浅谈熔断器的分类与选用

白泽

摘要：熔断器（fuse）是指当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路的一种电器。熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开;运用这种原理制成的一种电流保护器。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，作为短路和过电流保护。本论文对熔断器的结构、分类、原理、优缺点等方面进行讨论。

一、熔断器的结构

1）熔体部分——保险丝的核心 ，既是感测元件又是执行元件。

2）电极部分——熔体与电路联接 ，良好的导电性能，很小的接触阻抗。

3）支架部分——固定熔体，易于安装，它必须有良好的机械强度、绝缘性、耐热性和阻燃性，在使用中不应产生断裂、 变形、燃烧及短路等现象。

4）灭弧装置——熔体已熔化（熔断）甚至已汽化，拉弧现象。灭弧装置必须有很强的绝缘性与很好的导热性。

二、熔断器的分类

熔断器主要由熔体和安装熔体的绝缘管（绝缘座）组成。使用时，熔体串接于保护电路中，当电路发生短路故障时，熔体被瞬时熔断从而分断电路，起到保护作用。常用熔断器的类型如下：

1）插入式熔断器——常用于380V及以下电压等级的线路末端，作为配电支线或电气设备的短路保护。

2）螺旋式熔断器——常用于机床电气控制设备中。分断电流较大，可用于电压等级500V及其以下，电流等级200A以下的电路中，作短路保护。

3）封闭式熔断器——分有填料熔断器和无填料熔断器两种。有填料熔断器一般用方形瓷管，内装石英砂及熔体，分断能力强，用于电压等级500V以下、电流等级1KA以下的电路中。无填料密闭式熔电器将熔体装入密闭式圆筒中，分断能力稍小用于500V以下，600A以下电力电网或配电设备中。

4）快速熔断器——主要用于半导体整流元件或整流装置的短路保护。

5）自复熔断器——当电路发生短路故障时，短路电流产生高温使钠迅速气化，气态钠呈现高阻态，从而限制了短路电流。当短路电流消失后，温度下降，金属钠恢复原来的良好导电性能。自复熔断器只能限制短路电流，不能真正分断电路。

三、熔断器的工作原理

1）产生热量的速度小于热量耗散的速度

2）产生热量的速度等于热量耗散的速度

3）产生热量的速度大于热量耗散的速度

Q=0.24I2RT;其中Q是发热量，0.24是一个常数，I是流过导体的电流，R是导体的电阻，T是电流流过导体的时间。

四、熔断器的工作物理过程

熔断器的熔体熔断时的物理过程分成四个阶段：

1）熔体升温——熔体升到熔化温度。（温度上升很快）

2）熔体熔化——继续吸热，部分金属转变为液体。（温度保持在熔点）

3）电弧产生——瞬间间隙的出现，电压击穿间隙，产生电弧，使电路二次导通。（形成二次加热）

4）电弧熄灭——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，使之灭弧。

五、熔断器的主要参数

1）工作温度：一般fuse工作温度范围-55℃～+125 ℃.

2）额定电流：承载的工作电流.

3）额定电压：切断电流过程中承受的最高电压.

4）额定分断能力：安全切断的最大故障电流.

5）熔化热能：I2t

6）熔断特性：过流情况下的熔断速度.

六、熔断器产品优缺点说明

1）插入式熔断器（半封闭式）——具有结构简单、价格低廉、更换熔体方便等优点，用于照明电路和小容量的电路保护。瓷座中间有一空腔，它与磁盖的凸起部分构成灭弧室。额定电流大于60A及以上的熔断器，在灭弧室中需垫有帮助灭弧的编织石棉。

2）螺旋式熔断器（有填料封闭式）——具有断流能力大、体积小、熔丝熔断后显示、更换熔体方便、安全可靠等优点。熔管内装有熔体和石英砂填料，熔管上盖中有一熔断指示器，当熔体熔断时指示器跳出，显示熔断器熔断。

3）无填料密封管式熔断器——具有分断能力大、保护特性好和运行安全可靠等优点，常用于频繁发生过载和短路故障的场合。熔管中的熔片由变截面锌片制成，中间有几处狭窄的部分。当短路电流流过熔片时，狭窄处熔断，熔管内壁在电弧的高温作用下，分解出大量的气体，使管内压力迅速增加，将电弧熄灭。

4）有填料封闭管式熔断器——具有分断能力强、保护性能好、带有醒目的熔断指示器、使用安全的优点。用于电器设备的短路保护和电缆、导线的过载保护。由薄紫铜片冲制成变截面形状，装配时一般将熔片围成笼状，以增大熔体与石英砂的接觸面积，从而提高熔断器的分断能力，又能使管体受热均匀而不易断裂。

七、熔断器的选择原则

1）根据使用条件确定熔断器的类型

2）选择熔断器的规格时，应首先选定熔体的规格，然后再根据熔体去选择熔断器的规格。

3）熔断器的保护特性应与被保护对象的过载特性有良好的配合。

4）在配电系统中，各级熔断器应相互匹配，一般上一级熔体的额定电流要比下一级熔体的额定电流大2～3倍。

5）对于保护电动机的熔断器，应注意电动机启动电流的影响。熔断器一般只作为电动机的短路保护，过载保护应采用热继电器。

6）熔断器的额定电流应不小于熔断器的额定电流;额定分断能力应大于电路中可能出现的最大短路电流。

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