熔断器的介绍及工作原理 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。 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。
熔断器分类 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。 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。 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。 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。 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。 熔断器结构 熔体额定电流不等于熔断器额定电流,熔体额定电流按被保护设备的负荷电流选择,熔断器额定电流应大于熔体额定电流,与主电器配合确定。 熔断器主要由熔体、外壳和支座3部分组成,其中熔体是控制熔断特性的关键元件。熔体的材料、尺寸和形状决定了熔断特性。熔体材料分为低熔点和高熔点两类。低熔点材料如铅和铅合金,其熔点低容易熔断,由于其电阻率较大,故制成熔体的截面尺寸较大,熔断时产生的金属蒸气较多,只适用于低分断能力的熔断器。高熔点材料如铜、银,其熔点高,不容易熔断,但由于其电阻率较低,可制成比低熔点熔体较小的截面尺寸,熔断时产生的金属蒸气少,适用于高分断能力的熔断器。熔体的形状分为丝状和带状两种。改变变截面的形状可显著改变熔断器的熔断特性。熔断器有各种不同的熔断特性曲线,可以适用于不同类型保护对象的需要。 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 熔体的额定电流可按以下方法选择: 1、保护无起动过程的平稳负载如照明线路、电阻、电炉等时,熔体额定电流略大于或等于负荷电路中的额定电流。 2、保护单台长期工作的电机熔体电流可按最大起动电流选取,也可按下式选取: IRN ≥ (1.5~2.5)IN 式中IRN--熔体额定电流;IN--电动机额定电流。如果电动机频繁起动,式中系数可适当加大至3~3.5,具体应根据实际情况而定。 3、保护多台长期工作的电机(供电干线) IRN ≥ (1.5~2.5)IN max+ΣIN IN max-容量最大单台电机的额定电流。ΣIN其余.电动机额定电流之和。 熔断器主要分类 熔断器根据使用电压可分为高压熔断器和低压熔断器。根据保护对象可分为保护变压器用和一般电气设备用的熔断器、保护电压互感器的熔断器、保护电力电容器的熔断器、保护半导体元件的熔断器、保护电动机的熔断器和保护家用电器的熔断器等。根据结构可分为敞开式、半封闭式、管式和喷射式熔断器。 敞开式熔断器结构简单,熔体完全暴露于空气中,由瓷柱作支撑,没有支座,适于低压户外使用。分断电流时在大气中产生较大的声光。 半封闭式熔断器的熔体装在瓷架上,插入两端带有金属插座的瓷盒中,适于低压户内使用。分断电流时,所产生的声光被瓷盒挡住。 管式熔断器的熔体装在熔断体内。然后插在支座或直接连在电路上使用。熔断体是两端套有金属帽或带有触刀的完全密封的绝缘管。这种熔断器的绝缘管内若充以石英砂,则分断电流时具有限流作用,可大大提高分断能力,故又称作高分断能力熔断器。若管内抽真空,则称作真空熔断器。若管内充以SF6气体,则称作SF6熔断器,其目的是改善灭弧性能。由于石英砂,真空和SF6气体均具有较好的绝缘性能,故这种熔断器不但适用于低压也适用于高压。 喷射式熔断器是将熔体装在由固体产气材料制成的绝缘管内。固体产气材料可采用电工反白纸板或有机玻璃材料等。当短路电流通过熔体时,熔体随即熔断产生电弧,高温电弧使固体产气材料迅速分解产生大量高压气体,从而将电离的气体带电弧在管子两端喷出,发出极大的声光,并在交流电流过零时熄灭电弧而分断电流。绝缘管通常是装在一个绝缘支架上,组成熔断器整体。有时绝缘管上端做成可活动式,在分断电流后随即脱开而跌落,此种喷射式熔断器俗称跌落熔断器。一般适用于电压高于6千伏的户外场合。 此外,熔断器根据分断电流范围还可分为一般用途熔断器,后备熔断器和全范围熔断器。一般用途熔断器的分断电流范围指从过载电流大于额定电流1.6~2倍起,到最大分断电流的范围。这种熔断器主要用于保护电力变压器和一般电气设备。后备熔断器的分断电流范围指从过载电流大于额定电流4~7倍起至最大分断电流的范围。这种熔断器常与接触器串联使用,在过载电流小于额定电流4~7倍的范围时,由接触器来实现分断保护。主要用于保护电动机。 随着工业发展的需要,还制造出适于各种不同要求的特殊熔断器,如电子熔断器、热熔断器和自复熔断器等。 熔断器如何配合熔断器如何维护 为防止发生越级熔断、扩大事故范围,上、下级(即供电干、支线)线路的熔断器间应有良好配合。选用时,应使上级(供电干线)熔断器的熔体额定电流比下级(供电支线)的大1~2个级差。常用的熔断器有管式熔断器R1系列、螺旋式熔断器RLl系列、填料封闭式熔断器RT0系列及快速熔断器RSO、RS3系列等。 低压配电系统中熔断器是起安全保护作用的一种电器,熔断器广泛应用于电网保护和用电设备保护,当电网或用电设备发生短路故障或过载时,可自动切断电路,避免电器设备损坏,防止事故蔓延。 熔断器由绝缘底座(或支持件)、触头、熔体等组成,熔体是熔断器的主要工作部分,熔体相当于串联在电路中的一段特殊的导线,当电路发生短路或过载时,电流过大,熔体因过热而熔化,从而切断电路。熔体常做成丝状、栅状或片状。熔体材料具有相对熔点低、特性稳定、易于熔断的特点。一般采用铅锡合金、镀银铜片、锌、银等金属。在熔体熔断切断电路的过程中会产生电弧,为了安全有效地熄灭电弧,一般均将熔体安装在熔断器壳体内,采取措施,快速熄灭电弧。 熔断器具有结构简单、使用方便、价格低廉等优点,在低压系统中广泛被应用。 熔断器需要注意哪些地方 鉴于熔断器优秀的短路保护性能,它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,是应用最普遍也最重要的保护器件之一。 在应用中要重视熔断器的使用注意事项、日常巡视检查及维修保养。 熔断器使用注意事项: 1、熔断器的保护特性应与被保护对象的过载特性相适应,考虑到可能出现的短路电流,选用相应分断能力的熔断器; 2、熔断器的额定电压要适应线路电压等级,熔断器的额定电流要大于或等于熔体额定电流; 3、线路中各级熔断器熔体额定电流要相应配合,保持前一级熔体额定电流必须大于下一级熔体额定电流; 4、熔断器的熔体要按要求使用相配合的熔体,不允许随意加大熔体或用其他导体代替熔体。 熔断器巡视检查: 1、检查熔断器和熔体的额定值与被保护设备是否相配合; 2、检查熔断器外观有无损伤、变形,瓷绝缘部分有无闪烁放电痕迹; 3、检查熔断器各接触点是否完好,接触紧密,有无过热现象; 4、熔断器的熔断信号指示器是否正常。 熔断器使用维修: 1、熔体熔断时,要认真分析熔断的原因,可能的原因有: 1)短路故障或过载运行而正常熔断; 2)熔体使用时间过久,熔体因受氧化或运行中温度高,使熔体特性变化而误断; 3)熔体安装时有机械损伤,使其截面积变小而在运行中引起误断。 2、拆换熔体时,要求做到: 1)安装新熔体前,要找出熔体熔断原因,未确定熔断原因,不要拆换熔体试送; 2)更换新熔体时,要检查熔体的额定值是否与被保护设备相匹配; 3)更换新熔体时,要检查熔断管内部烧伤情况,如有严重烧伤,应同时更换熔管。瓷熔管损坏时,不允许用其他材质管代替。填料式熔断器更换熔体时,要注意填充填料。 3、熔断器应与配电装置同时进行维修工作: 1)清扫灰尘,检查接触点接触情况; 2)检查熔断器外观(取下熔断器管)有无损伤、变形,瓷件有无放电闪烁痕迹; 3)检查熔断器,熔体与被保护电路或设备是否匹配,如有问题应及时调查; 4)注意检查在TN接地系统中的N线,设备的接地保护线上,不允许使用熔断器; 5)维护检查熔断器时,要按安全规程要求,切断电源,不允许带电摘取熔断器管。 熔断器都有哪些区别 熔断器与断路器的区别: 相同点是都能实现短路保护, 熔断器的原理是利用电流流经导体会使导体发热,达到导体的熔点后导体融化所以断开电路保护用电器和线路不被烧坏。它是热量的一个累积,所以也可以实现过载保护。一旦熔体烧毁就要更换熔体。 断路器也可以实现线路的短路和过载保护,不过原理不一样,它是通过电流底磁效应(电磁脱扣器)实现断路保护,通过电流的热效应实现过载保护(不是熔断,多不用更换器件)。具体到实际中,当电路中的用电负荷长时间接近于所用熔断器的负荷时,熔断器会逐渐加热,直至熔断。像上面说的,熔断器的熔断是电流和时间共同作用的结果起到对线路进行保护的作用,它是一次性的。而断路器是电路中的电流突然加大,超过断路器的负荷时,会自动断开,它是对电路一个瞬间电流加大的保护,例如当漏电很大时,或短路时,或瞬间电流很大时的保护。当查明原因,可以合闸继续使用。正如上面所说,熔断器的熔断是电流和时间共同作用的结果,而断路器,只要电流一过其设定值就会跳闸,时间作用几乎可以不用考虑。断路器是低压配电常用的元件。也有一部分地方适合用熔断器。 熔断器和断路器的性能比较: 熔断器: 1、熔断器的主要优点和特点 1)选择性好。上下级熔断器的熔断体额定电流只要符合国标和IEC标准规定的过电流选择比为1.6:1 的要求,即上级熔断体额定电流不小于下级的该值的1.6 倍,就视为上下级能有选择性切断故障电流; 2)限流特性好,分断能力高; 3)相对尺寸较小; 4)价格较便宜。 2、熔断器的主要缺点和弱点 1)故障熔断后必须更换熔断体; 2)保护功能单一,只有一段过电流反时限特性,过载、短路和接地故障都用此防护; 3)发生一相熔断时,对三相电动机将导致两相运转的不良后果,当然可用带发报警信号的熔断器予以弥补,一相熔断可断开三相; 4)不能实现遥控,需要与电动刀开关、开关组合才有可能。 非选择型断路器: 1、主要优点和特点 1)故障断开后,可以手操复位,不必更换元件,除非切断大短路电流后需要维修; 2)有反时限特性的长延时脱扣器和瞬时电流脱扣器两段保护功能,分别作为过载和短路防护用,各司其职; 3)带电操机构时可实现遥控。 2、主要缺点和弱点 1)上下级非选择型断路器间难以实现选择性切断,故障电流较大时,很容易导致上下级断路器均瞬时断开; 2)相对价格略高; 3)部分断路器分断能力较小,如额定电流较小的断路器装设在靠近大容量变压器位置时,会使分断能力不够。现有高分断能力的产品可以满足,但价较高。 选择型断路器: 1、主要优点和特点 1)具有非选择性断路器上述各项优点; 2)具有多种保护功能,有长延时、瞬时、短延时和接地故障(包括零序电流和剩余电流保护)保护,分别实现过载、断路延时、大短路电流瞬时动作及接地故障防护,保护灵敏度极高,调节各种参数方便,容易满足配电线路各种防护要求。另外,可有级联保护功能,具有更良好的选择性动作性能; 3)现今产品多具有智能特点,除保护功能外,还有电量测量、故障记录,以及通信借口,实现配电装置及系统集中监控管理。 2、主要问题 1)价格很高,因此只宜在配电线路首端和特别重要场所的分干线使用; 2)尺寸较大。 相关推举:
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