淺談熔斷器的分類與選用

白澤

摘要：熔斷器（fuse）是指當(dāng)電流超過規(guī)定值時，以本身產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷，斷開電路的一種電器。熔斷器是根據(jù)電流超過規(guī)定值一段時間后，以其自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化，從而使電路斷開;運用這種原理制成的一種電流保護(hù)器。熔斷器廣泛應(yīng)用于高低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)以及用電設(shè)備中，作為短路和過電流保護(hù)。本論文對熔斷器的結(jié)構(gòu)、分類、原理、優(yōu)缺點等方面進(jìn)行討論。

一、熔斷器的結(jié)構(gòu)

1）熔體部分——保險絲的核心 ，既是感測元件又是執(zhí)行元件。

2）電極部分——熔體與電路聯(lián)接 ，良好的導(dǎo)電性能，很小的接觸阻抗。

3）支架部分——固定熔體，易于安裝，它必須有良好的機(jī)械強(qiáng)度、絕緣性、耐熱性和阻燃性，在使用中不應(yīng)產(chǎn)生斷裂、 變形、燃燒及短路等現(xiàn)象。

4）滅弧裝置——熔體已熔化（熔斷）甚至已汽化，拉弧現(xiàn)象。滅弧裝置必須有很強(qiáng)的絕緣性與很好的導(dǎo)熱性。

二、熔斷器的分類

熔斷器主要由熔體和安裝熔體的絕緣管（絕緣座）組成。使用時，熔體串接于保護(hù)電路中，當(dāng)電路發(fā)生短路故障時，熔體被瞬時熔斷從而分?jǐn)嚯娐罚鸬奖Ｗo(hù)作用。常用熔斷器的類型如下：

1）插入式熔斷器——常用于380V及以下電壓等級的線路末端，作為配電支線或電氣設(shè)備的短路保護(hù)。

2）螺旋式熔斷器——常用于機(jī)床電氣控制設(shè)備中。分?jǐn)嚯娏鬏^大，可用于電壓等級500V及其以下，電流等級200A以下的電路中，作短路保護(hù)。

3）封閉式熔斷器——分有填料熔斷器和無填料熔斷器兩種。有填料熔斷器一般用方形瓷管，內(nèi)裝石英砂及熔體，分?jǐn)嗄芰?qiáng)，用于電壓等級500V以下、電流等級1KA以下的電路中。無填料密閉式熔電器將熔體裝入密閉式圓筒中，分?jǐn)嗄芰ι孕∮糜?00V以下，600A以下電力電網(wǎng)或配電設(shè)備中。

4）快速熔斷器——主要用于半導(dǎo)體整流元件或整流裝置的短路保護(hù)。

5）自復(fù)熔斷器——當(dāng)電路發(fā)生短路故障時，短路電流產(chǎn)生高溫使鈉迅速氣化，氣態(tài)鈉呈現(xiàn)高阻態(tài)，從而限制了短路電流。當(dāng)短路電流消失后，溫度下降，金屬鈉恢復(fù)原來的良好導(dǎo)電性能。自復(fù)熔斷器只能限制短路電流，不能真正分?jǐn)嚯娐贰?/p>

三、熔斷器的工作原理

1）產(chǎn)生熱量的速度小于熱量耗散的速度

2）產(chǎn)生熱量的速度等于熱量耗散的速度

3）產(chǎn)生熱量的速度大于熱量耗散的速度

Q=0.24I2RT;其中Q是發(fā)熱量，0.24是一個常數(shù)，I是流過導(dǎo)體的電流，R是導(dǎo)體的電阻，T是電流流過導(dǎo)體的時間。

四、熔斷器的工作物理過程

熔斷器的熔體熔斷時的物理過程分成四個階段：

1）熔體升溫——熔體升到熔化溫度。（溫度上升很快）

2）熔體熔化——繼續(xù)吸熱，部分金屬轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w。（溫度保持在熔點）

3）電弧產(chǎn)生——瞬間間隙的出現(xiàn)，電壓擊穿間隙，產(chǎn)生電弧，使電路二次導(dǎo)通。（形成二次加熱）

4）電弧熄滅——能量較小，隨熔斷間隙的擴(kuò)大將自行熄滅;否則，電弧燃燒擴(kuò)散到填料，使之滅弧。

五、熔斷器的主要參數(shù)

1）工作溫度：一般fuse工作溫度范圍-55℃～+125 ℃.

2）額定電流：承載的工作電流.

3）額定電壓：切斷電流過程中承受的最高電壓.

4）額定分?jǐn)嗄芰Γ喊踩袛嗟淖畲蠊收想娏?

5）熔化熱能：I2t

6）熔斷特性：過流情況下的熔斷速度.

六、熔斷器產(chǎn)品優(yōu)缺點說明

1）插入式熔斷器（半封閉式）——具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、更換熔體方便等優(yōu)點，用于照明電路和小容量的電路保護(hù)。瓷座中間有一空腔，它與磁蓋的凸起部分構(gòu)成滅弧室。額定電流大于60A及以上的熔斷器，在滅弧室中需墊有幫助滅弧的編織石棉。

2）螺旋式熔斷器（有填料封閉式）——具有斷流能力大、體積小、熔絲熔斷后顯示、更換熔體方便、安全可靠等優(yōu)點。熔管內(nèi)裝有熔體和石英砂填料，熔管上蓋中有一熔斷指示器，當(dāng)熔體熔斷時指示器跳出，顯示熔斷器熔斷。

3）無填料密封管式熔斷器——具有分?jǐn)嗄芰Υ蟆⒈Ｗo(hù)特性好和運行安全可靠等優(yōu)點，常用于頻繁發(fā)生過載和短路故障的場合。熔管中的熔片由變截面鋅片制成，中間有幾處狹窄的部分。當(dāng)短路電流流過熔片時，狹窄處熔斷，熔管內(nèi)壁在電弧的高溫作用下，分解出大量的氣體，使管內(nèi)壓力迅速增加，將電弧熄滅。

4）有填料封閉管式熔斷器——具有分?jǐn)嗄芰?qiáng)、保護(hù)性能好、帶有醒目的熔斷指示器、使用安全的優(yōu)點。用于電器設(shè)備的短路保護(hù)和電纜、導(dǎo)線的過載保護(hù)。由薄紫銅片沖制成變截面形狀，裝配時一般將熔片圍成籠狀，以增大熔體與石英砂的接觸面積，從而提高熔斷器的分?jǐn)嗄芰Γ帜苁构荏w受熱均勻而不易斷裂。

七、熔斷器的選擇原則

1）根據(jù)使用條件確定熔斷器的類型

2）選擇熔斷器的規(guī)格時，應(yīng)首先選定熔體的規(guī)格，然后再根據(jù)熔體去選擇熔斷器的規(guī)格。

3）熔斷器的保護(hù)特性應(yīng)與被保護(hù)對象的過載特性有良好的配合。

4）在配電系統(tǒng)中，各級熔斷器應(yīng)相互匹配，一般上一級熔體的額定電流要比下一級熔體的額定電流大2～3倍。

5）對于保護(hù)電動機(jī)的熔斷器，應(yīng)注意電動機(jī)啟動電流的影響。熔斷器一般只作為電動機(jī)的短路保護(hù)，過載保護(hù)應(yīng)采用熱繼電器。

6）熔斷器的額定電流應(yīng)不小于熔斷器的額定電流;額定分?jǐn)嗄芰?yīng)大于電路中可能出現(xiàn)的最大短路電流。

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