熔断器(fuse)是指当电流超过规定值时,以本身产生的热量使熔体熔断,断开电路的一种电器。熔断器是根据电流超过规定值一段时间后,以其自身产生的热量使熔体熔化,从而使电路断开;运用这种原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中,作为短路和过电流的保护器,是应用最普遍的保护器件之一。

 

熔断器的作用:利用金属导体作为熔体串联于电路中,当过载或短路电流通过熔体时,因其自身发热而熔断,从而分断电路的一种电器。熔断器结构简单,使用方便,广泛用于电力系统、各种电工设备和家用电器中作为保护器件。

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熔断器的分类:

插入式熔断器:它常用于380V及以下电压等级的线路末端,作为配电支线或电气设备的短路保护用。


(1)螺旋式熔断器:熔体上的上端盖有一熔断指示器,一旦熔体熔断,指示器马上弹出,可透过瓷帽上的玻璃孔观察到,它常用于机床电气控制设备中。螺旋式熔断器。分断电流较大,可用于电压等级500V及其以下、电流等级200A以下的电路中,作短路保护。


(2)封闭式熔断器:封闭式熔断器分有填料熔断器和无填料熔断器两种,如图3和图4所示。有填料熔断器一般用方形瓷管,内装石英砂及熔体,分断能力强,用于电压等级500V以下、电流等级1KA以下的电路中。无填料密闭式熔断器将熔体装入密闭式圆筒中,分断能力稍小,用于500V以下,600A以下电力网或配电设备中。


(3)快速熔断器:快速熔断器主要用于半导体整流元件或整流装置的短路保护。由于半导体元件的过载能力很低。只能在极短时间内承受较大的过载电流,因此要求短路保护具有快速熔断的能力。快速熔断器的结构和有填料封闭式熔断器基本相同,但熔体材料和形状不同,它是以银片冲制的有V形深槽的变截面熔体。


(4)自复熔断器:采用金属钠作熔体,在常温下具有高电导率。当电路发生短路故障时,短路电流产生高温使钠迅速汽化,汽态钠呈现高阻态,从而限制了短路电流。当短路电流消失后,温度下降,金属钠恢复原来的良好导电性能。自复熔断器只能限制短路电流,不能真正分断电路。其优点是不必更换熔体,能重复使用。

熔断器

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熔断器的安秒特性:
熔断器的动作是靠熔体的熔断来实现的,熔断器有个非常明显的特性,就是安秒特性。
对熔体来说,其动作电流和动作时间特性即熔断器的安秒特性,也叫反时延特性,即:过载电流小时,熔断时间长;过载电流大时,熔断时间短。


对安秒特性的理解,我们从焦耳定律上可以看到Q=I2*R*T,串联回路里,熔断器的R值基本不变,发热量与电流I的平方成正比,与发热时间T成正比,也就是说:当电流较大时,熔体熔断所需的时间就较短。而电流较小时,熔体熔断所需用的时间就较长,甚至如果热量积累的速度小于热扩散的速度,熔断器温度就不会上升到熔点,熔断器甚至不会熔断。所以,在一定过载电流范围内,当电流恢复正常时,熔断器不会熔断,可继续使用。


因此,每一熔体都有一最小熔化电流。相应于不同的温度,最小熔化电流也不同。虽然该电流受外界环境的影响,但在实际应用中可以不加考虑。一般定义熔体的最小熔断电流与熔体的额定电流之比为最小熔化系数,常用熔体的熔化系数大于1.25,也就是说额定电流为10A的熔体在电流12.5A以下时不会熔断。


从这里可以看出,熔断器的短路保护性能优秀,过载保护性能一般。如确需在过载保护中使用,需要仔细匹配线路过载电流与熔断器的额定电流。例如:8A的熔体用于10A的电路中,作短路保护兼作过载保护用,但此时的过载保护特性并不理想。


熔断器的选择主要依据负载的保护特性和短路电流的大小选择熔断器的类型。对于容量小的电动机和照明支线,常采用熔断器作为过载及短路保护,因而希望熔体的熔化系数适当小些。通常选用铅锡合金熔体的RQA系列熔断器。对于较大容量的电动机和照明干线,则应着重考虑短路保护和分断能力。通常选用具有较高分断能力的RM10和RL1系列的熔断器;当短路电流很大时,宜采用具有限流作用的RT0和RTl2系列的熔断器。