1.4 熔断器

熔断器俗称“保险丝”,是基于电流热效应原理和发热元件热熔断原理设计的,具有一定的瞬动特性。在低压配电电路中主要作为短路和严重过载保护用。熔断器具有结构简单、体积小、重量轻、工作可靠、价格低廉等特点,应用十分广泛。

1.4.1 熔断器的工作原理

熔断器主要由熔体和放置熔体的绝缘管或绝缘底座(亦称熔壳)组成。熔体常被做成丝状或片状。在小电流电路中,常用铅锡合金和锌等低熔点金属做成圆截面熔丝;在大电流电路中,则用银、铜等较高熔点金属做成薄片,便于灭弧。

当熔断器串入电路时,负载电流流过熔体,熔体电阻上损耗使其发热,温度上升。当电路正常工作时,其发热温度低于熔化温度,故可长期工作。当电路发生过载或短路时,流经熔体的电流大于熔体允许的正常发热电流,熔体温度急剧上升,超过熔点而熔断,从而切断电路,保护电路中其他设备。

图1-22所示为熔断器的图形和文字符号。

图1-22 熔断器的图形和文字符号

1.4.2 常用熔断器的种类与技术数据

熔断器的种类很多,如图1-23所示。熔断器可分为以下几大类。

图1-23 常见熔断器

(1)插入式熔断器。常用产品有RC1A系列,主要用于低压分支电路的短路保护,常用于民用和照明电路中。

(2)螺旋式熔断器。常用产品有RL6、RL7等系列,具有较高的分断能力,常用于机床配电电路中。

(3)封闭管式熔断器。该种熔断器分为无填料、有填料和快速3种。RM10系列为无填料熔断器,多用于低压电力网络成套配件,作短路保护和连续过载保护。RT12、RT14、RT15系列为有填料熔断器,具有较大分断能力,多用于较大电流的电力输配电系统中。RS3系列为快速熔断器,主要用于保护半导体器件。

(4)自复式熔断器。这是采用金属钠作为熔体的一种新型熔断器。当电路发生短路时,金属钠气化,电阻值变得很高,从而限制短路电流;当故障消除后,温度下降,金属钠重新固化,恢复导电性能,电路重新接通。自复式熔断器在电路中只能限制故障电流,不能切断电路,一般与断路器配合使用。常用产品有RZ1系列。

图1-24 熔断器的型号含义

图1-24所示为熔断器的型号含义。

熔断器的技术参数主要有以下几项。

(1)额定电压,指熔断器能长期工作时和分断后能承受的电压,其值一般等于或大于电气设备的额定电压。

(2)熔体额定电流,指熔体长期通电而不会熔断的最大电流。

(3)熔断器额定电流,指熔断器长期工作所允许的由温升决定的电流。该额定电流应不小于所选熔体的额定电流。在此额定电流范围内不同规格的熔体可装入同一熔断器壳体内。

(4)极限分断能力,指熔断器所能分断的最大短路电流。它取决于熔断器的灭弧能力,与熔体额定电流无关。

1.4.3 熔断器的选择

熔断器的选择包括熔断器类型选择和熔体额定电流选择两大部分。

1.熔断器类型的选择

选择熔断器的类型时,主要依据负载的保护特性和短路电流的大小。例如,用于保护照明和电动机的熔断器,一般考虑其过载保护,熔断器的熔化系数适当选小,常用RC1A系列。用于保护大功率照明和电动机的熔断器,首先考虑短路时分断短路电流能力,所以当短路电流较小时,选用RC1A系列;当短路电流较大时,选用RL1系列;当短路电流相当大时,选用有限流作用的RT0或RT12系列。

2.熔体额定电流的选择

(1)保护照明、电热设备,熔体额定电流等于或大于负载额定电流。

(2)保护单台长期工作电动机,熔体额定电流应为电动机额定电流的1.5~2.5倍。

(3)保护频繁启动电动机,熔体额定电流应为电动机额定电流的3~3.5倍。

(4)保护多台电动机,熔体额定电流应满足下述关系,即

Ire≥(1.5~2.5)Iemax+∑Ie

式中,Ire为熔断器额定电流;Iemax为多台电动机中容量最大一台的额定电流;∑Ie为其余电动机额定电流之和。

(5)为防止越级熔断,上、下级(供电干、支线)熔断器间应使上级熔体额定电流比下级大1~2个级差。

(6)熔断器额定电压应等于或大于所在电路的额定电压。