電流脫扣器是什麼
關於過電流脫扣器是什麼、過電流脫扣器原理和結構介紹如下：
斷路器是我們比較了解的一個器件，它大規模的應用在低壓配電系統當中，是一個用來保護電器元件。當在低壓配電系統的設計當中，斷路器的選擇性是我們要去就行注意的一點，對斷路器過流脫扣器額定電流進行選擇和整定，確保充分發揮過電流脫扣器的作用；當環境溫度大於或小於校準溫度值時，應根據製造商提供的溫度與載流能力修正係數來調整低壓斷路器的額定電流值。
標明過電流脫扣器的電流有以下幾個參數：
1、脫扣器額定電流1n，指脫扣器能長期通過的最大電流。
2、長延時過載脫扣器動作電流整定值Ir，固定式脫扣器其1r=In，可調式脫扣器其Ir為脫扣器額定電流1n的倍數，如1r=0.4～1×1n。
3、短延時電磁脫扣器動作電流整定值Im，為過載脫扣器動作電流整定值Ir的倍數，倍數固定或可調，如Im=2～10×Ir。對不可調式可在其中選擇一適當的整定值。
4、瞬時電磁脫扣器動作電流額定值Im′，為脫扣器額定電流In的倍數，倍數固定或可調，如Im′=1.5～11×In。
斷路器的自由脫扣和跳躍現象
解答什麼是斷路器自由脫扣/什麼是斷路器跳躍現象
自由脫扣
斷路器在合閘過程中的任何時刻，若保護動作接通跳閘迴路，斷路器能可靠地斷開，這就叫自由脫扣。帶有自由脫扣的斷路器，可以保證斷路器合於短路故障時，能迅速斷開，避免擴大事故範圍。對於真空斷路器來說，其操動機構在合閘過程中接到分閘命令時，斷路器機構將不再執行合閘命令而立即分閘，這樣就避免了跳躍。從而確保了安全。
那麼為什麼自由脫扣對於真空斷路器來說如此重要，以至於被認為是一定要帶有的功能呢？事實上如恰面所講，是為了避免跳躍現象。下面就來介紹跳躍現象。
跳躍現象
真空斷路器在合閘短有預伏短路故障的線路時，一旦觸頭間電擊穿形成短路電流後，繼電保護裝置便動作發出分閘命令，使斷路器分閘。此時，如果合閘命令尚未來得及解除，則斷路器在合閘輔 助斷路器接通後就會再次自動合閘，這種連續的多次合、分閘現象就叫作跳躍現象。這一現象會使得觸頭嚴重燒傷，還有可能引起真空斷路器的爆炸，從而引發事故。
所以配有自由脫扣功能是很有必要的。在具體現實中，真空斷路器操動機構的防跳躍和自由脫扣：在關合過程中，如電路發生故障時，操動機構應使斷路器自行分閘，即使合閘命令未解除，真空斷路器也不能再度合閘，以避免無謂地多次分、合故障電流。從而避免隱患，確保安全。
低壓斷路器脫扣器的選擇與整定
（1）低壓斷路器過流脫扣器額定電流的選擇
低壓斷路器過流脫扣器的額定電流IN.OR不小於線路的計算電流I30，即IN.OR≥I30.
（2）低壓斷路器過流脫扣器動作電流的整定
瞬時過電流脫扣器動作電流的整定。低壓斷路器所保護的對象中，有某些電器設備，這些電器設備在啟動過程中，會在短時間內產生數倍於其額定電流的高峰值電流，從而使低壓斷路器在短時間內承受較大的尖峰電流。瞬時過電流脫扣器的動作電流lop（o）必須躲過線路的尖峰電流IPK，即Iop（o）≥Krel稩PK式中Krel為可靠係數。在選用斷路器時，應注意使低壓斷路器的瞬時過電流脫扣器的整定電流躲過尖峰電流，以免引起低壓斷路器的誤動作；
短延時過流脫扣器動作電流和動作時間的整定。短延時過流脫扣器的動作電流lop（s），也應躲過線路的尖峰電流IPK，即IOP（S）≥Krel稩PK，式中KERL為可靠係數。短延時過流脫扣器的動作時間一般分0.2S、0.4S和0.6S三種，按前後保護裝置的保護選擇性來確定，應使前一級保護的動作時間比後一級保護的動作時間長一個時間級差；
長延時過流脫扣器動作電流和動作時間的整定。長延時過流脫扣器主要是用來保護過負荷，因此其動作電流Iop（1）只需要躲過線路的最大負荷電流即計算電流I30，即Iop（1）≥KREL稩30式中KREL為可靠係數。長延時過流脫扣器的動作時間應躲過允許短時過負荷的持續時間，以免引起低壓斷路器的誤動作；
過流脫扣器的動作電流與被保護線路的配合要求。為了不致線路因出現過負荷或短路引起絕緣線纜過熱受損甚至失火，而其低壓斷路器不跳閘事故的發生，低壓斷路器過流脫扣器的動作電流lOP應符合公式的要求，lOP≤KOL稩al，失中Ial絕緣線纜的允許載流量；Kol一絕緣線纜的允許短時過負荷係數，對瞬時和短延時過流脫扣器，一般取4.5；對長延時過流脫扣器，做短路保護時取1.1，只做過負荷保護時取1.
智能脫扣器的軟硬體設計
首先介紹了智能脫扣器的硬、軟體設計及其關鍵技術，接著提出了新的數據處理方法，最後總結出一些抗幹擾的措施。
智能型斷路器是指採用了智能脫扣器的斷路器，智能脫扣器使斷路器實現了遙測、遙控、遙信和遙調等功能。現在智能脫扣器都採用單片機、DSP等微處理器作為邏輯處理的基礎，其發展趨勢一是功能越來越多，除了傳統的脫扣功能外，還有脫扣前報警功能、線路參數檢測功能以及試驗功能；另外一種趨勢是採用現場總線技術，把設備的網絡化作為目標。
本文主要介紹在研製智能脫扣器的過程中，硬體、軟體方面需要注意的問題以及相應的處理方法。
1 智能脫扣器的硬體設計
根據智能脫扣器所要實現的功能，硬體可以分為中央處理單元（微處理器及其外圍電路）、採樣電路、按鍵顯示電路、通訊電路、執行機構等幾個部分。
1．1 採樣電路
採樣電路實現的功能是將外部的電流、電壓信號經過互感器、濾波、幅值調整環節後送到微處理器A/D採樣通道口。在這些環節要注意以下幾個問題。
1）互感器的選擇互感器的作用是將線路中幅值很大的電信號線性地轉換成可以處理的電信號，其轉換的線性和精度將直接影響關鍵數據的可信度，這些數據是智能脫扣器工作的基礎。常用的電流互感器有鐵心和空心兩種，鐵心型互感器在處理小電流時線性度很好，但大電流時鐵心容易飽和，從而出現線性失真，測量範圍小；空心型在處理大電流時線性度好，測量範圍廣，但小電流時易受幹擾，也會出現線性失真，測量誤差大。然而智能脫扣器電流測量範圍從幾百A到幾十kA，變化範圍很大，要想在整個測量範圍內不失線性，最好採用兩種類型互感器相互結合的方法。
2）幅值調整環節由於電流的測量範圍很大，而微處理器A/D轉換參考電壓一般很小，本項目採用CYGNAL公司的C8051晶片作為CPU晶片，其A/D轉換參考電壓範圍為0～3.3V，如果輸入電信號幅值超過3.3V一定的時間將會損壞C8051晶片。如果將所有的電信號幅值都降到3.3V以下，那麼A/D轉換的精度將大大降低，為後面的數據處理帶來很大的麻煩。本設計中採用多量程轉換的方法，每一種量程中信號送到A/D轉換口的幅值最大值都稍小於3.3V，硬體上根據信號幅值大小採用不同的輸送通道，當然實現這個功能還要軟體上面的判斷。
1．2 中央處理單元
本設計中的CPU晶片採用CYGNAL公司的C8051，這是一種新型高速集成晶片，拇指蓋大小的體積內集成了8路A/D轉換通道、溫度傳感器、32K的FLASH存儲器，WATCHDOG監視器、通訊接口和標準的JTAG程序燒寫口。這使控制系統的外圍元器件少、電路簡單，從而提高了穩定性和抗幹擾能力。
1．3 鍵盤顯示電路
鍵盤顯示電路採用串行接口的7281晶片，該晶片通過外接移位寄存器74HC164，最多可以控制16位數碼管或128隻獨立LED，其驅動輸出極性和輸出時序均為軟體可控，從而可以和各種驅動電路配合。同時，7281晶片不僅可以控制各顯示位閃爍屬性和閃爍頻率，而且可以最多連接64鍵的鍵盤矩陣，鍵盤為互鎖式，內部具有消去抖動功能。此外，7281晶片採用高速二線接口與CPU通訊，只佔用很少的I/O口和CPU時間。
1．4 執行單元
執行單元採用永磁體的電磁鐵，正常工作時在永磁體作用下保持吸合狀態，當執行電路接收到CPU發出的脈衝控制信號時，觸發達林頓管使線圈通有電流而產生反向磁通，在反力彈簧的作用下鐵心打開，帶動斷路器分斷。
1．5 硬體設備比較容易忽視的問題
CYGNAL51晶片自帶內部復位和簡單的外部復位電路，這部分復位電路是不容易被忽視的。但是在實際運行中，由於鍵盤和顯示是由管理晶片7281所控制的，當程序跑飛後，C8051晶片經過外部或內部復位電路可以重新復位運行，但是C8051晶片的復位無法傳送到7281晶片，這時顯示板上的顯示不會刷新，因此要在C8051晶片復位的同時，讓7281晶片也進行復位，可行的解決方法是讓C8051晶片和7281晶片共用相同的復位源，這樣一旦程序死掉，這兩種晶片會同時復位。
2 智能脫扣器的軟體設計
軟體設計主要分為兩個部分，主程序和中斷程序。主程序包括故障處理、鍵盤處理、顯示處理、通信處理等子程序；中斷程序包括定時器中斷、鍵盤中斷、通訊中斷等。
單片機對工頻電流信號進行採樣，每一周波（20ms）可採集32個點，這樣系統採樣頻率採用6MHz就不會出現失真。由於延時保護要求精度高，因此要先計算電流的有效值。計算電流有效值的方法較多，下面介紹一種較可靠的算法。由於實際信號中疊加有高頻信號和非周期信號，為了真實有效地反映被測量信號的本質，有人提出了用FFT算法從測量數據中計算出線路?號的基波參數和高次諧波參數，由於信號基波分量佔到總信號的95％以上，所以，計算出來的數據可以作為各種保護算法的依據。電流保護的前提是能否及時正確判斷故障發生的時刻。FFT算法通過計算一個周波內基波分量的有效值是否大於門檻值來確定故障情況，這樣做可以完成判斷任務，但是實時性不高。下面提出一種基於小波分析和FFT的改進算法，小波算法在採樣過程中檢測到可疑信號點後，由FFT算法進行有效值判斷，如果沒有超過門檻值，則可疑信號點無效，回到小波算法中繼續尋找採樣可疑點；如果有效值超過門檻值，則認為可疑點有效，根據保護條件輸出相應信號。 瞬時保護是一種特殊的保護方式，它不需要對有效值進行比較，而是採用即採即比的方式，一旦發現某個採樣點超過規定的門檻，立即讓單片機系統發出脫扣信號。但是，由於脫扣器工作條件不定，不可避免受到外界幹擾源的影響，導致脫扣器誤動，為了減少誤動的可能性，可以採取判別連續幾個採樣點是否都超過門檻值，如果都超過則認定故障發生，否則判別為外界幹擾。採取這種方法提高了可靠性但是降低了時效性，至於連續判別幾個採樣點根據實際需要來定。
3 抗幹擾的措施
影響智能脫扣器的幹擾源有用電設備的浪湧電流，對講機、手機等產生的射頻輻射，智能脫扣器內部的開關電源和斬波釋放電路等。這些幹擾源的存在導致程序死掉，或電流電壓等參數顯示不準確導致故障狀態判斷錯誤，進而引起脫扣器誤動作。為了減少幹擾的影響，需要在硬體和軟體上採取相應措施。
3．1 硬體抗幹擾
採取的措施有：
1）合理布線，使數字電路地和模擬電路地共點地為懸浮工作方式，即系統各迴路的基準電位互相連接在一起而不與大地相連，這樣系統有較強的抗幹擾能力；
2）模擬電路地和數字電路地分開接地，最後再匯合到一點，這是因為斬波洩放電路在啟動工作後，出現很高的瞬態幹擾，把邏輯地（主機）和模擬地（A/D）分開後，這一幹擾就降到很低；
3）線路板和元器件表面噴絕緣層，是防潮和絕緣的需要，對防電磁幹擾也有很重要的作用；在機殼內塗金屬屏蔽層，形成等電位屏蔽，對電磁幹擾也有很大的屏蔽作用；
4）在穩壓電源、隔離變壓器後側安裝濾波電路，能使火線與零線中的幹擾電流得到衰減；
5）晶片的選擇上，儘可能採用體積小的晶片封裝，由於貼片封裝比直插封裝體積小、抗幹擾能力強，因此選擇貼片封裝；
6）儘量減少外圍電路，使電路板布線簡單；
7）硬體電路應採用多級跟隨器和高頻濾波電路，以保證信號不失真。
3．2 軟體抗幹擾
軟體上抗幹擾的方法有以下幾種。
1）為了防止裝置受到幹擾進入「死機」狀態，在程序中加入一些監控措施利用看門狗（WATCHDOG）對程序進行死鎖檢測，在必要的時候自動復位；在未使用的中斷向量區、空白程序區設置軟體陷阱，強迫程序跑飛以後能夠回到正常軌道上來；在必要的地方寫入冗餘指令，以調整指令長度，防止程序混亂。
2）對採樣信號進行數字濾波首先對每一個採樣點進行判別，讓其與相鄰值、前次值以及增值最大值比較，根據對稱檢測法、限幅檢測法來判斷是否為幹擾信號；對最近採樣的點進行FFT計算得到的數據與前幾次的數據求平均值，捨去「異類」。
3）軟體「WATCHDOG」技術系統運行時受到外界幹擾的時候，程序會偏離正常軌道從而引起一系列問題，出現死循環，系統無法回到正常狀態。軟體看門狗技術特點是：系統正常運行程序中，每隔一段固定時間就要對「WATCHDOG」進行「餵狗」操作，在規定時間內如果檢測到「餵狗」操作，表明系統運行正常，否則認為系統出錯，自動發出復位信號。本項目採用的CYGNAL51晶片內部自帶看門狗，這就減少了項目開發人員的工作量。
此外，在數據處理的算法上進行改進，也能大大提高系統的抗幹擾能力，但是，這往往是以犧牲代碼長度為代價的，至於如何取捨看實際項目要求而定。
4 結語
隨著高性能、低價格晶片的不斷湧現，在保留傳統設備優點的基礎上，智能脫扣器在保護的多樣性、判斷準確性和抗幹擾性、自診斷保護、實時通訊和顯示等方面有較大的改進，這大大方便了用戶，從而有廣闊的市場前景。
欠壓脫扣器工作原理
欠壓脫扣器
欠電壓繼電器或脫扣器是指當繼電器或脫扣器的端電壓降至預定值時，使機械開關電器有延時或無延時斷開或閉合的繼電器。欠電壓繼電器或脫扣器與開關電器組合在一起，當外施電壓下降，甚至緩慢下降至額定電壓的70%至35%範圍內，與開關電器組合一起的欠電壓繼電器和脫扣器應動作，使電器斷開。
空氣開關欠壓脫扣器工作原理
遇停電，空氣開關便自行跳閘，一般是因為空氣開關帶有欠壓脫扣保護裝置，當停電時，欠壓脫扣器動作跳閘。
1、當線路電壓正常時電壓脫扣器11產生足夠的吸力，克服拉力彈簧9的作用將銜鐵10吸合，銜鐵與槓桿脫離，鎖扣與搭鉤才得以鎖住，主觸頭方能閉合。
2、當線路上電壓全部消失或電壓下降至某一數值時，欠電壓脫扣器吸力消失或減小，銜鐵被拉力彈簧9拉開並撞擊槓桿，主電路電源被分斷。
3、同樣道理，在無電源電壓或電壓過低時，自動空氣開關也不能接通電源。
低壓斷路器結構和脫扣器工作原理
低壓斷路器俗稱自動空氣開關。是低壓配電網中地主要開關電器之一，是低壓開關中性能最完善地一種開關。它可以用來接通、分斷正常負荷電流，又具有對電路進行自動保護地功能。當電路中發生短路、過負荷、低電壓等故障時，低壓斷路器都能自動切斷電路。低壓斷路器廣泛用作低壓配電變壓器地總開關、大負荷電力線路和大功率電動機地控制開關等。但其結構上著重提高滅弧能力，所以不適用於要求頻繁操作地電路。它不僅可以接通和分斷正常負載電流、電動機工作電流和過載電流。而且可以接通和分斷短路電流。主要在不傾族操作地低壓配電線路或開關櫃（箱）中作為電耳開關使用。並對線路、電氣設備及電動機等起保護作用，當它們發生嚴貫過電流、過載、短路、斷相、翻電等故障時。能自動切斷線路。起到保護作用。
低壓斷路器由觸點系統、脫扣機構、滅弧裝置和操作機構構成，如圖1-13所示。觸點起到電路的通斷作用。脫口機構有多種形式，如過流脫扣器、熱過載脫扣器、欠壓脫扣器、分勵脫扣器等。和接觸器滅弧裝置的作用類似，低壓斷路器的滅弧裝置也是為防止觸點接通或斷開時，所產生的電弧造成觸點間短路所設計的。操作機構分手柄操作、槓桿操作、電磁鐵操作和電動機操作幾種。
當通過斷路器的電流超出其規定的電流值時，過流脫扣器繞組的電流增大，銜鐵I吸合；過載時，熱過載脫扣器的雙金屬片J進一步受熱膨脹後，彎曲加大；當電壓欠壓時，可使欠壓脫扣器動作，其銜鐵G因電壓降低，吸力不夠，在反力彈簧N的作用下而釋放。上述情況不論哪種情況發生，都將帶動連杆F向上移動，使搭扣與鎖鉤脫開，從而使斷路器的觸點在反力彈簧L的作用下斷開，切斷故障電路，起到保護的目的。因此，斷路器在功能上相當於刀開關、熱繼電器、過電流繼電器和欠壓繼電器的組合，能有效地對負載電路進行短路、過載及欠電壓保護，也可用於不頻繁的接通、分斷電路。
分勵脫扣器的設計，主要是為了實現斷路器的遠距離操作和控制。正常工作時，該脫扣器的線圈是斷電的，當按下相應的按鈕時，脫扣器線圈得電，銜鐵吸合，帶動槓桿移動，使搭扣脫開，主觸點斷開。
另外，目前市場上還設計有微型斷路器，以滿足小電流用戶的使用需要。微型斷路器在極數上分單極、雙極、三極和四極等；在使用場合上分照明、動力兩種；在漏電保護上分普通型和漏電保護型。
低壓斷路器結構和脫扣器工作原理
斷路器用作合、分電路時，依靠扳動手動操作機構的手柄（簡稱為手操）或者利用電動操作機構（簡稱為電操）使得斷路器的動、靜觸頭閉合或者斷開。
當斷路器所在線路出現過載（過負荷）時，斷路器熱脫扣器中的雙金屬元件受熱（或者通過它近旁的發熱元件使得雙金屬元件受熱）產生變形、彎曲，並打開鎖扣使得斷路器跳閘。熱脫扣器一般用於過載保護。
當斷路器所在線路中出現短路時，短路電流使得磁脫扣器的動銜鐵被吸合，從而帶動牽引裝置使得斷路器跳閘。磁脫扣器一般用於短路保護。
當斷路器所在線路出現電壓低於70%Un（額定電壓）時，欠電壓脫扣器將觸發斷路器執行跳閘操作。這種脫扣被稱為欠電壓脫扣；當操作者需要從遠方來操作斷路器跳閘時，可以利用分勵脫扣器。分勵脫扣器可實現斷路器的遠距離操作。
斷路器的脫扣器包括溫度、電流、電壓的傳感元件、傳遞元件、測控元件和執行元件。
斷路器的脫扣器按測量和控制方式可分為熱磁式脫扣器和電子式脫扣器兩種。
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