熔断器

熔断器
1. 何谓熔断器，其作用是什么
IEC127 标准将熔断器定义为“熔断体（fuse-link）”。

它是一种安装在电路中，保证电路安全运行的电器元件。

当电路发生故障或异常时，电流不断升高，升高的电流有可能损坏电路中的某些重要器件或贵重器件，也有可能烧毁电路甚至造成火灾。

若电路中正确地安置了熔断器，那么，熔断器就会在电流异常升高到一定的高度和一定的时间，自身熔断切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用。

最早的熔断器于一百多年前由爱迪生发明，由于当时的工业技术不发达，白炽灯很贵重，所以，最初是将它用来保护价格昂贵的白炽灯的。

2. 熔断器的工作原理是怎样的
我们都知道，当电流流过导体时，因导体存在一定的电阻，所以导体将会发热，且发热量遵循下面公式，即
Q = 0.24I2RT
式中，Q为发热量；I为流过导体的电流；
R 为导体的电阻；T为电流流过导体的时间。

依此公式我们不难看出熔断器的简单的工作原理了。

当制作熔断器的材料及其形状确定了，其电阻R 就相对确定了（若不考虑熔断器的电阻温度系数）。

当电流流过熔断器时，它就会发热，随着时间的增加其发热量也在增加。

电流与电阻的大小确定了产生热量的速度，熔断器的构造与其安装的状况确定了热量耗散的速度。

若产生热量的速度小于热量耗散的速度时，熔断器是不会熔断的；若产生热量的速度等于热量耗散的速度时，在相当长的时间内它也不会熔断；若产生热量的速度大于热量耗散的速度时，那么产生的热量就会越来越多，又因为它有一定比热及质量，其热量的增加就表现在温度的升高上，当温度升高到熔断器的熔点以上时熔断器就发生了熔断。

这就是熔断器的工作原理。

从这个原理中应该知道，在设计制造熔断器时必须认真地研究所选材料的物理特性，并确保它们有一致的几何尺寸。

这些因素对熔断器能否正常工作起了至关重要的作用。

同样，在使用它的时候，一定要正确地安装它。

3. 熔断器的构造如何？各有什么功效？又有什么要求
一般熔断器由三个部分组成：一是熔体部分，它是熔断器的核心，熔断时起到切断电流的作用，同一类、同一规格熔断器的熔体，材质要相同、几何尺寸要相同、电阻值尽可能地小且要一致，最重要的是熔断特性要一致；二是电极部分，通常有两个，是熔体与电路连接的
重要部件，它必须有良好的导电性，不应产生明显的安装接触电阻；三是支架部分，熔断器的熔体一般都纤细柔软，支架的作用就是将熔体固定并使三个部分成为刚性的整体，便于安装、使用，它必须有良好的机械强度、绝缘性、耐热性及阻燃性，在使用中不应产生断裂、
变形、燃烧及短路等现象。

电力电路及大功率设备所使用的熔断器，不仅有一般熔断器的三个部分，而且还有灭弧装置。

因为这类熔断器所保护的电路不仅工作电流较大，而且当熔体发生熔断时其两端的电压也很高，往往会出现熔体已熔化（熔断）甚至已汽化，但是电流并没有切断，其原因就是在熔断的一瞬间在电压及电流的作用下，熔断器的两电极之间发生拉弧现象。

这个灭弧装置必须有很强的绝缘性与很好的导热性，且呈负电性。

另外，还有一些熔断器有熔断指示装置，它的作用就是当熔断器动作（熔断）后其本身发生一定的外观变化，易于被维修人员发现，如发光、变色及弹出固体指示器等。

4. 熔断器有哪些种类
熔断器种类繁多，如下所述。

①按保护形式可分为过电流保护与过热保护。

用于过电流保护的熔断器就是平常说的熔断器（也叫限流熔断器）。

用于过热保护的熔断器一般被称为“温度熔断器”。

温度熔断器又分为低熔点合金型与感温触发型，还有记忆合金型，等等（温度熔断器是防止发热电器或易发热电器温度过高而进行保护的，例如，电吹风、电熨斗、电饭锅、电炉、变压器及电动机等；它响应于用电电器温升的升高，不会理会电路的工作电流大小。

其工作原理不同于“限流熔断器”）。

②按使用范围可分为电力熔断器、机床熔断器、电器仪表熔断器（电子熔断器）及汽车熔断器等。

③按体积大小可分为大型、中型、小型及微型。

④按额定电压可分为高压熔断器、低压熔断器和安全电压熔断器。

⑤按分断能力可分为高、低分断能力熔断器。

⑥按形状可分为平头管状熔断器（又可分为内焊熔断器与外焊熔断器）、尖头管状熔断器、铡刀式熔断器、螺旋式熔断器、插片式熔断器、平板式熔断器、裹敷式熔断器及贴片式熔断器。

⑦按熔断速度可分为特慢速熔断器（一般用TT表示）、慢速熔断器（一般用T 表示）、中速熔断器（一般用M 表示）、快速熔断器（一般用F表示）及特快速熔断器（一般用FF表示）。

⑧按标准可分为欧规熔断器、美规熔断器及日规熔断器。

5. 简述螺旋式熔断器RL的结构和特性
螺旋式熔断器RL 在熔断管中装有石英砂，熔体埋于其中，熔体熔断时，电弧喷向石英砂及其缝隙，可迅速降温而熄灭。

为了便于监视，熔断器一端装有色点，不同的颜色表示不同的熔体电流，熔体熔断时，色点跳出，示意熔体已熔断。

螺旋式熔断器额定电流为5～200A，主要用于短路电流大的分支电路或有易燃气体的场所。

6. 简述有填料管式熔断器RT 的结构和特性
有填料管式熔断器RT 是一种有限流作用的熔断器。

由填有石英砂的瓷熔管、触点和镀银铜栅状熔体组成。

有填料管式熔断器均装在特别的底座上，如带隔离刀闸的底座或以熔断器为隔离刀的底座上，通过手动机构操作。

填料管式熔断器额定电流为50～1000A，主要用于短路电流大的电路或有易燃气体的场所。

7. 简述无填料管式熔断器RM 的结构和特性
无填料管式熔断器RM的熔丝管是由纤维物制成的，使用的熔体为变截面的锌合金片。

熔体熔断时，纤维熔管的部分纤维物因受热而分解，产生高压气体，使电弧很快熄灭。

无填料管式熔断器具有结构简单、保护性能好及使用方便等特点，一般均与刀开关组成熔断器刀
开关组合使用。

8. 简述有填料封闭管式快速熔断器RS 的结构和特性
有填料封闭管式快速熔断器RS是一种快速动作型的熔断器，由熔断管、触点底座、动作指示器和熔体组成。

熔体为银质窄截面或网状形式，熔体为一次性使用，不能自行更换。

由于其具有快速动作性，故一般作为半导体整流元件的保护用。

9. 熔断器的保护特性是一种什么特性
所谓熔断器的保护特性，就是熔体的熔化特性。

通常，用通过熔体的电流与熔体熔化所需的时间来表征。

这种特征是一种反时限特性。

在熔断器的保护特性中有一个最小熔化电流值，只有通过熔体的电流大于或等于该值时，熔体才能够在一定时间内熔化。

根据对熔断器的要求，熔体的额定电流应小于最小熔化电流。

熔断器的额定电流与最小熔化电流之比称为熔化系数β。

此系数是熔断器保护小倍数过载的灵敏度指标，其值主要取决于熔体的材料和结构及其工作温度。

从过载保护来看，β值越小，对小倍数过载越有利。

熔断器的熔断时间等于熔化时间与燃弧时间之和。

由于燃弧时间很短，可以忽略不计，因此熔化特性也就是熔断器的弧前电流-时间特性。

为了保证熔断器在其额定电流下不熔断，一般在其特性曲线上留有一条10%～20%的误差带，即选用时留有10%～20%的裕度。

10. 慢速熔断器有何特性
慢速熔断器也叫延时熔断器，它的延时特性表现在电路出现非故障脉冲电流时保持完好而能对长时间的过载提供保护。

有些电路在开关瞬间的电流大于几倍正常工作电流，尽管这种电流峰值很高，但是它出现的时间很短，我们称它为脉冲电流，也有称它为冲击电流或叫
它为浪涌电流。

普通的熔断器是承受不了这种电流的，这样的电路中若使用的是普通熔断器恐怕就无法正常开机了，若使用更大规格的熔断器，那么当电路过载时又得不到保护。

延时熔断器的熔体经特殊加工而成，它具有吸收能量的作用，调整能量吸收量就能使它既可以抗住冲击电流又能对过载提供保护。

标准对延时特性都有规定，若标准的规定特性无法满足要求，则可以与制造商联系以得到解决。

11. 熔断器的额定电流是否就是使熔断器熔断的电流
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。

应该仅将它看成是一种规格的标称，而流过熔断器的电流大到何种地步、何时熔断，这在熔断器产品标准中有详细的规定，又因标准的不同而规定有所不同。

熔断器有一个“熔断系数”其值大于“1”（一般在 1.1～1.5 之间），它是“常规不熔断电流”与“额定电流”的比值。

由此可以看出，即使流过熔断器的电流大于它的额定电流而未超过常规不熔断电流，熔断器也不应该发生熔断现象。

12. 如何理解熔断器的额定电压
熔断器熔断与否取决于流过它的电流的大小，与电路的工作电压无关。

熔断器的额定电压是从安全使用熔断器角度提出的，它是熔断器处于安全工作状态时电路的最高工作电压。

这说明熔断器只能安置在工作电压小于等于熔断器额定电压的电路中。

只
有这样，熔断器才能安全有效地工作，否则，在熔断器熔断时将会出现持续飞弧和被电压击穿而危害电路的现象。

13. 熔断器的电压降说明了什么
熔断器的电压降是熔断器在额定电流条件下，其两端的电压降。

它反映了熔断器的内阻，其值不应过大。

若将内阻（电压降）过大的熔断器安装在电路中，它将影响电路的系统参数，使得电路不能正常工作。

标准对电压降不仅有其值的上限规定，而且对其一致性也做了规定。

14. 研究熔断器的温升有何意义
熔断器的温升是指熔断器中流过 1.1倍（110%）额定电流时，熔断器的温度上升值，即实测温度减去环境温度的值。

UL 标准将其上限规定在75℃。

因为熔断器的熔体对温度较为敏感，在一定高的温度长时间的作用下，它的熔点及阻抗将发生变化，这种变化会影响熔断器的准确性，这就是通常说的熔断器老化。

老化的熔断器使用于电路中是非常危险的，所以在制作和使用熔断器时都应该注重熔断器的温升。

同理，应该注意到，即使经过长时间使用的熔断器未发生熔断，它也有可能已经老化了，此时最好进行更换。

15. 熔断器的分断能力是什么意思
当介于常规不熔断电流与相关标准规定的额定分断能力（的电流）之间的电流作用于熔断器时，熔断器应能可靠地动作，而且不会危及周围环境。

熔断器被安置的电路的预期故障电流必须小于标准规定的额定分断能力电流，否则，当故障发生熔断器熔断时会出现持续飞弧、引燃、熔断器烧毁、连同接触件一起熔融及熔断器标记无法辨认等现象。

当然，劣质熔断器的分断能力达不到标准规定的要求，使用时同样会发生上述的危害。

16. 简述熔断器的断相保护
低压电动机因断相运行造成的损坏约占电动机损坏事故的30%，而因熔断器熔断引起的断相运行又占断相运行故障的75%以上。

导致某相熔断器熔断的主要原因除故障（如单相短路）熔断外，因熔断器触头接触不良，熔体选择不当及熔体熔断特性的分散性等因素所致的非故障熔断也占很大比例。

因此，熔断器断相保护问题也亟待重视解决。

根本的解决办法是使熔断器本身具备断相保护功能。

常见措施之一是熔断器附设熔断撞击（指示）器及微动开关。

当任一相熔断器的熔体熔断时，通过连动的微动开关动断触头即可切断接触器控制回路的电源或输出作为报警信号。

但是，我国低压熔断器产品中载流与断流容量较大者（如RTO、NT 等型号）多不带上述熔断撞击（指示）装置，故难以实现断相保护功能。

只有些容量规格较小的如RL1B、RT14、HG1等型号熔断器或熔断器组合电器具有这种功能，难以满足实际需要。

目前，我国低压电动机多以具有断相保护功能的热继电器做过负荷保护兼断相保护装置。

对大量的拖动着不会过负荷并可能经常低负荷运行负载（如风机、水泵类）的电动机，按设计常规可不设过负荷保护，不装热继电器。

在实际工程中，当馈电回路采用不具断相保护功能的熔断器做短路保护时，许多用户仍然增设相应的热继电器做断相保护装置使用，以弥补熔断器的不足，并以为非常稳妥可靠，而其实际效果并不理想。

有鉴于此，一些引进工程的技术条件中已规定凡以熔断器做短路保护的动力馈线中，无论是否已配置有断相保护功能的热继电器，熔断器也必须具备断相保护功能。

这种规定是正确的，即使对于我国的三相四线制低压电网，因负荷（如照明、家电等）以单相明电压负荷为主，断相运行也将造成三相负荷严重不平衡及中线电位偏移，威胁用电安全，所以当照明配电
干线以熔断器做过流保护时，采用具有断相报警功能的熔断器也很有必要。

17. 如何正确选择熔断器
各种电气设备都具有一定的过载能力，允许在一定条件下较长时间运行，而当负载超过允许值时，就要求保护熔体在一定时间内熔断。

还有一些设备启动电流很大，但启动时间很短，所以要求这些设备的保护特性要适应设备运行的需要，要求熔断器在电机启动时不熔断，
在短路电流作用下和超过允许过负荷电流时，能可靠熔断，起到保护作用。

熔体额定电流选择偏大，负载在短路或长期过负荷时不能及时熔断；选择过小，可能在正常负载电流作用下就会熔断，影响正常运行。

为保证设备正常运行，必须根据负载性质合理地选择熔体额定电
流（熔体额定电流的数值范围是为了适应熔体系列标准件的额定值）。

通常，可按下述方法选择熔断器。

（1）基本原则
①熔断器的额定电压应按电网的额定电压选定。

②保护线路用的熔断器，其额定电流可按线路的负荷电流选择，但其额定分断能力必须大于线路中可能出现的最大故障电流。

③为满足选择性保护的要求，上、下级熔断器应根据其特性曲线及其实际误差来选用，如下级熔断器熔断时间取1s，则上级熔断器熔断时间取1.1s。

（2）照明电路
照明电路的熔断器熔体额定电流≥被保护电路上所有照明电器工作电流之和。

干线熔断器熔体容量应等于或稍大于各分支线熔断器熔体容量之和；各分支熔断器熔体容量应等于或稍大于各灯工作电流之和。

（3）电动机
保护电动机用的熔断器，应按避开电动机启动电流这一原则来考虑，亦即应根据电动机类型、启动时间长短及其工作制等条件来进行不同的选择。

①单台直接启动电动机：熔体额定电流=（1.5～2.5）×电动机额定电流；
②多台直接启动电动机：总保护熔体额定电流=（1.5～2.5）×各台电动机电流之和；
③降压启动电动机：熔体额定电流=（1.5～2）×电动机额定电流；
④绕线式电动机：熔体额定电流= （1.2～1.5）×电动机额定电流。

（4）配电变压器低压侧
配电变压器低压侧的熔体额定电流=（1.0～1.5）×变压器低压侧额定电流。

（5）并联电容器组
并联电容器组的熔体额定电流=（1.3～1.8）×电容器组额定电流。

（6）电焊机
电焊机的熔体额定电流=（1.5～2.5）×负荷电流。

（7）电子整流元件
电子整流元件的熔体额定电流≥1.57×整流元件额定电流。

18. 简述熔断器的熔断过程
熔断器的熔断可分为以下几个过程：
①熔断器熔体因过载或短路而加热到熔化温度；
②熔体的熔化和汽化；
③间隙击穿和产生电弧；
④电弧的熄灭，电路分断。

19. 造成熔断器熔断有哪些原因
熔断器熔体熔断时，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。

20. 拆换熔断器熔体时有何要求
拆换熔断器熔体时要按下述要求进行。

①安装新熔体前，要找出熔体熔断原因，未确定熔断原因，不要拆换熔体试送电。

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，应同时更换瓷熔管。

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。

21. 熔断器的安秒特性表示什么？主要作用是什么
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。

①熔断器的安秒特性：熔断器的安秒特性曲线亦是熔断特性曲线、保护特性曲线，是表征流过熔体的电流与熔体的熔断时间的关系。

②熔断器的作用：熔断器对过载反应是很不灵敏的，当系统电气设备发生轻度过载时，熔断器将持续很长时间才熔断，有时甚至不熔断。

因此，熔断器一般不宜做过载保护，主要用做短路保护。

22. 试述熔断器熔体金属材料对保护特性的影响
低熔点材料（铅锡合金、锌）在临界电流时的发热对熔断器各部分影响不大，不致超过规定值。

但它的电阻率较大，在一定电阻
时，需要较大的截面积，体积增大，熔断时会产生大量金属蒸气，不利于灭弧，其分断能力也受到限制，只适宜做小电流熔断器。

高熔点材料（银、铜、铝）的电阻率较低，在一定电阻时，所需截面积较小，在熔化时金属蒸气较少，有利于灭弧，其分断能力可提高，一般用于大电流熔断器。

但由于熔点高，对小过载会失去保护。

为此，常应用“冶金效应”，即在铜丝中焊上一个小锡球，当熔体温度上升到小锡球熔化温度时，促进熔丝熔断，这样可使较低的过载也能得到保护。

23. 专职人员使用的和非熟练人员使用的熔断器有何区别
供专职人员使用的熔断器，在结构上不必保证产品是防护的，也不要求对偶然触及的带电部件实行保护，但要求熔断器的分断能力至少达到50kA。

供非熟练人员使用的熔断器，主要是强调安全性。

规定其外壳的防护等级至少为IP2X级（能防止手指触及带电部分），同时对爬电距离和电器间隙的要求都比一般标准高，但分断能力可以稍低。

24. 为什么有些熔断器中要充填石英砂
在熔断器中充填石英砂，其目的是为了增强熔断器的灭弧能力。

因石英砂具有较高的导热性和绝缘性能，并且与电弧有很大的接触面积，便于吸收电弧能量，因此能使电弧迅速冷却。

充填熔断器用的石英砂，通常都经过精选和特殊处理。

为保证其致密性，进行充填时必须使用专门的设备，用户不得随意充填，以免熔断器的性能变坏。

25. 安装熔断器熔体应注意哪些事项
安装熔断器的熔体应注意以下事项：
①熔体的最大额定电流不得超过熔断器的额定电流；熔体的安装长度，应按熔断器或刀闸开关内的面积所允许的长度确定。

②安装熔体时，熔体两头应顺时针方向顺螺钉绕一圈，既不宜拧得太紧，也不宜拧得太松，以免损伤熔体或造成接触不良，否则，熔体温度将过高而造成误熔断。

③表面严重氧化的熔体应予以更换，以免在正常工作时过热熔断而造成电动机单相运行。

④如果熔体选择正确，但在使用中却反复熔断，说明线路或负载（如电动机等）存在故障，或熔体安装不当，需要查明原因后再安装。

此时不得任意增大熔体截面或用较粗的其他金属丝来代替。

⑤不许将几根小容量熔体合并，以增大熔体截面来代替一根容
量相等的熔体。

因为合并熔体的熔断电流并不等于各单根熔体的熔断电流之和。

26. 熔断器运行中应巡视检查哪些项目
熔断器运行中应巡视检查的项目有：
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。

27. 熔断器的使用和维护中应注意的事项
使用和维护熔断器应注意以下事项：
①检查熔断器的额定电压是否大于或等于电源的额定电压，其额定分断能力是否大于预期短路故障电流。

②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，选用适应分断能力的熔断器。

③线路中各级熔断器熔体额定电流要相互配合，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。

⑤安装时应保证接触良好，不使熔体受到机械损伤，并防止其中个别相接触不良。

⑥熔断器的周围环境温度与保护对象的周围环境温度尽可能一致，以免保护特性产生误差。

⑦换上的新熔体，其规格应与原来熔体的规格一致，不得任意加大和缩小规格，并且必须在不带电的情况下更换熔体或熔管。

⑧为确保更换熔断器时的安全，尤其在确需带电更换时，应戴绝缘手套，站在绝缘垫上，并戴上护目眼镜。

⑨在有爆炸危险和有火灾危险的环境中，不得使用所产生的电弧可能与外界接触的熔断器。

28. 熔断器的维修检查工作有哪些
熔断器有下列多项维修检查工作：
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，如有问题应及时处理；。