熔断器(
熔丝管)是利用流过熔体的电流所产生的热效应原理而动作的电器,即当熔体的温度超过其
熔点时熔体就会熔断而分断电路。熔断器是一种保护电器,广泛应用于配电电路的
短路保护。
熔断器主要有熔体、熔管和熔座三部分组成。电路正常工作时,通过熔体的电流小于或等于其
额定电流,熔断器的熔体不会熔化。一旦电路发生严重过载或短路,熔断器中的熔体会立即熔化,电源被自动切断,从而起到保护电气设备和电路的目的。
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。由于具有结构简单、价格便宜、使用维护方便等优点,因此得到广泛应用。
发展历程
世界最早熔断导线(
断路器的萌芽)试验于1773年,由纳林进行。他把一根细
导线与充电
电容器短接,发生了导线爆炸式熔断。
1878年
英国J.Swan试制成功了
白炽灯,几乎在同时,
美国的T.A.Edison也研制成功了这种白炽灯。开始时在英国是由Swan电灯联合公司的发电厂向用户供电,并安装了用木制插座的熔断器,这种熔断器当时称作“安全熔断桥”。从1881年到1885年这个发电厂向用户供电的各种电气设备在1890年由莫地发明具有填料的管式熔断器,并获得了专利。随后发现
石英砂是最好的填料,才发展成一种高分断能力的熔断器。1905年德国
西门子股份公司用汞(
汞)作熔体的永久熔断器。当过载电流通过这种熔断器时,其中汞发热而蒸发,电流即被切断。支路上都是用熔断器来保护的。同时当时灯泡的价格和事故率都比较高,说明采用熔断器是必须的,除了用熔断器外,还没有其它的保护设备可代用。
19世纪的最后10年中,熔断器已成为唯一有用的保护装置那时在
德国、
美国、
英国和法国等已开始广泛使用高压熔断器,它是由一个两端开口并有插头引线的陶瓷管、绝缘塑料管、硬化
橡胶管或类似的
绝缘材料制造的。1890年由莫地发明具有填料的管式熔断器,并获得了专利。随后发现
石英砂是最好的填料,才发展成一种高分断能力的熔断器。1905年德国
西门子股份公司用汞(
汞)作熔体的永久熔断器。当过载电流通过这种熔断器时,其中汞发热而蒸发,电流即被切断。在20世纪期间,世界各国实施了
继电保护方案当时已有了
油断路器,由它和继电保护结合来进行线路的保护。
工作原理
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。
基本构造
熔断器主要有熔体、熔管和熔座三部分组成。
熔体主要有两种类型,一种由铅、
铅锡合金或锌等
熔点较低的材料制成,多用于小电流电路:另一种由银或铜等熔点较高的材料制成,主要用于大电流电路。熔体多制成片状、丝状或栅状。
熔管是安装熔体的外壳,由绝缘耐热材料制成,在熔体熔断时兼有
灭弧作用。
熔座是用来固定熔管和外接引线的底座。
按用途分类
熔断器按结构形式分可分为半封闭插入式、无填料封闭管式、有填料封闭管式和自复式四类。
(1)插入式熔断器
常用的插入式熔断器有RC1A系列,由软铝丝或铜丝制成熔体。其结构简单,价格低廉,由于其分断能力较低,一般多用于民用和照明电路中。主要用于交流50Hz、额定电压380V及以下和
额定电流200A及以下的电路做
短路保护。
(2)螺旋式熔断器
螺旋式熔断器的常用产品有RL1、RL6、RL7和RLS2等系列。下图为RL1系列螺旋式熔断器的结构示意图。该系列熔断器的熔断管内填充
石英砂以增强
灭弧能力。螺旋式熔断器具有熔断指示器,当熔体熔断时指示器也会自动脱落,为检修提供了方便。该系列产品具有较高的分断能力,主要用于为交流50Hz、额定电压380V或直流额定电压440V及以下的电力拖动电路或成套配电设备提供短路保护。
(3)封闭管式熔断器
封闭管式熔断器可分为有填料和无填料两种,RM10系列为无填料封闭管式熔断器,其结构如下图所示。这种熔断器具有两个特点:一是其熔管是钢纸管制成的,当熔体熔断时熔管内壁会产生高压气体以加快
电弧熄灭;二是熔体由锌片制成变截面形状,在
短路故障时,变截面锌片的狭窄部位同时熔断,形成较大空隙,使电弧容易熄灭。RTO、RT12等系列为有填料封闭管式熔断器,它们的熔管用高频电工陶瓷制成。熔体则是用网状纯铜片制成的,具有较大的分断能力,广泛应用于短路电流较大的电力输配电系统中,还可应用于带熔断器隔离器、开关熔断器等开关电器中。
(4)自复式熔断器
自复式熔断器的熔体是用非线性电阻制成的。当电路发生短路时,短路电流产生的高温使熔体迅速
汽化(熔体安装在密闭的容器内),
电阻剧增,从而限制了短路电流。当故障清除后,温度下降,熔体重新固化,恢复原本良好的导电性。这种熔断器具有限流作用显著、动作时间短、动作后不必更换熔体且可重复使用等优点。但因为它熔而不断,不能真正分断电路,所以只能限制故障电流,因此实际应用中一般与
低压断路器配合使用。
技术参数
(1)额定电压:指熔断器长期工作时和分断后所能承受的电压,一般大于等于电气设备的额定电压。
(2)
额定电流:指熔断器长期工作时,温升不超过规定值时所能承受的电流。为了减少熔管规格,熔管的额定电流等级比较少,而熔体的额定电流等级比较多,即在一个额定电流等级的熔管内可以放几个额定电流等级的熔体,但熔体的额定电流最大不能超过熔断管的额定电流。
(3)极限分断能力:指熔断器在规定的额定电压和
功率因数(或
时间常数)条件下,能够分断的最大电流值。因为电路中出现的最大电流值一般指
短路电流值。所以极限分断能力也反映了熔断器分断短路电流的能力。
应用领域
熔断器的用途主要体现在以下几个方面:
电路保护:当电路中出现过载或短路时,熔断器能够迅速响应,自动切断电流,从而保护电路和设备不受损坏。熔断器在电路保护中的作用非常重要,它可以在故障发生时有效地保护电路和设备,避免火灾等事故的发生。
安全防护:熔断器作为一种安全保护元件,能够在电路出现故障时及时切断电流,防止电流过大对人身安全造成威胁。在工业生产和家庭用电中,熔断器常常被用于保护设备的安全,避免电流过大或
短路导致的事故。
维护方便:熔断器在切断电流的同时,也会在熔管内留下熔丝。这些熔丝可以作为电路故障的指示器,帮助维修人员快速定位故障点,便于维护和修复电路。
防止
电磁干扰:熔断器在切断电流时会产生电磁干扰,但熔断器可以有效地抑制电磁干扰,减少对周围设备和人员的危害。
熔断器的应用非常广泛,涉及到工业、商业、家庭等各个领域。在工业生产中,熔断器被用于保护电动机、变压器等设备的正常运行;在商业建筑中,熔断器被用于保护照明、空调等设备的正常运行;在家庭用电中,熔断器被用于保护家电、插座等设备的正常运行。
使用事项
①正确选用熔体及熔断器。有分支电路时,分支电路的熔体
额定电流应比前一级小2~3级;对不同性质的负载,如照明电路、电动机电路的主电路和控制电路等,应尽量分别进行保护,装设单独的熔断器。
②安装熔断器时的注意事项。螺旋式熔断器安装时,必须注意将
power cord接到瓷座的下接线端,以保证其安全;瓷插式熔断器在安装熔丝时,熔丝应顺着螺钉旋紧方向绕过去,同时应注意不要划伤熔丝,也不要把熔丝细紧以免减小熔丝截面尺寸或插断熔丝。
③拆换熔体注意事项。安装新熔体前,要找出熔体熔断原因,如果未确定熔断原因,不要拆换熔体试送;更换熔体时应切断电源,并应换上相同
额定电流的熔体,不能随意加大熔体。
常见故障
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日常维护
(1)安装熔断器除保证足够的电气距离外,还应保证足够的间距,以保证拆卸、更换熔体方便。
(2)安装前应检查熔断器的型号、额定电压、额定电流、额定分断能力等参数是否符合规定要求。
(3)安装熔体必须保证接触良好,不能有机械损伤。
(4)安装引线要有足够的截面积,而且必须拧紧接线螺钉,避免接触不良。
(5)在运行中应经常注意熔断器的指示器,以便及时发现一相熔体熔断的情况,防止
缺相运行。如果检查发现熔体已经腐蚀、损伤或熔断,应更换同一型号规格的熔断器,不允许用其它型号熔断器代用(除非已通过验证)。
(6)熔断器插入与拔出要用规定的把手,不要直接用手拔熔体(熔断后外壳温度很高,以免烫伤),也不可用不合适的工具插入与拔出。更换时,必须在不带电的情况下进行。
(7)使用时应经常清除熔断器上及导电插座上的灰尘和污垢。
标准规范
国家标准
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行业标准
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参考资料
熔断器.全国标准信息公共服务平台.2023-12-05