，现在如果一个外部触发器轻轻转动，杠杆上的扭矩突然变成顺时针方向，电路在不需要外力的情况下迅速打开，当操作员向下推动杠杆时，你可以在超慢动作看到该机构在实际中是如何运作的。

在一个小角度之后，杠杆会产生自己的扭矩，然后就不需要施加外力了。现在唯一的问题是，当故障发生时，我们如何产生这种小的输入触发器或输入运动。最好的办法就是使用电磁体，这种线圈产生的磁场与通过它的电流成正比，电流越大，磁场越强。在发生短路的情况下，电流会在几毫秒之内上升到1000倍，这样的结果将产生一个非常强的磁场。

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一个铁圆筒位于这个电磁铁内部稍微偏离了它的中心，它用销钉固定在弹簧上，磁场将圆柱体向下拉，从而推动销钉，销钉的微小移动，就是我们前面所解释的机制的输入触发器，就像我们前面讲的那样，它将导致电路断开。

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你可能想知道，在正常的电流中，为什么这个圆柱体没有被向下吸？原因是正常电流中的力不足以克服弹簧张力，而短路电流可以达到正常电流的10到100倍，所以电路会断开。

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此时的危险并没有结束，一旦触电被打开，电流并不会停止流动，故障电流值大会导致空气放电或有电流流过空气，这就是电弧。消除此危险的方法是将此电弧熄灭，这里使用的是一种称为灭弧栅或引弧器的部件

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灭弧栅使用的是一种平行板的排列方式，当触点分开时，间隔很小大的故障电流以电弧形式流动，会引起巨大的温度上升，从而造成损坏，所以必须消除此电弧。

我们知道电阻随长度增加而增大，随面积减小而减小。这里我们需要增加通过空气的电流的阻力。这就是为什么在电路断开之后触点之间的距离保持较高的原因，因为空气很热，所以电弧会被推高，之后，电弧会被分成小块，所以随着电阻的增加，其面积的减小，电弧在电流为零时消失。

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希望大家已经对微型断路器有了一个很好的了解，有了这个精确设计的设备，我们就可以远离电器危险。

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文章由巢影字幕组译制

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这个短路器可以有效的避免两种情况：一种是过载，另一种是短路。在短路的情况下，微型断路器能在不到3毫秒的时间内跳闸并隔离内部连接。