Una caixa de distribució consta principalment de circuits d'entrada, circuits de sortida, aparells elèctrics de control, aparells elèctrics de protecció i instruments de mesura. El seu principi de funcionament es basa en els principis fonamentals dels circuits i les característiques dels equips elèctrics.
1. Circuit d'entrada: El circuit d'entrada és el canal pel qual la caixa de distribució rep energia elèctrica externa. Normalment, l'electricitat d'alta tensió-des de la subestació és baixada primer per un transformador abans de connectar-se al terminal d'entrada de la caixa de distribució mitjançant un cable d'entrada. Els interruptors i fusibles del circuit d'entrada s'utilitzen per controlar i protegir la línia d'entrada, evitant que les fallades del circuit extern afectin l'equip intern de la caixa de distribució.
2. Aparells elèctrics de control: els aparells elèctrics de control són els components bàsics per realitzar les funcions de control del circuit. Els aparells elèctrics de control comuns inclouen interruptors, contactors i relés. Un interruptor de circuit és un dispositiu de commutació que pot connectar i desconnectar un circuit en condicions normals i de fallada. Té capacitats-d'extinció d'arc, que extinguen ràpidament l'arc en desconnectar el circuit per garantir la seguretat. Els contactors s'utilitzen habitualment per controlar l'arrencada, l'aturada i la rotació cap endavant/marrere de càrregues com ara motors. Mitjançant l'acció de la força electromagnètica, els contactors poden connectar i desconnectar ràpidament el circuit. Els relés poden realitzar un control lògic dels circuits basats en diferents senyals de control, com ara el control de temps i la conversió del senyal.
3. Dispositius de protecció: s'utilitzen dispositius de protecció per garantir el funcionament segur de la caixa de distribució i de tot el sistema elèctric. El fusible esmentat anteriorment és un dispositiu de protecció de curt-circuits senzill i eficaç. Quan es produeix un curtcircuit, l'element del fusible es fon a causa del sobreescalfament, tallant així el circuit. Els relés tèrmics s'utilitzen principalment per a la protecció contra sobrecàrregues. Detecten el corrent al circuit; quan el corrent supera el valor nominal durant un període prolongat, la banda bimetàl·lica del relé tèrmic s'expandeix a causa de la calor i es doblega, accionant així els contactes i tallant el circuit. Els dispositius de corrent residual (RCD) aconsegueixen protecció contra fuites detectant el corrent residual al circuit. Quan es produeix una fuita, el RCD s'encén ràpidament i talla l'alimentació.
4. Circuits de sortida: Els circuits de sortida són els canals que transmeten l'energia elèctrica distribuïda a la caixa de distribució a diverses càrregues. Els circuits de sortida també estan equipats amb dispositius de protecció com interruptors i fusibles per garantir el funcionament segur de cada circuit de sortida. Els diferents circuits de sortida es configuren racionalment segons el tipus i la potència de la càrrega per satisfer les necessitats d'alimentació dels diferents equips.
5. Instruments de mesura: els instruments de mesura s'utilitzen per mesurar diversos paràmetres del circuit. Els voltímetres mesuren la tensió als terminals del circuit, els amperímetres mesuren el corrent al circuit i els vatímetres mesuren la potència activa i reactiva del circuit, etc. Les dades d'aquests instruments es poden visualitzar de manera intuïtiva mitjançant dispositius de visualització, facilitant el seguiment i l'anàlisi per part dels operadors.
