مدارشکن نوعی کلید خودکار است که برای محافظت از یک مدار الکتریکی در مقابل خطرات ناشی از اضافه بار یا اتصال کوتاه طراحی شده‌است. برعکس فیوز که یک بار عمل کرده و پس از آن باید تعویض شود, مدارشکن می‌تواند مجدداً (به طور خودکار یا دستی) وارد مدار شود. مدارشکن‌ها در اندازه‌های مختلفی ساخته می‌شوند و می‌توانند از یک کلید کوچک مورد استفاده در یک منزل تا یک کلید بزرگ که برای محافظت مدارهای ولتاژ بالا و تغذیه یک شهر به کار می‌رود متفاوت باشند.
عملکرد
تمامی مدار شکن‌ها مشخصه‌های مشترکی برای عملکرد خود دارند البته جزئیات کار آنها به ولتاژ کار, میزان جریان و نوع آنها وابسته‌است. یک مدارشکن باید بتواند بروز خطا را در مدار تشخیص دهد؛ در مدارشکن‌های ولتاژ پایین این کار به وسیله قسمتی که در محفظه مدارشکن قرار دارد انجام میشود اما در مدارهای شکن‌های ولتاژ بالا تجهیزات جداگانه‌ای برای تشخیص انواع خطاهای شبکه در نظر گرفته شده‌است. زمانی یک خطا تشخیص داده میشود کنتاکت‌های داخل مدارشکن باید باز شوند تا مدار را متوقف کنند. در برخی از مدارشکن‌ها از انرژی مکانیکی ذخیره شده در داخل مدارشکن برای جدا کردن کنتاکت‌ها استفاده میشود همچنین ممکن است مقداری از انرژی مورد نیاز از خود جریان خطا دریافت شود. زمانی که جریان متوقف میشود, یک قوس الکتریکی به وجود می‌آید این قوس باید در یک فرآیند کنترل شده متوقف, سرد و خاموش شود تا فاصله بین کنتاکت‌ها از برقراری دوباره جریان جلوگیری کند. در نهایت زمانی که خطا برطرف میشود کنتاکت‌ها دوباره باید وصل شوند تا مدار به حالت اول خود بازگردد.
مدارشکن مغناطیسی
مدارشکن مغناطیسی از یک آهنربای الکتریکی که نیروی کششی آن با جریان افزایش می‌یابد, برای جدا کردن کنتاکت‌ها استفاده می‌کند. کنتاکت‌های مدارشکن به وسیله بست در جای خود نگه داشته شده‌اند. زمانی که جریان در سیم‌پیچ مغناطیسی افزایش می‌یابد و به بیش از جریان مجاز می‌رسد سیم‌پیچ بست را به سمت خود می‌کشد و به کنتاکت‌ها اجازه می‌دهد تا با یک حرکت سریع باز شوند. در برخی از مدارشکن‌ها از یک مایع برای بالابردن خواص تاخیری مدارشکن استفاده میشود. در این حالت هسته تا زمانی که جریان به بیش از میزان نامی برسد به وسیله یک فنر مهار شده. در زمان اضافه بار سرعت حرکت بوبین به وسیله مایع کاهش می‌یابد. این تاخیر زمانی برای جلوگیری از عمل کردن مدارشکن در لحظه وصل موتورهای الکتریکی یا دیگر تجهیزات القایی به علت ضربه اولیه آنهاست.
A circuit breaker is an automatically-operated electrical switch designed to protect an electrical circuit from damage caused by overload or short circuit. Its basic function is to detect a fault condition and, by interrupting continuity, to immediately discontinue electrical flow. Unlike a fuse, which operates once and then has to be replaced, a circuit breaker can be reset (either manually or automatically) to resume normal operation. Circuit breakers are made in varying sizes, from small devices that protect an individual household appliance up to large switchgear designed to protect high voltage circuits feeding an entire city.
Operation
All circuit breakers have common features in their operation, although details vary substantially depending on the voltage class, current rating and type of the circuit breaker.
The circuit breaker must detect a fault condition; in low-voltage circuit breakers this is usually done within the breaker enclosure. Circuit breakers for large currents or high voltages are usually arranged with pilot devices to sense a fault current and to operate the trip opening mechanism. The trip solenoid that releases the latch is usually energized by a separate battery, although some high-voltage circuit breakers are self-contained with current transformers, protection relays, and an internal control power source.
Once a fault is detected, contacts within the circuit breaker must open to interrupt the circuit; some mechanically-stored energy (using something such as springs or compressed air) contained within the breaker is used to separate the contacts, although some of the energy required may be obtained from the fault current itself. Small circuit breakers may be manually operated; larger units have solenoids to trip the mechanism, and electric motors to restore energy to the springs.
The circuit breaker contacts must carry the load current without excessive heating, and must also withstand the heat of the arc produced when interrupting the circuit. Contacts are made of copper or copper alloys, silver alloys, and other materials. Service life of the contacts is limited by the erosion due to interrupting the arc. Miniature circuit breakers are usually discarded when the contacts are worn, but power circuit breakers and high-voltage circuit breakers have replaceable contacts.
When a current is interrupted, an arc is generated - this arc must be contained, cooled, and extinguished in a controlled way, so that the gap between the contacts can again withstand the voltage in the circuit. Different circuit breakers use vacuum, air, insulating gas, or oil as the medium in which the arc forms. Different techniques are used to extinguish the arc including