1.5 熔斷器
熔斷器是一種結構簡單、價格低廉、使用方便的保護電器，廣泛應用于供配電電路和電氣設備的短路保護。
1.5.1 熔斷器的結構與工作原理
熔斷器由熔體和安裝熔體的熔管兩部分組成。熔體材料一種是由鉛錫合金和鋅等低熔點金屬制成，多用于小電流電路；另一種則由銀、銅等較高熔點的金屬制成，多用于大電流電路。
熔斷器是根據(jù)電流的熱效應原理工作的。絲狀或片狀的熔體，串聯(lián)于被保護電路中。當電路正常工作時，流過熔體的電流小于或等于它的額定電流，由于熔體發(fā)熱的溫度尚未達到熔體的熔點，所以熔體不會熔斷；當流過熔體的電流達到額定電流的1.3～2倍時，熔體緩慢熔斷；當電路發(fā)生短路時，電流很大，熔體迅速熔斷。電流越大，熔斷速度就越快，這一特性即為熔斷器的反時限保護特性，也稱為安秒特性，如圖1-26所示，Imin稱為最小熔化電流或臨界電流，IN為熔體的額定電流。常用熔體的安秒特性如表1-7所示。
圖1-26 熔斷器的反時限保護特性
提示與指導：
電動機屬于沖擊性負載，考慮熔斷器應能承受其起動電流的沖擊而不發(fā)生誤動作，熔體的規(guī)格適當選大，故熔斷器對輕度過載反應比較遲鈍，在電動機控制電路中只能用作短路保護，但在保護照明等電阻性負載時也兼有過載保護的功能。
表1-7 常用熔體的安秒特性
1.5.2 熔斷器的主要參數(shù)
1）額定電壓。熔斷器的額定電壓是指熔斷器長期工作時和分斷后能夠承受的電壓，它取決于電路的額定電壓，其值一般等于或大于電氣設備的額定電壓。
2）額定電流。熔斷器的額定電流指熔斷器長期工作時，各部件溫升不超過規(guī)定值時所能承受的電流值。熔斷器的額定電流等級比較少，而熔體的額定電流等級比較多，即在一個額定電流等級的熔斷管內可以安裝不同額定電流等級的熔體，但熔體的額定電流最大不能超過熔斷管的額定電流。
3）額定分斷電流。也稱為極限分斷能力，指在規(guī)定的額定電壓和功率因數(shù)（或時間常數(shù)）的條件下，能分斷的最大短路電流值。電路中出現(xiàn)的最大電流值一般是指短路電流值，所以，額定分斷電流也反映了熔斷器分斷短路電流的能力。
1.5.3 熔斷器的主要類型
1．封閉管式熔斷器
封閉管式熔斷器如圖1-27a所示，它可分為有填料和無填料兩種。無填料封閉管式熔斷器常用的有RM10系列，其結構簡單，更換熔片方便，常用于低壓配電網或成套配電設備中。特別是根據(jù)其變截面鋅熔片熔斷部位的不同，可以大致判斷故障性質是短路還是過負荷。短路故障熔片一般在窄部熔斷，而過負荷則在寬窄之間的斜部熔斷。
圖1-27 常用熔斷器外形圖
a）封閉管式 b）瓷插式 c）螺旋式
有填料封閉管式熔斷器常用的有RT12、RT14、RT15等系列，其熔斷管內裝有石英砂做填料，用來冷卻和熄滅電弧，因此具有較強的分斷能力。
2．瓷插式熔斷器
瓷插式熔斷器如圖1-27b所示，它是低壓分支電路中常用的一種熔斷器。其結構簡單，分斷能力小，多用于民用和照明電路，常用的瓷插式熔斷器為RC1A系列。
3．螺旋式熔斷器
螺旋式熔斷器如圖1-27c所示，它主要由瓷帽、熔管和瓷底座組成。熔管內裝有石英砂或惰性氣體，利于電弧的熄滅，因此具有較高的分斷能力。熔體的上端有熔斷指示，熔斷時紅色或其他顏色指示器彈出，可通過瓷帽上的玻璃孔觀察到，并且將瓷帽逆時針旋下后，可方便地更換熔體。常用的螺旋式熔斷器有RL6和RL7系列等，多用于電動機的主電路及其控制電路中，起短路保護作用。
4．快速熔斷器
快速熔斷器主要用于半導體元器件的短路保護。半導體元器件的過載能力很低，因此要求短路保護具有快速熔斷的特性。快速熔斷器的熔體采用銀片沖成變截面V形，熔管采用有填料的密封管。常用的有RS3等系列，NGT型是我國引進德國AGE公司制造技術生產的產品，具有分斷能力高、限流特性好、功耗低、性能穩(wěn)定的特點。
部分不同類型熔斷器的主要技術參數(shù)如表1-8所示。
表1-8 部分不同類型熔斷器主要技術參數(shù)
1.5.4 熔斷器的選擇
1）熔斷器類型的選擇：應依據(jù)負載的保護特性、短路電流的大小、使用場合及安裝條件進行選擇。
2）熔斷器額定電壓的選擇：應大于或等于所在電路的額定電壓。
3）熔體額定電流的選擇：
① 用于保護照明負載或電熱設備的熔斷器，因負載電流比較穩(wěn)定，熔體的額定電流一般應等于或稍大于負載的額定電流，即：
IFU≥IN
② 對于電動機類負載，則需考慮沖擊電流的影響。用于保護單臺長期工作的電動機時，考慮電動機起動時熔斷器不應熔斷，即：
IFU≥（1.5～2.5）IN
輕載起動或起動時間比較短時，系數(shù)可取近似1.5，重載起動或起動時間較長時系數(shù)可取近似2.5。
③ 用于保護頻繁起動電動機的熔斷器，考慮電動機頻繁起動時的正常發(fā)熱情況下熔斷器也不應熔斷，即：
IFU≥（3～3.5）IN
④多臺電動機由一個熔斷器保護時，在出現(xiàn)尖峰電流時熔斷器不應熔斷。通常將其中容量最大的一臺電動機起動，而其余電動機正常運行時出現(xiàn)的電流作為尖峰電流。因此，熔體額定電流應滿足以下關系，即：
IFU≥（1.5～2.5）INMAX+∑IN
4）熔斷器額定電流的選擇：應大于或等于熔體的額定電流。
5）應考慮選擇性配合的要求：上一級熔斷器的熔體額定電流應比下一級大1～2個級差。
熔斷器的圖形符號和文字符號如圖1-28所示。
圖1-28 熔斷器的圖形符號和文字符號
1.5.5 熔斷器的使用注意事項
1）安裝前應檢查熔斷器的型號及其主要技術參數(shù)是否符合規(guī)定要求。
2）安裝時必須在斷電情況下操作，并注意檢查各部分是否接觸良好，以免因接觸不良造成溫升過高，引起熔斷器誤動作。
3）熔斷器熔斷后，應首先查明原因，排除故障后，再更換同一規(guī)格型號的熔體或熔斷器，注意不能隨意變更熔體或熔斷器的型號規(guī)格。
4）更換熔體前，應首先切斷電源，再進行相關操作。