交流断路器和直流断路器有什么区别?

直流断路器和交流断路器适用于不同类型的电流。直流断路器,顾名思义,用于保护以直流电运行的电气设备。直流电和交流电之间的主要区别在于,在直流电中,电压输出是恒定的,而在交流电中,它每秒循环数次。直流电产生随时间具有恒定值的电压输出,而交流电每秒在正电压和负电压之间循环多次。每个国家都对交流电的每秒周期数进行了标准化,大多数情况下为 60 赫兹或 50 赫兹。电网通常提供交流电,而专门的工业或基于电池的应用倾向于使用直流电。下图说明了交流电压电源和直流电压电源之间的行为差​​异:

 

交流电压电源和直流电压电源之间的行为差​​异

 

每种电源都适用于不同类型的应用:交流电是发电、长距离电力传输和大功率电机设备运行的理想选择;而在使用电池、太阳能装置或更容易用直流电控制的精密机械时,直流电更实用。照明用途非常广泛,有时同一灯的不同版本可用于直流电和交流电。直流断路器经常用于以下应用:

1. 电池供电的电路,例如在带有太阳能电池板的家庭中发现的电路。在没有电网的农村地区的家庭中也可以找到电池供电的电路。
2. 车辆的电气部件,存在于燃气汽车和电动汽车中。每辆汽车都有一个带直流断路器的保险丝盒。
3. 电动汽车充电站。
4. 不间断电源 (UPS) 系统,通常使用电池。即使 UPS 为交流设备供电,它也必须将能量以直流电的形式存储在电池组中。
5. 光伏太阳能电池板装置、控制系统和电池组。
6. 直流电动机。
7. 某些类型的电弧焊机。
8. 高效 LED 灯。

中断交流电和直流电时的一个非常重要的区别是直流断路器的灭弧点更高。在电压连续的直流电中,电弧是恒定的并且更耐中断。出于这个原因,直流断路器必须包括额外的灭弧措施:它们通常具有延长和消散电弧的机制,以简化中断。在交流断路器中,电弧中断更简单,因为电流是交流的,并且在更容易中断的每个周期中都有零值。

 

直流断路器如何工作?

直流断路器的工作原理与交流断路器中的热保护和磁保护原理相同:

当电流高于额定值时,热保护使直流断路器跳闸。这种保护机制基于加热、膨胀和使断路器跳闸的双金属触点。随着电流变大,热保护工作得更快,因为产生更多热量来扩展和打开电触点。直流断路器中的热保护可防止过载电流,该电流仅略大于正常工作电流。

当存在高故障电流时,磁保护会使直流断路器跳闸,并且响应始终是瞬时的。与交流断路器一样,直流断路器具有代表可中断的最大故障电流的额定分断能力。直流断路器的一个重要考虑因素是被中断的电流是恒定的,因此断路器必须进一步打开电触点以中断故障电流。直流断路器中的磁保护可防止短路和故障,这远远大于过载。

由于交流和直流的保护机制实际上是相同的,因此某些型号的断路器设计为可在任何一种电流下工作。但是,验证电源和断路器的电流类型是否相同始终非常重要。如果安装错误类型的断路器,将无法有效保护装置,并可能发生触电事故!

另一个重要的考虑因素是连接直流断路器和被保护电气设备的电线必须具有足够的额定电流。即使正确选择了直流断路器,尺寸过小的电缆也可能过热、熔化其绝缘层并导致电气故障。

与交流断路器一样,直流断路器也有微型版和塑壳版:

微型直流断路器通常工作电流低于 100A,分为 B 型(3-5 倍额定电流脱扣)、C 型(5-10 倍额定电流脱扣)和 D 型(10-20 倍脱扣)倍额定电流)。
塑壳断路器更大,通常具有可调节的保护设置。

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