断路器的工作原理

经过:汤姆哈里斯|

断路器是一个非常简单的解决方案,适用于每个家庭bankphotos / Getty Images

断路器是现代世界中绝对基本的设备,以及您家中最重要的安全机制之一。欧宝平台代理每当建筑物中的电线有太多的电流流过它时,这些简单的机器会削减电源,直到有人可以解决问题。没有断路器(或替代方案,保险丝),家庭用电是不切实际的,因为简单的布线问题和设备故障可能导致火灾和其他混乱。

在本文中,我们会发现如何在电流水平过高时监控电流以及它们如何切断电源。正如我们所看到的那样,断路器是一个难以置信的简单解决方案,以潜在致命的问题。

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要了解断路器,它有助于了解家用电力如何运作。

由三个主要属性定义:

  • 电压
  • 当前的
  • 抵抗性

电压是具有电荷移动的“压力”。当前的是电荷的“流量”——电荷通过导体的速率,在任何特定点测量。指挥提供了一定数量的电阻这取决于导体的组成和大小。

电压,电流和电阻都是相互关联的 - 如果没有改变另一个,你就无法改变一个。电流等于电压除以电阻(通常写入我= v / r)。这很直观:如果你增加工作在电荷上的压力或减少电阻,更多的电荷将流动。如果降低压力或增加阻力,流动的电荷就会减少。要了解更多信息,请登录电是如何工作的

那么,这一切是如何在你的家里结合起来的呢?让我们找出答案。

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断路器:在您家的工作

配电电网从电厂提供电力到您家的电力。在您的房屋内部,电荷在大电路中移动,该电荷由许多较小的电路组成。电路的一端,热丝,通往发电厂。另一端,叫中性线, 导致地面。因为热线连接到高能量源,并且中性线连接到电中性源(地球),但只要电路关闭,电荷电荷就会有电压。欧宝平台代理据说电流是交流电,因为它迅速改变方向。(看配电网格如何工作为更多的信息。)

输配电网络以一致的电压(在美国是120伏和240伏)输送电力,但每户家庭的电阻(也就是电流)是不同的。所有的不同灯泡而电器提供一定的电阻,也称为欧宝平台代理加载。这种阻力是使设备工作的原因。例如,灯泡在内部具有灯丝,其对流动充电非常耐抗性。电荷必须努力工作,沿着灯丝加热,导致它发光。

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在建筑布线时,热线和中性线从不直接接触。通过电路运行的电荷始终通过设备,充当电阻。以这种方式,电器中的电阻限制了电荷可以流过电路的电荷(具有恒定电压和恒定电阻,电流也必须是恒定的)。器具旨在为安全目的保持相对较低水平的电流。在特定时间流过电路的电荷太多会将设备的电线和建筑物的布线加热到不安全的水平,可能导致火灾。

这使得电力系统在大多数时候都能平稳运行。但偶尔,会有东西把发热的电线直接连接到零线或其他地线上。例如,风扇欧宝平台代理发动机可能会过热和熔化,融合热和中性线。或者有人可能把钉子带到墙上欧宝平台代理不小心刺穿了一根电线。当热导线直接连接到地面时,电路中的电阻最小,因此电压推动大量电荷通过导线。如果这种情况继续下去,电线就会过热并引发火灾。

每当电流跳跃高于安全水平时,断路器的工作就是切断电路。在以下部分中,我们会发现它是如何实现的。

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断路器设计:基本

最简单的电路保护装置是保险丝。保险丝就是一根装在外壳里的细电线,插入电路中。当电路闭合时,所有的电荷都流过熔断线——熔断线的欧宝平台代理电流与电路中其他点的电流相同。保险丝被设计成瓦解当它高于一定水平 - 如果电流爬得太高,则会燃烧电线。在过电流可能损坏建筑接线之前,破坏保险丝打开电路。

保险丝的问题是他们只工作一次。每次吹熔丝时,您都必须用新的替换它。断路器与熔断器相同的是 - 它一旦电流爬到不安全的水平就会打开一个电路 - 但是您可以在又一遍地使用它。

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断路器的基本组成是一个简单的转变,连接到双金属条或一个电磁铁。下图显示了典型的电磁铁设计。

电路中的热线连接到开关的两端。当开关被翻转到接通位置时,电气可以通过电磁铁流过底部端子,直到移动触点,穿过静止接触和向上端子。欧宝平台代理

电力磁化电磁铁(见电磁铁的工作原理找出原因。增加电流促进了电磁铁的磁力,并且电流降低降低了磁性。欧宝平台代理当电流跳到不安全的水平时,电磁铁足够坚固,以向下拉出连接到开关连杆的金属杆。整个连杆换档,倾斜移动接触远离静止接触以打破电路。电力关闭。

此内容在此设备上不兼容。

单击断路器以释放交换机。

一种双金属片设计工作的原理是一样的,只是大电流使薄条弯曲来移动连杆,而不是激活电磁铁。一些断路器使用爆炸性费用扔开关。当电流升高到一定水平时,它会点燃爆炸性材料,该材料驱动活塞以打开开关。

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破碎机设计:高级

更先进的断路器使用电子组件 (半导体设备)监控电流水平而不是简单的电气设备。这些元素更精确,它们更快地关闭了电路,但它们也很贵。欧宝平台代理因此,大多数房屋仍然使用传统的电路断路器。

较新的断路器设备之一是接地故障断路器, 或者GFCI.。这些复杂的断路器旨在保护人们免受电击,而不是防止损坏建筑的布线。GFCI不断监控电路中性线和热线中的电流。当一切正常工作时,两条电线中的电流应完全相同。一旦热线直接连接到地面(如果有人不小心地接触热线),则电流水平在热线中浪涌,但不在中性线上。GFCI一旦发生这种情况,请尽快打破电路。由于它不必等待电流爬到不安全的水平,因此GFCI比传统断路器更快地反应。

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房子里所有的电线都穿过中央断路器控制板(或保险丝盒面板),通常放在地下室或壁橱里。一个典型的中央面板包括大约12个断路器开关,这些开关通向房子里的各种电路。一个电路可能包括客厅里所有的插座,另一个可能包括楼下所有的照明。欧宝平台代理较大的电器,如中央电器空调系统或A.冰箱欧宝平台代理,通常在自己的电路上。

有关断路器和其他电气系统的更多信息,请查看下一页上的链接。

最初发布:2002年5月9日

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断路器常见问题解答

断路器的类型是什么?
三种主要类型的断路器是标准的,GFCI和AFCI -它们都有不同的放大器容量,并在家里不同的部位工作。欧宝平台代理标准的断路器有单极或双极两种。
更换断路器面板的成本是多少?
根据家庭指南在美国,更换断路器盒的平均成本是1475美元。一个低放大器的子面板成本高达1000美元,一个200放大器的面板升级成本高欧宝平台代理达2500美元,而一个400放大器的面板成本高达4000美元。当然,价格会有所不同,所以联系一个电工为你的房子准确的报价。
什么是断路器?
断路器本质上是可复位的保险丝,它是自动操作的电气开关,当电流超过安全水平时就会切断电路,避免过热、熔化和潜在的火灾。欧宝平台代理
断路器是否需要与面板相同的品牌?
在许多情况下,一个品牌的断路器可以适合另一个品牌的面板,但这并不意味着你应该互换使用它们。在你的断路器面板上安装正确品牌的断路器。更换一个品牌的断路器与另一个品牌的可能是危险的,并可能使您的断路器或面板保修无效。
保险丝和断路器哪个更好?
两者都有与他们相关的利弊。保险丝通常更具成本效益,并且被认为更可靠,因为它确实具有任何活动部件。欧宝平台代理另一方面,一个断路器在每个过载后不必更换,并且更容易安全地处理。虽然它非常不可能,但已经发生了干扰并且无法切断电路的情况。