熔断器工作原理-用途和结构-技术参数-工作的物理过程

熔断器工作原理-用途和结构-技术参数-工作的物理过程

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熔断器工作原理/用途和结构/技术参数/工作的物理过程

1、熔断器（fuse-link）的用途和结构

熔断器是当电流超过规定值一定时间后，以它本身产生的热量使熔体熔化而分断电器的保护电器，它是集感应、比较与执行于一体的最简单且性能优异的保护电器，在低压配电线路中作短路和过载保护用。由于熔断器对过载反应不灵敏，所以不宜用于过载保护，主要用于短路保护。

熔断器主要由熔体和安装熔体的熔管和熔座组成。其中熔体是主要部分，既是感受元件又是执行元件。熔体可以做成丝状、片状、带状、笼状，材料有两类：低熔点材料，如铅、锌、锡及铅锡合金；另一类为高熔点材料，如银、铜、铝等。熔管的材料为陶瓷、绝缘钢纸或玻璃纤维。

2、熔断器的主要工作原理和主要技术参数：

熔断器是一种结构简单、使用方便、价格低廉的保护电器。它主要有熔体和安装熔体的导电零件组成，此外还有绝缘座和绝缘管组成。使用时，熔体被保护电路串联，当电路为正常负载电流时，熔体温度较低。如果电路发生短路故障时，电路电流增大，熔体发热。当熔体温度升高到熔点时，自行熔断，分断故障电路，达到保护线路的目的。

3、熔断器工作的物理过程：

1）.熔体升温当电路中出现短路电流时，使熔体温度升高到熔化温度，但熔体仍然处于固体状态，并没有开始熔化。此时，电流越大，温度上升越快。

2）.熔体熔化熔体继续吸收热量，其中部分金属开始从固体状态转变为液体状态。由于熔体熔化需要吸收一部分热，因此，这个阶段内，熔体温度始终保持在熔点。

3）.电弧产生熔化了的金属继续被加热直至汽化，即出现金属蒸汽。此时，由于瞬间小的绝缘间隙的出现，电流突然中断，此时的电路电压会立即击穿此间隙，产生电弧，从而使电路又一次接通，形成第二次加热阶段。

4）.电弧熄灭电弧形成后，若能量较小，随熔断间隙的扩大将自行熄灭；否则，电弧燃烧扩散到填料中，使熔体间隙进一步扩大，以致电弧不能继续燃烧，电弧熄灭。于是熔断器真正切断电流，起到保护电路的作用。

弧前过程主要特点：熔体的升温与熔化，熔断器对故障做出反应。弧后过程主要特点：含有大量金属蒸汽的电弧在间隙内蔓延、燃烧，最后被熄灭。此过程的持续时间取决于熔断器的灭弧能力。

图1 熔断器的保护特性曲线图2 熔体的熔化过程

t—熔断时间；I—流过熔断器的电流

Ir—最小熔化电流

4、常用熔断器

1）.RC1A系列的瓷插式熔断器

俗称瓷插保险，由瓷插座、瓷插头组成，瓷插座上有静插座和接线螺钉，中间空隙与瓷插头突出部分形成灭弧室，电流较大时灭弧室中垫石棉编织物，防止熔体熔断时，金属颗粒喷溅。

铅锡合金丝额定电流5－15；极限分断能力 0.25－0.5

铜丝额定电流30－100；极限分断能力1.5－3

变截面紫铜片额定电流200；极限分断能力3

2）.RM10系列：

由熔断管、熔体、静插座组成。

熔体是变截面的锌片，静插座安于绝缘底板上。熔断管由钢化纤维制成，管内无填料，熔体熔断时，电弧在管内不会向外喷出。额定电流15－1000，分断能力1.2－12

3）.RT和NT有填料封闭管式熔断器

主要由熔管和底座组成，熔管包括管体、熔体、指示器、触刀、盖板和石英砂，管体采用陶瓷，具有较高的机械强度和耐热性能，管内装有工作熔体和指示器熔体。熔体通常由薄紫铜片冲制成变截面形状，中间部分用锡桥连接，装配时一般将熔片围成笼状，以增大熔体和石英砂的接触面积，从而提高熔断器的分断能力，又使管体受热均匀而不容易断裂。熔断指示器是一个机械信号装置，指示器上装有与熔体并联的铜丝。当电路短路时，熔体熔断后，电流转移至铜丝上迅速熔断，指示器在弹簧作用下立即向外弹出，显示红色信号，表示熔体熔断。

4）. 快速熔断器又称半导体器件保护器，

常用的有RS系列有填料快速熔断器、RLS系列螺旋式快速熔断器、N GT系列半导体器件保护用熔断器

RS0主要用于硅整流元器件及其成套装置的短路保护

RS3主要用作晶闸管及其成套装置的短路保护

RLS与RS熔体材料和结构不同，主要用于小容量的硅整流器件和晶闸管的短路保护。

NGT用于半导体保护。

5）. 自复熔断器

大功率非线性电阻元件，具有良好的限流性能，常与低压断路器串联使用提高分断能力。优点：当故障排除后，迅速复原，不需要更换熔体，再次投入运行。

自复熔断器的结构，主要由电流端子（又叫电极）、云母玻璃（填充剂）、绝缘管、熔体、活塞、氩气和外壳等组成。其中，自自复熔断器的外壳一般用不锈钢制成，不锈钢套与其内部的氧化铍陶瓷绝缘管间用云母玻璃隔开，云母玻璃既是填充剂又是绝缘物。

自复熔断器的接线，它常与断路器串联使用，本身先并联一只附加电阻，以抑制分断时出现的过电压。正常工作时，自复熔断器呈低阻状态，并联电阻仅流过很小电流。而当线路发生故障时，自复熔断器呈高阻状态，并联电阻可吸收它所产生的过电压，并维持断路器脱扣器所需要的动作电流，保证断路器可靠分断。因此，断路器分断的电流实际上是自复熔断器的限流电流。