MCB（小型断路器）——结构、工作、类型和应用

什么是MCB（微型断路器）——结构、操作、类型和 应用

微型断路器 (MCB) 简介

所有熔断器都需要更换为MCB“微型断路器”，以便在过去完成工作时获得更好的安全性和控制。与保险丝不同的是，MCB 是一个自动开关，当电路中流过过大电流时它会打开，一旦电路恢复正常，它就可以重新闭合，而无需任何手动更换。

在大多数电路中，MCB 主要用作熔断器开关的替代品。如今，各种类型的微型断路器已经在使用，其分断能力为 10KA 至 16 KA，在家庭、商业和工业应用的各个领域作为可靠的保护手段。

什么是微型断路器 (MCB)？

一个MCB或微型断路器 是一种在模制绝缘材料中包含完整外壳的电磁设备。 MCB 的主要功能是切换电路，即当通过它的电流 (MCB) 超过设置的值时，自动打开电路（已连接到它）。如有必要，可以像普通开关一样手动打开和关闭。

MCB 是延时脱扣装置，过电流大小控制动作时间。这意味着，只要过载存在足够长的时间以对受保护的电路造成危险，它们就会运行。

因此，MCB 不会对开关浪涌和电机启动电流等瞬态负载做出响应。一般来说，这些设计在短路故障时的运行时间小于 2.5 毫秒，在过载的情况下运行时间为 2 秒到 2 分钟（取决于电流水平）。

MCB的典型外观如图所示。微型断路器制造成不同的极版本，例如具有不同故障电流水平的单极、双极、三极和四极结构。

大多数情况下，MCB 被链接以提供两极和三极版本，这样一条线路中的故障将破坏整个电路，从而提供完整的电路隔离。此功能将有助于三相电机保护中的单相。

直流电源额定电压为 220V，交流电源（单相和三相）额定电压为 240/415，具有不同的短路电流容量。通常，单相设备的负载电流范围高达 100 A。一些 MCB 具有调节其跳闸电流容量的功能，而一些设备则针对某些负载电流和短路额定值进行了固定。

MCB 用于执行许多功能，例如本地控制开关、故障隔离开关以及安装或特定设备或电器的过载保护装置。

MCB的构造

MCB 在模制绝缘材料中体现了一个完整的外壳。这提供了机械强度高且绝缘的外壳。

开关系统由一个固定触点和一个移动触点组成，进线和出线连接到该触点。金属或载流部件由电解铜或银合金制成，具体取决于断路器的额定值。

由于在过载或短路情况下触点分离，形成电弧。所有现代 MCB 都设计用于处理电弧中断过程，其中电弧能量提取和冷却由金属分弧板提供。

这些板由绝缘材料固定在适当的位置。此外，还提供了电弧流道，以强制在主触点之间产生电弧。

操作机构由磁脱扣和热脱扣两种布置组成。

磁脱扣装置本质上由一个复合磁系统组成，该系统具有一个弹簧加载缓冲器和一个硅流体中的磁芯，以及一个正常的磁脱扣器。脱扣装置中的载流线圈使芯块顶着弹簧向固定极片移动。因此，当线圈产生足够的磁场时，脱扣杆上就会产生磁拉力。

在短路或重载的情况下，线圈（螺线管）产生的强磁场足以吸引脱扣杆的衔铁，而与塞入的位置无关缓冲器。

热脱扣装置由双金属片组成，加热线圈缠绕在其周围，根据电流的流动产生热量。

加热器设计可以是直接的，即电流通过影响部分电路的双金属条，也可以是间接的，其中载流导体线圈缠绕在双金属条上。在某些过载情况下，双金属片的偏转会激活跳闸机制。

双金属条由两种不同的金属组成，通常是黄铜和钢。这些金属沿其长度进行铆接和焊接。它们的设计使得它们不会将带材加热到正常电流的跳闸点，但如果电流增加到超过额定值，则带材会变热、弯曲并使闩锁跳闸。选择双金属片以在某些过载情况下提供特定的时间延迟。

MCB的工作与操作

正常工作情况下，MCB作为开关（手动）操作，使电路ON或OFF。在过载或短路情况下，自动动作或跳闸，使负载电路发生电流中断。

此行程的视觉指示可以通过操作旋钮自动移动到OFF位置来观察。正如我们在 MCB 构造中所见，这种自动操作 MCB 可以通过两种方式获得；这些是磁脱扣和热脱扣。

在过载情况下，通过双金属片的电流会导致其温度升高。双金属本身产生的热量足以引起由于金属的热膨胀而产生的变形。这种偏转进一步释放了跳闸闩锁，因此触点分离。

在一些 MCB 中，线圈产生的磁场会导致它在双金属片上产生拉力，这样偏转就会激活跳闸机制。

在短路或重载情况下，磁脱扣装置应运而生。在正常工作条件下，由于线圈产生的磁场不足以吸引闩锁，因此弹头通过轻弹簧保持在一个位置。

当有故障电流流动时，线圈产生的磁场足以克服将塞子保持在适当位置的弹簧力。因此，弹头移动，然后启动跳闸机构。

大多数微型断路器都结合了磁脱扣机制和热脱扣机制。在磁脱扣和热脱扣操作中，当触点开始分离时会形成电弧。然后通过电弧流道将该电弧强制进入分弧板。

这些隔弧板也称为灭弧槽，其中电弧形成一系列电弧，同时提取能量并将其冷却。因此这种布置实现了灭弧。

微型断路器 (MCB) 的类型

断路器的种类很多，而MCB根据其瞬时跳闸电流分为三大类。他们是

1. B 型 MCB
2. C 型 MCB
3. D 型 MCB

B型MCB

这种类型的 MCB 会以其额定电流的三到五倍的速度立即跳闸。这些通常用于开关浪涌非常小的电阻或小电感负载。因此，这些适用于住宅或轻型商业设施。

C型MCB

这种类型的 MCB 会以 5 到 10 倍额定电流的速率立即跳闸。这些通常用于开关浪涌较高的高电感负载，例如小型电动机和荧光灯。

在这种情况下，首选 C 型 MCB 来处理更高的短路电流值。因此，它们适用于高电感商业和工业装置。

D型MCB

这种微型断路器会以额定电流的十到二十五倍的速度立即跳闸。这些通常用于非常高的电感负载，其中高浪涌电流非常频繁。

这些适用于特定的工业和商业应用。此类应用的常见示例包括 X 射线机、UPS 系统、工业焊接设备、大型绕组电机等。

以上三种MCB可在十分之一秒内提供保护。这些 MCB 的最小和最大跳闸电流在下表中给出，其中“Ir”是 MCB 的额定电流。

MCB还可以按极数分类，如单极、双极、三极、四极MCB。

如何为不同的负载选择合适的MCB？

为特定应用选择特定的 MCB 是一项谨慎的任务，以确保可靠地防止过载和短路。如果不按电路要求选择，有可能导致频繁的误跳闸。

在详细介绍之前，我们必须了解 MCB、MCCB、ELCB 和 RCB、RCD 或 RCCB 断路器之间的区别，以及如何阅读印在上面的 MCB 铭牌数据。

如果尺寸过小（MCB 额定电流小于标称负载电流），MCB 会导致频繁跳闸并中断其所连接负载的电流，因为 MCB 标称电流小于负载的标称电流值。

同理，如果尺寸过大（MCB额定值大于额定负载电流），其所连接的负载将无法得到有效保护。在这种情况下，即使负载过流，MCB 也不会跳闸。

以下是为特定应用选择合适的 MCB 时要考虑的三个因素。

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1.断路器的额定额定值

这是MCB的额定电流额定值。该值必须低于布线系统的载流能力，并大于或等于布线系统的最大满载电流。通常，此额定值应使其能够处理 125% 的连续负载加上非连续负载额定值。通常这可以表示为

系统最大满载电流 ≤ MCB 电流额定值 ≤ 电缆等级

2。 kA 额定值或分断能力

这个等级是指MCB在短路情况下可以跳闸或中断电路的能力。它以千安 (KA) 表示。此额定值不得低于预期短路电流。

预期短路电流是短路条件下电路中存在的最大电流。在住宅安装中，6KA MCB 就足够了，而对于商业和轻工业应用，则需要 10 KA 或以上额定 MCB。详细了解为什么断路器容量以 MVA 为单位，现在以 kA 和 kV 为单位？

3.微型断路器类型

特定应用所需的 MCB 类型由运行特性决定，因此需要各种额定电流来瞬时运行负载。我们已经在上面提到了针对不同应用的各种类型的 MCB。

MCB（微型断路器）的应用

由于主要功能和应用已经在上面的陈述中描述过，非常基本的MCB的使用 是用于在以下情况下保护电路（接线、连接的负载和设备等）：

• 短路
• 过电流
• 过载