随着社会主义建设的发展，应用直流电的区域和部门越来越多，如发配电系统、城市和矿山的牵引车、电气化铁道、化工、冶金及国防工业等。按交流50Hz设计的塑料外壳式断路器（以及万能式断路器）能否使用于直流电路作线路保护之用呢?经历多年的实践说明，可以使用，但其电流的整定值及接线等需要作一些更改或修正。
1．1 保护特性
1．1．1 过载长延时保护特性
（1）热动式（双金属元件脱扣器）
由双金属元件直接加热（直热式）或由发热元件发热，热量传给旁边的双金属元件（旁热式），由于直流电流平均值与交流的有效值的发热效果是相同的，因此交流与直流基本上无变化。但当额定电流大于1500A时，因集肤效应等因素，
交流电流有效值产生的热量要大于直流，但影响不是太大，所以热动式的双金属元件脱扣器用于直流是不需要作任何更改的。但是热动式中的有一些规格，例如额定电流600A及以上采用CT式（电流互感器式），利用互感器的副边电流供给双金属元件或发热元件作发热源，则不可能用于直流电路。
（2）全电磁式（液压式，即俗称的油杯式脱扣器）
交流（50Hz）的断路器（其脱扣器为全电磁式）在直流电路中使用时，动作特性要变化。变化的范围为110％—140％原动作电流（这是考虑直流电源绝大部分经交流整流和滤波后所得），所以在直流电路中用全电磁式交流断路器时，其脱扣器要重新设计。
1．1．2 瞬时脱扣器
凡是采用电磁铁作电磁脱扣器（瞬时动作脱扣器）者，其瞬动电流整定值将有所变化，变化率取决于直流的波形。对于经交流整流，又予以滤波的直流电路，其瞬时动作整定电流约为交流的1.30倍，如交流的瞬动是10In（In为额定电流）则断路器用于直流电路，应将其出厂试验时调整到13In，其整定误差值（例如±20％）可以不变。
1．1．3 电子式脱扣器
无论是过载长延时或是短路瞬时，原按交流50Hz设汁的电子式脱扣器都无法使用在直流电路。
1．2 短路电流的通断
众所周知，50Hz的交流电流，每秒钟有100次的电流过零点。在此瞬间无电流，即使断路器的动、静触头间有电压（如是纯电感负载，i＝0时U最大，纯电容负载也是如此，纯电阻负载，i＝0，U＝0），电弧也比较容易熄灭。但直流电流无过零点这一特性，电弧切断有相当大的困难。使用交流50Hz的断路器于直流电路作保护电器时，必须采取多断点的接线方式。
多断点的接线方式有两种，一是串联，二是并联，如图1、图2所示。
图1中的多种型号断路器运用的直流电压应是250V。
对于直流系统，只要电压值一致，则原用于交流的欠电压脱扣器和分励脱扣器，不需作任何的改变，可用于直流电路。
2 按50Hz设计的断路器使用于高频电路
在工业范围内，有些工业部门对驱动电动机设计了较高的频率，例如纺织工业中使用的高速电动机，其频率达100—120Hz，木材加工工业中使用的同频电动机频率达300Hz，航空工业中的一些设备，其频率规定为400Hz等（电动机的转速n，n＝60f/p，n与频率f成正比）。
如果使用按50Hz设计的断路器于高频电路，则断路器的特性需作何种变化呢?
2．1 导体的发热、负载能力的降低问题
交流导体有集肤效应和邻近效应。集肤效应等使得导体的截面只有一部分用来流通电流，因此导体的交流电阻将随频率的增大而呈线性的增高。对于直径为10mm的铜线来说，可利用的截面是：
在1kHz时，约为50Hz的60％；
在10kHz时，约为50Hz的20％。
另外，这种高频还将对导体相邻的铁磁性材料产生磁感应，引起“磁滞损耗”。“磁滞损耗”是随频率的增高而迅速增加的，对相邻的金属材料还会产生“涡流损耗”，“涡流损耗”也随频率的升高而增大。所以，随着频率的增高，由集肤效应而使导体电阻的变大，且使与断路器连接电路的相邻部件如转轴、操作机构、紧因件等金属材料件的磁滞和涡流损耗增加，如使用同样的负载电流，断路器的温升势必超过其产品的规定值，引起产品热老化，导致断路器使用寿命的降低。
由于以上原因，断路器的负载能力（额定电流），将按式（1）变化：
式中 fx——高于50Hz的电网频率
In（fx）——频率为人时的负载能力（额定电流）
In（50Hz）——频率为50舱时的负载能力（额定电流）
按式（1）计算得出表1的允许工作电流值与频率的关系，如表1示。
由表1可知，大约从100Hz起，为保持允许的发热极限，其允许的工作电流（额定电流）必须相应地降低。
2．2 母线排的负载能力
在频率超过50Hz时，母线排的允许工作电流（额定电流）可按式（2）得出：
式（2）反映了导体截面的利用率
1kHz时，In （1000Hz）＝22％In （50Hz）；
10kHz时，In （1000Hz）＝7％In （50Hz）。
2．3 高频时断路器的短路分断能力
交流电器开断短路电流时，使电弧熄灭在于电流的过零点，只有在过零点后采用灭弧手段，阻止电弧重燃，才能有效地分断电弧。频率较高时，电流迅速地一个又一个地过零，缩短了每个半波的电弧周期，断口间隙（打开的动、静触头之间）中的电离度，小于50Hz时的电离度，由于周期短，高频时的去游离度也小于50Hz时的去游离度，因此高频时，电弧的熄灭，较50Hz有利有弊，根据实测，从50—100Hz的这个范围，短路分断能力基本上变化不大，即使是200—400Hz，分断能力的降低，也不过在10％左石。
2．4 高频时断路器的脱扣器动作特性的变化
（1）过载长延时反时限特性（热动脱扣、即双金属元件脱扣器），它是直接通过工作电流的发热（或通过发热电阻元件发热，将热传递给边上的双金属元件）或通过电流互感器的副边电流来加热，使双金属元件受热弯曲，经一定的空行程延时，最终推动脱扣件使断路器跳闸的。
在频率在500Hz之内，主要热量来自导体的正常发热，由高频引起的感应热量，实际上是很小的，可以忽略不计，脱扣时间仅比50Hz时略快一点。当频率大于500Hz时，感应发热就不容忽视了，频率越高，脱扣时间就越短。因此，当使用于大于等于50Hz电源时，用户应向制造厂特殊订货，由制造厂采用适用的材料并在装配时调整双金属元件的距离，以适应高频电路的需要。
（2）瞬时动作脱扣器
用非延时电磁铁式过电流脱扣器作短路保护用的瞬时动作脱扣器是一种电流型脱扣器，它的动作与其通过电磁铁的电流大小成正比（严格地说，产生电磁吸力是与通过它的磁势，即电流值和绕它的线圈匝数的乘积成正比的）。除了电流值外，还和电流存在（保持）的时间有密切关系。频率为50Hz时，电磁式脱扣器约在一个半波峰值电流时就能动作，即在半波时间内产生的吸合力就足以使脱扣器的动铁芯（衔铁）被吸往其终端位置，而使断路器跳闸。频率较高时，半波时间变短，衔铁要在达到的有效值时才能动作，显然，如果不提高电流值，高频时是无法在半波时间仅50Hz的50％（对100Hz而言），25％（对200Hz而言），甚至12．5％（对400Hz而言）时就动作。国外有些大的制造厂家对频率从最小的162／3Hz（美国有使用此频率的）到500Hz的电源作了大量试验，试验表明，频率越高，所需提高的电流值就越大，其线性上升比例大体上为1：√2。即如果频率为16×2／3Hz的电流为500Hz时，到了500Hz，其电流值要提高到500×√2＝707A。
（3）欠电压脱器和分励脱扣器
国家标准规定：
欠电压脱扣器：70％—35％Ue， 释放（断路器断开）
85％—110％Ue，闭合（断路器接通）
分励脱扣器： 70％—110％Us，吸合（断路器断开）
以上的Ue为电源电压，Us为控制电压。
由于以上两种脱扣器均是电压线圈，其电磁吸力取决于Φ值，Φ＝BS。
按公式 U／≈4．44 fBSW来设计磁通Φ的大小。
BS= U／4．44 fW
式中 B——磁感应强度
S——电磁铁芯的截面积
设电磁铁的吸力为F
F∝B2·S
现在提出以50Hz设计的欠电压或分励脱扣器使用于高频电路，就表明电磁铁的机构（铁心式样、截面积、磁路长度等）均是不变化的。
吸力F既与B、S成正比，而B值又与施加的电压值和频率f及线圈匝数W等有关，经转化，对交流电磁铁（电压线圈）来说，其吸力F为：
式中 lc——铁芯的磁化长度
δ——电磁铁的铁芯与衔铁之间的空气气隙
μ0——空气中的导磁率
g——单位长度的漏磁通
从式（3）可见，保持吸力F不变，U、S和lc、δ、g等均不变，而f变大了，就必须改变线圈的匝数，使fW乘积不变，假如50Hz时W是10000匝，fW＝500000安匝，如今f变为500Hz，则匝数应减到原匝数的十分之一。
按上述，使用者应向制造厂申请供应高频用欠电压或分励脱扣器，（制造厂在重新设计时，不单纯把匝数降下来，还得考虑线圈的激磁电流等问题，而且还有许多工艺措施要跟上。）
