断路器如何工作

该图显示了断路器的基本零件和设计。事情怎兴发首页x么样

这电源分配网格从发电厂向您的房屋发电。在您的房屋内部，电荷在大型电路中移动，该电路由许多较小的电路组成。电路的一端，热线，导致发电厂。另一端，称为中性线， 导致地面。由于热线连接到高能源，中性线连接到电气中性源（地球），因此电路上有一个电压 - 每当电路关闭时，电荷就会移动。据说电流是交替电流，因为它迅速改变了方向。（看电源电网如何工作了解更多信息。）

电源电网以一致的电压（美国120和240伏）提供电力，但阻力（因此电流）在房屋中有所不同。所有不同的电灯泡电器提供一定程度的电阻，也称为加载。这种阻力使设备起作用。例如，灯泡内部有一个灯丝，对流动电荷非常抗性。费用必须努力移动，这会加热丝状，从而使其发光。

在建造布线时，热线和中性电线永远不会直接接触。通过电路运行的电荷总是通过电器充当电阻的设备。通过这种方式，电器中的电阻限制了可以通过电路流动多少电荷（具有恒定电压和恒定电阻，电流也必须是恒定的）。设备旨在将电流保持在相对较低的水平上，以实现安全目的。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电线加热到不安全的水平，可能会导致火灾。

这大多数时候都可以使电气系统平稳运行。但是有时，某些东西会直接将热线连接到中性线或导致地面的其他东西。例如，粉丝发动机可能过热和融化，将热和中性电线融合在一起。或某人可能将指甲驾驶到墙上，不小心刺穿了其中一条电​​源线。当热线直接连接到地面时，电路中的电阻最小，因此电压通过电线推动了大量电荷。如果继续这样做，电线可能过热并起火。

断路器的工作是每当电流跳到安全水平以上时切断电路。在以下各节中，我们将找出它是如何做到的。

最简单的电路保护设备是保险丝。保险丝只是一条薄电线，封闭在套管中，插入电路中。当电路关闭时，所有电荷都会流过保险丝线 - 保险丝的电流与电路沿线的任何其他点相同。保险丝设计为瓦解当它加热到一定水平以上时 - 如果电流爬高太高，则会燃烧电线。破坏保险丝会在多余的电流可能损坏建筑物接线之前打开电路。

保险丝的问题是它们只能工作一次。每次吹融合时，都必须用新的保险丝替换。断路器的操作与保险丝相同 - 它在当前爬升至不安全水平后立即打开电路 - 但是您可以一遍又一遍地使用它。

基本的断路器由一个简单的转变，连接到双金属条或电磁体。下图显示了典型的电磁图设计。

电路中的热线连接到开关的两端。当开关翻转到ON位置时，电力可以从底部端子，电磁网，直至移动接触，穿过固定接触并向上端子流动。

电磁化电磁体（请参阅电磁体的工作方式找出原因）。增加电流会增强电磁体的磁力，并降低电流可降低磁性。当电流跳到不安全的水平时，电磁体足够强，可以拉下连接到开关连接的金属杆。整个连锁都会移动，将移动接触从固定接触中倾斜以打破电路。电力关闭。

A双金条条设计以相同的原理起作用，除非高电流没有燃烧电磁体，又要弯曲薄带以移动连锁。一些断路器使用爆炸费扔开关。当电流升高到一定水平以上时，它会点燃爆炸材料，从而驱动活塞打开开关。

更多的高级断路器使用电子的成分 （半导体设备）监视当前水平而不是简单的电气设备。这些元素要精确得多，并且它们更快地关闭了电路，但是它们也更加昂贵。因此，大多数房屋仍然使用常规的电气断路器。

一种可以直接建造在插座中的类型，尤其是在浴室水槽附近，是接地故障电路次数， 或者GFCI。这些精致的断路器旨在保护人们免于电击，而不是防止建筑物的布线损坏。GFCI不断在电路的中性线和热线中监视电流。当一切正常工作时，两根电线中的电流都应完全相同。一旦热线直接连接到地面（例如，如果有人意外接触热线），热线中的当前电平均涌入，而不是中性的电线。GFCI在发生这种情况后立即打破电路，从而防止电气。由于它不必等待当前的攀升至不安全的水平，因此GFCI的反应比传统的断路器要快得多。

房屋中的所有布线都通过中断路器面板（或保险丝盒面板），通常在地下室或壁橱中。一个典型的中央面板包括大约十二个断路器开关，通向房屋中的各个电路。这个盒子使用两个断路器的子类型，称为单极和双极。单杆断路器带有120伏电流和处理大多数家用设备。双极断路器的两个开关融合到一个开关中，并运载240伏电流，以提供专门的插座，以提供更多苛刻的烤箱和烘干机。一个电路可能包括客厅中的所有插座，另一个电路可能包括楼下的所有照明。较大的电器，例如中央空调系统或冰箱，通常在自己的电路上。

引入房屋的另一种类型称为弧故障电路隔离器，或AFCI。这些断路器以电子方式监视房屋的电网，该电网是否会错过较旧的断路器风格的断层，但仍可能导致接线的极端热量，在某些情况下会导致火灾危险。AFCIS与典型的中央断路器一起安装，以提供广泛的保护。

有关断路器和其他电气系统的更多信息，请查看以下链接。

最初出版：2002年5月9日