在現(xiàn)代電氣領(lǐng)域中，空氣開(kāi)關(guān)作為一種常見(jiàn)的保護(hù)設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于各種電氣系統(tǒng)中。大多數(shù)電氣人員對(duì)它的工作性能或許已經(jīng)相當(dāng)熟悉，但對(duì)于空氣開(kāi)關(guān)的幾個(gè)主要參數(shù)之間的關(guān)系以及如何正確使用它，可能很多人還存在疑惑。本文將從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，深入探討空氣開(kāi)關(guān)的若干主要參數(shù)及其使用條件。

▌01 空氣開(kāi)關(guān)的相關(guān)參數(shù)解析

空氣開(kāi)關(guān)，也叫做微型斷路器，英文名叫做Micro Circuit Breaker，因此它的符號(hào)是MCB。

與MCB相關(guān)的最主要國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有3個(gè)，分別是：

第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是：GB 14048.1《低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第1部分：總則》，此標(biāo)準(zhǔn)等同于IEC 60947-1；

第二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是：GB 14048.2 《低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第2部分：斷路器》，此標(biāo)準(zhǔn)等同于IEC 60947-2；

第三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是：GB 10963.1 《家用和類(lèi)似場(chǎng)所使用的過(guò)電流保護(hù)斷路器》，此標(biāo)準(zhǔn)等同于IEC 60898-1。

由于MCB也常常被用在配電室中，因此本文的主要依據(jù)是前兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。方便起見(jiàn)，以手邊最容易獲取的A BB 的線路保護(hù)S200技術(shù)樣本為藍(lán)本來(lái)展開(kāi)討論。

S200的技術(shù)參數(shù)表如下：

我們來(lái)逐條解釋：

極數(shù)：指MCB能同時(shí)開(kāi)斷的線路數(shù)。

極，英文是Pole，因此極的縮寫(xiě)是P。

從表中看到，S200的MCB有1P、2P、3P、1P+NA、3P+NA和4P等不同規(guī)格。

值得注意的是：雖然2P和1P+NA看起來(lái)似乎都是2 極 的，但它們的應(yīng)用條件完全不同。

額定電流In：指MCB的額定運(yùn)行電流或者額定不間斷電流。

額定電流與MCB自身的運(yùn)行 溫升 有關(guān)。所謂溫升，指的是MCB的運(yùn)行溫度與環(huán)境平均溫度的差值。溫升過(guò)高，會(huì)損壞MCB的操作性能和絕緣性能。因此，我們?cè)谶x用MCB時(shí)，一定不能讓它的實(shí)際運(yùn)行電流超過(guò)它的額定電流。

額定電壓Ue：指的是MCB適用的電壓等級(jí)。

這里所指的電壓一般是相間電壓，即線電壓。中國(guó)國(guó)內(nèi)大多數(shù)電壓為交流50赫茲380V（在變壓器或者發(fā)電機(jī)的端口處空載電壓為400V）。對(duì)于家裝的MCB，當(dāng)然是指極間的相電壓了。

額定絕緣電壓Ui：指的是MCB額定電壓的最大值。

標(biāo)準(zhǔn)中把MCB的絕緣能力叫做介電能力，它是衡量MCB內(nèi)部的各種絕緣件的絕緣品質(zhì)、各電極之間的安全距離等重要參數(shù)的定量值。

最大工作電壓Ubmax和最小工作電壓Ubmin：指能夠正常工作的電壓區(qū)間。對(duì)于S200系列MCB來(lái)說(shuō)，它的工作電壓范圍是12Vac~253Vac。（注：ac表示交流電）。

▌02 短路電流與斷路器

上圖是我們的居家配電系統(tǒng)：

1）我們看到進(jìn)線主開(kāi)關(guān)是2P的，主開(kāi)關(guān)后方的圓代表漏電保護(hù)器，它能讓主開(kāi)關(guān)跳閘。

2）電源進(jìn)線端的接地系統(tǒng)是TN-C，其中PEN線在入戶時(shí)接地，然后分開(kāi)為N和PE，所以我們家里的接地系統(tǒng)是TN-C-S。

3）在我們家里有許多用電設(shè)備，我們看到了一臺(tái)電冰箱。其中當(dāng)然安裝了電動(dòng)機(jī)，也即感性負(fù)載。

現(xiàn)在配電箱內(nèi)的主母線發(fā)生了短路事故，短路電流波形如下圖：

圖中時(shí)間軸零點(diǎn)的左側(cè)為正常運(yùn)行電流，在時(shí)刻零發(fā)生了短路。

由于短路點(diǎn)的線路阻抗很小，因此短路電流劇烈增加。不過(guò)，這部分短路電流還是符合正弦規(guī)則的，因此把它稱為短路電流的周期分量或者交流分量，符號(hào)位Ip；同時(shí)，電冰箱等用電設(shè)備的感性負(fù)載又向短路點(diǎn)釋放儲(chǔ)存在電感內(nèi)的能量，形成了短路電流的直流分量Ig。直流分量會(huì)不斷地衰減，因此它還有一個(gè)名字：非周期分量。

我們看到短路電流的交流分量和直流分量在短路后一段時(shí)間內(nèi)形成了最大值，這個(gè)最大值被稱為沖擊短路電流峰值Ipk。

值得注意的是：Ipk出現(xiàn)的時(shí)間是短路后10毫秒，也即0.01秒。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB14048.1、GB14048.2等都規(guī)定，Ipk與短路電流周期分量Ip之比為峰值系數(shù)n。

由于直流分量是感性負(fù)載中的電感儲(chǔ)存的能量形成的，這部分能量有限，當(dāng)它釋放完畢后，短路電流中只剩下周期分量Ip。因此短路電流的周期分量亦被稱為短路電流的穩(wěn)態(tài)值。

問(wèn)：配電箱內(nèi)不是安裝了主開(kāi)關(guān)MCB嗎？它應(yīng)當(dāng)保護(hù)線路吧？

確實(shí)如此，但MCB從感知線路中出現(xiàn)短路電流，到開(kāi)始執(zhí)行開(kāi)斷電路的操作，需要有一段時(shí)間。平均地說(shuō)，最短也需要15毫秒的時(shí)間。

從圖中我們看到，MCB在這15毫秒時(shí)間里，承受了沖擊短路電流峰值Ipk的沖擊。

由以上分析可知，MCB在開(kāi)斷短路電流期間，必須要具有以下幾個(gè)參數(shù)：

第一個(gè)參數(shù)：承受沖擊短路電流峰值Ipk的能力。這個(gè)參數(shù)又叫做短路接通能力Icm。

MCB用Icm短路接通能力來(lái)承受沖擊短路電流峰值Ipk的沖擊，它是MCB參數(shù)中不可或缺的重要參數(shù)。

值得注意的是：Icm與Icu的比值正好等于沖擊短路電流峰值與短路電流穩(wěn)態(tài)值的比值。這個(gè)比值在GB14048.1和GB14048.2中被稱為峰值系數(shù)n。見(jiàn)下表：

分析參數(shù)

表的左側(cè)為短路電流，最右側(cè)為峰值系數(shù)n。利用這個(gè)表，我們能計(jì)算出系統(tǒng)中的短路電流峰值，以及MCB的短路接通能力（如果參數(shù)表中未給的話）。

第二個(gè)參數(shù)：開(kāi)斷短路電流穩(wěn)態(tài)值的能力。這個(gè)參數(shù)又叫做額定短路分?jǐn)嗄芰cn。

第三個(gè)參數(shù)：開(kāi)斷極限短路電流的能力，它代表著MCB所能開(kāi)斷的最大短路電流，而且開(kāi)斷操作完成后，MCB也就一命歸西。這個(gè)參數(shù)又叫做額定極限短路分?jǐn)嗄芰cu。

注意它的操作過(guò)程：CLOSE（閉合）-OPEN（打開(kāi)），接著就是損壞，也即有1個(gè)CO。

第四個(gè)參數(shù)：可重復(fù)性地開(kāi)斷短路電流的能力。當(dāng)MCB開(kāi)斷短路電流后，電路恢復(fù)正常，MCB也可以正常地合閘工作，并可以繼續(xù)開(kāi)斷下一次的短路電流。這個(gè)參數(shù)又叫做運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰cs。

注意它的操作過(guò)程：CLOSE（閉合）-OPEN（打開(kāi)）-CLOSE（再閉合）-OPEN（再打開(kāi)），也即有兩個(gè)CO。代表著可重復(fù)性的開(kāi)斷短路電流。

在S200的參數(shù)表中，我們看到了如下參數(shù)：

額定短路（分?jǐn)啵┠芰cn：開(kāi)斷短路電流的能力。

額定極限短路分?jǐn)嗄芰cu：也即開(kāi)斷最大短路電流的能力，開(kāi)斷后損壞，必須更換。

額定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰cs：也即可重復(fù)使用的開(kāi)斷短路電流的能力，開(kāi)斷后可繼續(xù)使用。

總結(jié)：把這些電流參數(shù)用不等號(hào)連接起來(lái)，就是：In

這個(gè)不等式如此重要，它是揭開(kāi)MCB各個(gè)電流參數(shù)的一把鑰匙。

介電試驗(yàn)電壓：

將斷路器中所有電子線路都拆除，只剩下主回路部件。當(dāng)MCB處于開(kāi)斷狀態(tài)時(shí)，我們?cè)谒母鱾€(gè)導(dǎo)電部件對(duì)安裝底座的卡軌（接地體）之間、或者對(duì)導(dǎo)電部件與接地體之間施加試驗(yàn)電壓。此試驗(yàn)電壓代表著MCB絕緣體的絕緣能力。

我們看到，對(duì)于S200來(lái)說(shuō)，介電試驗(yàn)用2000V電壓測(cè)試一分鐘。有的時(shí)候，又把介電試驗(yàn)稱為耐壓試驗(yàn)。

污染等級(jí)3級(jí)。代表著這臺(tái)MCB可以用在一般性工業(yè)污染條件下工作，并能確保絕緣性能。

MCB其實(shí)還有很多參數(shù)，限于篇幅，只能介紹這幾個(gè)最主要參數(shù)。

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