一、微型斷路器

空氣開關如此常用，人們已經熟知它的工作性能。但空氣開關的幾個主要參數之間的關系是什麼？該如何使用它？大家未必清楚。本文從應用出發，來讨論空氣開關的若幹主要參數和使用條件。

空氣開關，也叫做微型斷路器，英文名叫做Micro Circuit Breaker，因此它的符号是MCB。

與MCB相關的最主要國家标準有3個，分别是：

第一個标準是：GB 14048.1《低壓開關設備和控制設備 第1部分：總則》，此标準等同于IEC 60947-1；

第二個标準是：GB 14048.2 《低壓開關設備和控制設備 第2部分：斷路器》，此标準等同于IEC 60947-2；

第三個标準是：GB 10963.1 《家用和類似場所使用的過電流保護斷路器》，此标準等同于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是前兩個标準。方便起見，以手邊最容易獲取的ABB的線路保護S200技術樣本為藍本來展開讨論。

S200的技術參數表如下：

我們來逐條解釋：

極數：指MCB能同時開斷的線路數。

極，英文是Pole，因此極的縮寫是P。

從表中看到，S200的MCB有1P、2P、3P、1P NA、3P NA和4P等不同規格。

值得注意的是：雖然2P和1P NA看起來似乎都是2極的，但它們的應用條件完全不同。

額定電流In：指MCB的額定運行電流或者額定不間斷電流。

額定電流與MCB自身的運行溫升有關。所謂溫升，指的是MCB的運行溫度與環境平均溫度的差值。溫升過高，會損壞MCB的操作性能和絕緣性能。因此，我們在選用MCB時，一定不能讓它的實際運行電流超過它的額定電流。

額定電壓Ue：指的是MCB适用的電壓等級。

這裡所指的電壓一般是相間電壓，即線電壓。中國國内大多數電壓為交流50赫茲380V（在變壓器或者發電機的端口處空載電壓為400V）。對于家裝的MCB，當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。

标準中把MCB的絕緣能力叫做介電能力，它是衡量MCB内部的各種絕緣件的絕緣品質、各電極之間的安全距離等重要參數的定量值。

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間。對于S200系列MCB來說，它的工作電壓範圍是12Vac~253Vac。（注：ac表示交流電）。

二、什麼是短路電流?

下圖是我們的家居配電系統：

1）我們看到進線主開關是2P的，主開關後方的圓代表漏電保護器，它能讓主開關跳閘。

2）電源進線端的接地系統是TN-C，其中PEN線在入戶時接地，然後分開為N和PE，所以我們家裡的接地系統是TN-C-S。

3）在我們家裡有許多用電設備，我們看到了一台電冰箱。其中當然安裝了電動機，也即感性負載。

現在配電箱内的主母線發生了短路事故，短路電流波形如下圖：

（1）短路電流

圖中時間軸零點的左側為正常運行電流，在時刻零發生了短路。

由于短路點的線路阻抗很小，因此短路電流劇烈增加。不過，這部分短路電流還是符合正弦規則的，因此把它稱為短路電流的周期分量或者交流分量，符号位Ip；同時，電冰箱等用電設備的感性負載又向短路點釋放儲存在電感内的能量，形成了短路電流的直流分量Ig。直流分量會不斷地衰減，因此它還有一個名字：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後一段時間内形成了最大值，這個最大值被稱為沖擊短路電流峰值Ipk。

值得注意的是：Ipk出現的時間是短路後10毫秒，也即0.01秒。

國家标準GB14048.1、GB14048.2等都規定，Ipk與短路電流周期分量Ip之比為峰值系數n。

由于直流分量是感性負載中的電感儲存的能量形成的，這部分能量有限，當它釋放完畢後，短路電流中隻剩下周期分量Ip。因此短路電流的周期分量亦被稱為短路電流的穩态值。

問：配電箱内不是安裝了主開關MCB嗎？它應當保護線路吧？

确實如此，但MCB從感知線路中出現短路電流，到開始執行開斷電路的操作，需要有一段時間。平均地說，最短也需要15毫秒的時間。

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

由以上分析可知，MCB在開斷短路電流期間，必須要具有以下幾個參數：

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

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

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态值的比值。這個比值在GB14048.1和GB14048.2中被稱為峰值系數n。見下表：

（2）分析參數

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

第二個參數：開斷短路電流穩态值的能力。這個參數又叫做額定短路分斷能力Icn。

第三個參數：開斷極限短路電流的能力，它代表着MCB所能開斷的最大短路電流，而且開斷操作完成後，MCB也就一命歸西。這個參數又叫做額定極限短路分斷能力Icu。

注意它的操作過程：CLOSE（閉合）-OPEN（打開），接着就是損壞，也即有1個CO。

第四個參數：可重複性地開斷短路電流的能力。當MCB開斷短路電流後，電路恢複正常，MCB也可以正常地合閘工作，并可以繼續開斷下一次的短路電流。這個參數又叫做運行短路分斷能力Ics。

注意它的操作過程：CLOSE（閉合）-OPEN（打開）-CLOSE（再閉合）-OPEN（再打開），也即有兩個CO。代表着可重複性的開斷短路電流。

在S200的參數表中，我們看到了如下參數：

額定短路（分斷）能力Icn：開斷短路電流的能力。

額定極限短路分斷能力Icu：也即開斷最大短路電流的能力，開斷後損壞，必須更換。

額定運行短路分斷能力Ics：也即可重複使用的開斷短路電流的能力，開斷後可繼續使用。

三、總結：

把這些電流參數用不等号連接起來，如下：

In<Icn<Ics<Icu<Icm

這個不等式如此重要，它是揭開MCB各個電流參數的一把鑰匙。

介電試驗電壓：

将斷路器中所有電子線路都拆除，隻剩下主回路部件。當MCB處于開斷狀态時，我們在它的各個導電部件對安裝底座的卡軌（接地體）之間、或者對導電部件與接地體之間施加試驗電壓。此試驗電壓代表着MCB絕緣體的絕緣能力。

我們看到，對于S200來說，介電試驗用2000V電壓測試一分鐘。有的時候，又把介電試驗稱為耐壓試驗。

污染等級3級。代表着這台MCB可以用在一般性工業污染條件下工作，并能确保絕緣性能。

MCB其實還有很多參數，限于篇幅，隻能介紹這幾個最主要參數。

歡迎大家加入我們的建築電氣設計交流群：310536733，與更多同行人士交流學習

掃描下面小程序，能領取更多優惠券哦！

點擊~了解更多~有視頻的精彩講解哦

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!