什么是电子式断路器

睿析仪器

一、电子式断路器的核心结构

• 电流/电压检测模块
  • 电流互感器（CT）：将主电路的大电流按比例转换为小电流（如5A或1A），供后续电路处理。
  • 电压传感器：监测线路电压，用于过压/欠压保护或功率计算。
  • 罗氏线圈（Rogowski Coil）：高频电流检测场景（如短路瞬态保护），响应速度更快。
    
• 信号处理与控制单元
  • 模拟前端（AFE）：对检测信号进行滤波、放大、整流，转换为数字信号。
  • 微处理器（MCU）：核心控制单元，运行保护算法（如反时限过载保护、短路瞬时保护）、存储参数、通信处理。
  • 存储器（EEPROM/Flash）：保存设定参数、故障记录、事件日志。
    
• 脱扣执行机构
  • 电磁铁：接收MCU指令，快速拉动脱扣杆断开电路。
  • 永磁机构：部分型号采用永磁保持，减少能耗并提高可靠性。
  • 电子开关（如MOSFET/IGBT）：小电流场景下直接通过电子器件切断电路（如直流断路器）。
    
• 辅助功能模块
  • 显示与操作界面：LCD/LED显示电流、电压、故障类型，按键设置参数。
  • 通信接口：RS485、Modbus、CAN、以太网等，支持远程监控与集群管理。
  • 能量管理单元：监测电能质量（如谐波、功率因数），优化用电效率。
    
  
  

二、工作原理分步解析1. 实时监测阶段

• 电流/电压采样：CT或罗氏线圈将主电路电流转换为小信号，电压传感器直接采集电压值。
• 信号调理：AFE电路对采样信号进行抗混叠滤波、增益调整，消除噪声干扰。
• 模数转换（ADC）：将模拟信号转换为数字信号，供MCU处理。
  

2. 故障判断与保护动作

• 过载保护：
  • MCU运行反时限算法（如I²t特性），根据电流大小和持续时间计算热量积累。
  • 当热量超过阈值时，触发脱扣信号（如1.2倍额定电流下10秒脱扣）。
    
• 短路保护：
  • 检测到电流突增（如10倍额定电流以上），MCU立即输出脱扣信号（响应时间<10ms）。
    
• 漏电保护：
  • 通过零序电流互感器检测剩余电流，当漏电流超过设定值（如30mA）时脱扣。
    
• 过压/欠压保护：
  • 监测电压有效值，超出设定范围（如过压253V、欠压187V）时断开电路。
    
  
  

3. 执行与反馈

• 脱扣执行：MCU驱动电磁铁或永磁机构，机械断开触点或通过电子开关切断电流。
• 状态反馈：通过辅助触点或通信接口上报脱扣原因（如“过载脱扣”“短路脱扣”）。
• 自检与复位：部分型号具备自动重合闸功能，故障排除后自动恢复供电。