正常工作（使用）条件
一 断路器的结构
无论是万能式、塑料外壳式或是小型的断路器，断路器的本体的结构基本相同，所不同的是尺寸大小和零部件的形状。
（一）塑料外壳式的结构，由七个部分组成： 1 过载脱扣器 1）热动式
由发热元件与双金属元件组成。当有一定的过载电流流过发热元件，它发热，热量传递给双金属元件，使之受热膨胀、弯曲、推开锁扣，使四连杆的操作机构动作带动断路器跳闸（以上是傍热式，如果无发热元件，双金属元件直接通电发热是为直热式，双金属元件与发热元件串联通电发热为复合式）。 2）电磁式（又称液压式，俗称油杯脱扣器）
由铁心、衔铁、线圈、磁轭等组成，铁心置于油管内，铁心上有复位弹簧，油管内灌注硅油。油管外绕上线圈，衔铁上勾住一个反作用力弹簧。当发生过载时，铁心受电磁螺管力的作用，缓慢上升，经一定的延时后，铁心升到一定位置，吸合衔铁，在克服了衔铁上的反力弹簧力后，衔铁被完全吸下，衔铁脚推动断路器的牵引杆，使断路器跳闸。复位弹簧和硅油是起阻尼作用的，即起延时作用。电流越大，螺管力越大，铁心上移的速度越快，动作时间越短，这种过载保护的时间—电流呈反时限特性，即电流越大，动作时间越短。 2 短路脱扣器
它是一个电磁铁机构。大部分断路器的导电体直接通过电磁铁的铁心，有些结构是在铁心中绕过几匝，甚至几十匝。当负载短路时，短路电流与线圈匝数的乘积（安培匝，简称安匝数即磁势）足够大时，衔铁被铁心吸下使断路器脱扣。电磁式（液压式）脱扣器，当短路电流达一定值（如10倍In），此时铁心不需要位移上升，电磁螺管力就足以把上面的衔铁吸下，无延时，在小于0.1s时间，使断路器跳闸（因此，液压式是过载和短路共同使用一个脱扣器）。
3灭弧装置：灭弧装置的作用是吸引开断大电流（短路电流）时产生的电弧，使长弧被分割成短弧，通过灭弧栅片的冷却，使弧柱极大降温，去游离效果增大，电弧电压上升，最终熄灭电弧。
4触头：用来分合电路，遇线路或设备发生过载或短路时，触头被自动打开，动、静触头间产生的电弧被拉长，然后进入灭弧室，因此触头的触点要求具有导电性、耐电弧性、耐熔焊和耐磨性能良好的银合金材料制作。对于小型断路器，通常
使用银—氧化镉、银—氧化锌，对较大电流规格的，采用银—氧化锡、银—镍、银—石墨、银—钨、银—碳化钨等触点。 5 带自由脱扣的操作机构：
它的作用是：用手动来操作触头的合、分，在出现过载、短路时可自由脱扣（从四连杆变成五连杆机构），此时与手柄的操作无关。
6 外壳：使用聚酰胺（尼龙）玻璃丝增强压塑料（小型断路器）和聚酯玻璃丝增强压塑料压塑而成，用来装容其它零部件（导电件、保护元件、操作机构、灭弧装置等），有绝缘和机械强度要求。它应保证断路器操作时，不发生任何危险。 7接线端子：
大多数是用铜或黄铜材料制成（为了防腐蚀和提高导电率，降低温升，通常它们是镀银或镀锡的），用来作进出线的连接。 （二）万能式（框架式）的结构
万能式断路器的特点是有一个钢制框架（小容量的也有用塑料底板）。所有部件包括触头系统、灭弧室、自由脱扣机构、电动转动（电磁铁或电动机）机构、过电流脱扣器（过载和短路）或电子脱扣器、分励脱扣器、欠电压脱扣器、辅助开关（触头）、二次接线座等，都安装在框架内，导电部分加绝缘。这种断路器具有多种变化方式，如多种操作方式（手动、电动）、多种保护方式（过载、短路短延时、短路瞬动、单相接地故障、欠电压等等）、多种接线方式和用途以及不同数量的辅助触头等。其部件多数设计成可折卸式，便于安装和制造。 智能型万能式断路器的结构
主要由触头系统、灭弧室、手动操作机构、电动操作机构、智能型控制器（脱扣器）、速饱和互感器、空心互感器、二次接线座、分励脱扣器、欠电压脱扣器、安装板等组成（智能型控制器替代了过电流脱扣器）。 抽屉式还需增加一个抽屉座 （三）剩余电流动作断路器
一般是在塑料外壳式断路器上增加剩余电流保护部件。这个部件包括检测用的电流互感器和执行用的剩余电流脱扣器（也称漏电脱扣器）。
二 断路器的工作原理（以热—磁型，包括万能式断路器过载采用热继电器为例）
断路器用作合、分电路时，依靠扳动其手柄（或通过外部转动手柄）或采用电动机操作机构使动、静触头闭合。在正常情况下，触头能接通和分断额定电流；当出现过载（过负荷）时，双金属元件受热（或通过它的近旁的发热元件发热的传导、幅射或双金属元件与发热元件串联通电发热）产生变形、弯曲、碰、顶断路器的牵引杆（脱扣杆），使锁扣脱钩，断路器跳闸，如线路（或电动机）短路，则一定值的
短路电流会使过电流脱扣器（电磁铁）的动铁心（衔铁）被吸合，带动牵引杆使断路器分断。在线路出现欠电压、欠电压脱扣器在电压低于70%Ue（额定电压）时，其衔铁释放，触动牵引杆；要远距离控制断路器的跳闸，可采用分励脱扣器，分励脱扣器通电时，它的衔铁被吸合，使牵引杆逆时针运动，断路器断开。它们的工作原理如图2-1所示。
1 2 3 4 5
图2-1 图2-1中，1为操作机构中的弹簧、2为动静触头、3为操作机构中的锁扣、4为过载脱扣器（双金属元件或液压脱扣器）、5为欠电压脱扣器、分励脱扣器等等。 正常时，动、静触头闭合，当发生过载，双金属元件等使3顺时针转动，由牵引杆顶开锁扣，断路器在操作机构弹簧作用下，让动静触头断开。当发生短路或要远距离控制断路器跳闸，4中的电磁系统的衔铁被铁心吸下使锁扣脱钩，在发生欠电压时，衔铁释放，也顶开锁扣杆，以上的故障情况下，断路器的分断都是自由脱扣的。
在出现各种故障时，动、静触头打开，触头之间产生强烈的电弧。灭弧室内的铁质栅片被磁化，产生吸力，把电弧吸向灭弧室，将电弧分割成短弧。利用铁栅片对电弧的冷却，以提高电弧电阻和电弧电压，最终将电弧熄灭。 电子脱扣器的工作原理
电子脱扣器（又称半导体脱扣器）是由半导体保护装置和执行元件（电磁式脱扣器、电磁感应式脱扣器和永久磁铁的释放式脱扣器等）组合而成的。其方框图见图2-2。
电源 稳压 欠压延时 触发 执行元件
互感器 信号检测 信号比较 长延时 短延时 瞬时
图2-2
从图2-2可见，交流半导体脱扣器通常是由信号检测、信号比较、延时电路、触发电路、电源等组成。用电流互感器进行信号检测，它实质是一种电流—电压变换器。将初级的大电流变换成很低的输出电压供给其它环节。要求它的输出电压能够如实地反映输入（主电路）电流变化的规律以提高动作的准确性。为此，在规定的过载倍数（过载电流和短路电流）范围内，互感器的输入电流与输出电压之间应成正比关系，也就是线性关系。要实现这点，通常互感器使用高级冷轧硅钢片或是高导磁的铁镍软磁合金即坡莫合金制造。信号取出后，经桥式整流电路和阻容滤波电路，变换成直流电压，再经电阻分压，输入信号比较环节—用硅稳压管或单结晶体管（双基极管）实现信号比较。当信号电压超过稳压管的击穿电压或双基极管的峰点电压时，它们便导通，且有信号输出。延时电路是RC积分电路，借控制电容器的充电时间获取所需的延时时间。触发环节采用斯密特触发器以触发晶闸管，使之导通。延时电路和触发器均由一电源变压器供电。为保证在主电路发生短路以致电压降低时，各环节仍能正常工作，采用了大容量的滤波电容。当触发器导通后，将使电磁式脱扣器或电磁感应式脱扣器的衔铁吸合，或使导电电流因极性不同，减弱永久磁铁的磁通，让脱扣器上的衔铁释放，最终使牵引杆运动，断路器跳闸。 智能型脱扣器（适用于智能型万能式断路器）
智能型的智能控制器（脱扣器）原理方框图见图2-3。
3 磁通变换器 驱动电路 RS-485串口 3/4 I2C 空心 电流采样 模 外扩E2PROM 互感器 及程控放大 拟 开 3 CPU 电压采样 多 关 I/D 及放大 路 LED显示电路 选通控制 环境温度采样 键盘及编码器
速饱和 自生电源电路 +24V 辅助继电器 互感器 +12V +5V 辅助电源
图2-3 智能控制器由电源电路（包括自生电源、辅助电源）、电流检测及可编程放大器、电压采样及放大（加滤波）、CPU、显示电路和键盘及编码器、脱扣驱动机构、磁通变换器、空心互感器、速饱和互感器等部分组成。其工作原理是：
由三相各装设一台的速饱和互感器并联给各部件提供能源（工作电源）。电源电压有+5V、+12V和+24V，分别供应CPU、电流、电压采样及脱扣驱动机构。 由三个空心互感器的副边作电流取样及程控放大，然后输入模拟多路开关，由变压器（每相一个）进行电压采样、放大、滤波、然后输入模拟多路开关。电流和电压每0.5s检测一次。
由键盘及编码器，预先设置过载、短路短延时、短路瞬动和单相接地故障的电流值和动作时间，并将这些数值输给CPU（中央处理器）。
当线路发生各种故障时，如故障达到或超过键盘或编码器设定值时，通过选通控制输入多路开关，然后输出给CPU，CPU经过运算后，输向驱动电路，再输入磁通变换器。磁通变换器实际上是一个单向极化继电器，衔铁（其后联接一个推动杆）正常情况时，被铁心上的永久磁铁产生的恒向磁通所吸引。驱动电路输出的直流电流产生的磁通极性与永久磁铁的磁通相反，就抵消铁心对衔铁的吸力，衔铁释放，其推动杆脱开断路器四连杆上的锁扣，断路器跳闸，切断电路。CPU还连接外圹E2P ROM（储存器将各种信息—故障电流、动作时间等储存起来）、LED（数码管）、显示电路（显示各相运行电流、电压、故障电流等）、辅助继电器（断路器的二次接线座中的辅助继电器）以及通信接口—RS-485串口。
当电源被切断时，为了保存信号，同时为了在主回路未通电时，对断路器进行试验，就设置了交流220V的辅助电源。
剩余电流动作断路器的工作原理见“断路器用于漏电（触电）的保护”章。
三 断路器的分类
（一）使用类别
按照IEC947-2《低压开关设备和控制设备 第二部分 断路器》使用类别中规定：“在短路情况下，断路器无明确指明用作串联在负载侧另一短路保护装置的选择性保护，即在短路情况下，选择性保护无人为的短延时，因而不要求额定短时耐受电流”。这就是A类断路器。此种断路器只有过载长延时、短路瞬动、而无短路短延时保护特性。属于A类的是绝大部分的塑料外壳式断路器，而一部分的万能式断路器（如采用热继电器和电磁铁作过载、短路保护）也属于A类。A类断路器无法实现全额定保护方式的选样性保护。
“在短路情况下，断路器明确在作串联在负载铡的另一短路保护装置的选择性保护，即在短路情况下，选择性保护有人为短延时（可调节），这类断路器具有要求的额定短时耐受电流”。这就是B类断路器。万能式断路器，如DW15、ME、AH、DW45等，使用电子脱扣器和智能控制器（脱扣器）者都属于B类。它们有三段保护，即过载长延时、短路短延时和短路瞬动。
所谓选样性保护，是指下级负载发生短路故障时，下级的断路器瞬动，而此故障短路电流也要流向上一级线路，如果上一级断路器没有短路短延时，则在下级发
生故障的一瞬间，会与下级断路器一起跳闸，造成大面积的停电（即同属上级线路的其它未发生故障的支路，因为上级断路器跳闸而失电）。如果上一级断路器设置短路短延时，当下级的断路器跳闸（通常它的分断时间在0.02s之内）上级断路器的短路动作时间只要有0.1s（为0.02s的5倍）的延时，则可确保下级断路器分断时间内，上级断路器保持不动。 （二）按安装方式分： 1 固定式； 2 抽屉式。 （三）按用途分： 1 配电保护； 2 电动机保护； 3家用和类似用途； 4 剩余电流保护 （四）按接线方式分： 1 板前接线； 2 板后接线； 3 插入式接线；
4 抽出式（抽屉式）接线。 （五）按极数分：
1 单极； 2 二极； 3 三极； 4 四极。
（六）按操作方式分：
1 手动（手柄或外部转动手柄）； 2 电动操作
（七）按脱扣器型式分：
1 仅有瞬时动作脱扣器（电磁脱扣器）； 2 热动+电磁脱扣器（复式）； 3 全电磁型脱扣器（液压式）。 四
断路器的正常使用条件和安装条件
断路器的正常使用条件和安装条件如下：
（一）周围空气温度的上限不超过+40℃，下限不低于-5℃，24小时的平均值不超过+35℃（小型断路器和特殊场所用断路器的周围空气温度另章介绍）；
（二）安装地点的海拔不超过2000m；
（三）大气的相对湿度在周围空气温度为+40℃时不超过50%，在较低的温度下，可以有较高的湿度，最湿月的平均最大相对湿度为90%，同时该月的平均最低温度为25℃，并考虑产品表面因温度变化发生的凝露； （四）无明显的颠簸、冲击和振动的地方；
（五）无介质爆炸危险，且介质中足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体和导电尘埃的地方；
（六）无雨雪侵袭的地方； （七）污染等级：3；
（八）安装类别：Ⅲ（配电水平级）或Ⅵ(电源水平级)； （九）安装条件：
基本安装方式为垂直安装。其它安装方式见各具体产品的样本或使用说明书。 注：超过上述使用条件的断路器，由用户与制造厂协商解决。
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