什么是電子式斷路器

睿析儀器

一、電子式斷路器的核心結構

• 電流/電壓檢測模塊
  • 電流互感器（CT）：將主電路的大電流按比例轉換為小電流（如5A或1A），供后續電路處理。
  • 電壓傳感器：監測線路電壓，用于過壓/欠壓保護或功率計算。
  • 羅氏線圈（Rogowski Coil）：高頻電流檢測場景（如短路瞬態保護），響應速度更快。
    
• 信號處理與控制單元
  • 模擬前端（AFE）：對檢測信號進行濾波、放大、整流，轉換為數字信號。
  • 微處理器（MCU）：核心控制單元，運行保護算法（如反時限過載保護、短路瞬時保護）、存儲參數、通信處理。
  • 存儲器（EEPROM/Flash）：保存設定參數、故障記錄、事件日志。
    
• 脫扣執行機構
  • 電磁鐵：接收MCU指令，快速拉動脫扣桿斷開電路。
  • 永磁機構：部分型號采用永磁保持，減少能耗并提高可靠性。
  • 電子開關（如MOSFET/IGBT）：小電流場景下直接通過電子器件切斷電路（如直流斷路器）。
    
• 輔助功能模塊
  • 顯示與操作界面：LCD/LED顯示電流、電壓、故障類型，按鍵設置參數。
  • 通信接口：RS485、Modbus、CAN、以太網等，支持遠程監控與集群管理。
  • 能量管理單元：監測電能質量（如諧波、功率因數），優化用電效率。
    
  
  

二、工作原理分步解析1. 實時監測階段

• 電流/電壓采樣：CT或羅氏線圈將主電路電流轉換為小信號，電壓傳感器直接采集電壓值。
• 信號調理：AFE電路對采樣信號進行抗混疊濾波、增益調整，消除噪聲干擾。
• 模數轉換（ADC）：將模擬信號轉換為數字信號，供MCU處理。
  

2. 故障判斷與保護動作

• 過載保護：
  • MCU運行反時限算法（如I2t特性），根據電流大小和持續時間計算熱量積累。
  • 當熱量超過閾值時，觸發脫扣信號（如1.2倍額定電流下10秒脫扣）。
    
• 短路保護：
  • 檢測到電流突增（如10倍額定電流以上），MCU立即輸出脫扣信號（響應時間<10ms）。
    
• 漏電保護：
  • 通過零序電流互感器檢測剩余電流，當漏電流超過設定值（如30mA）時脫扣。
    
• 過壓/欠壓保護：
  • 監測電壓有效值，超出設定范圍（如過壓253V、欠壓187V）時斷開電路。
    
  
  

3. 執行與反饋

• 脫扣執行：MCU驅動電磁鐵或永磁機構，機械斷開觸點或通過電子開關切斷電流。
• 狀態反饋：通過輔助觸點或通信接口上報脫扣原因（如“過載脫扣”“短路脫扣”）。
• 自檢與復位：部分型號具備自動重合閘功能，故障排除后自動恢復供電。