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1.5 熔断器
1.5 熔断器
熔断器是一种结构简单，使用方便，价格低廉的保护电器，广泛用于供电线路和电气设备的短路保护。
熔断器串入电路，当电路发生短路或过载时，通过熔断器的电流超过限定的数值后，由于电流的热效应，使熔体的温度急剧上升，超过熔体的熔点，熔断器中的熔体熔断而分断电路，从而保护了电路和设备。
熔断器的图形符号和文字符号如图 所示
1.5.1熔断器的结构及分类
分类
熔断器按其结构型式有插入式、螺旋式、有填料密封管式、无填料密封管式、自复式熔断器等，
按用途来分
保护一般电器设备的熔断器
保护半导体器件用的快速熔断器
在电气控制系统中经常选用的螺旋式熔断器
用以保护半导体硅整流元件及晶闸管的RLS2产品系列
国产低压熔断器型号含义
1．瓷插式熔断器
瓷插式熔断器是低压分支线路中常用的一种熔断器，结构简单，其分断能力小，多用于民用和照明电路。
常用的瓷插式熔断器有RC1A系列。结构如图所示
1-触头 2-熔丝 3-外壳 4-螺钉 5-瓷盖
2．螺旋式熔断器
螺旋式熔断器的熔管内装有石英沙或惰性气体，有利于电弧的熄灭，因此螺旋式熔断器具有较高的分断能力。
熔体的上端盖有一熔断指示器，熔断时红色指示器弹出弹出，可以通过瓷帽上的玻璃孔观察到。
常用的有RL6、RL7系列，多用于电动机主电路中。
螺旋式熔断器有明显的分断指示和不用任何工具就可取下或更换熔体等优点
螺旋式熔断器的结构如图所示
1-底座 2-熔体 3-瓷帽
3．密闭管式熔断器
密闭管式熔断器分为有填料和无填料两种。
无填料密闭管式熔断器常用的有RM10系列，如图 所示。
这种熔断器结构简单，更换熔片方便，它常用于低压配电网或成套配电设备中。
有填料密闭管式熔断器，如图所示。
熔管内装有石英沙作填料，用来冷却和熄灭电弧，因此具有较强的分断电流的能力，常用的有RT12、RT14、RT15、RT17、NT等系列。RTl2、RTl5系列带有熔断指示器，RTl4系列熔断器带有撞击器，熔断时撞击器弹出，既可作熔断信号指示，也可触动微动开关以切断接触器线圈电路，使接触器断电，实现三相电动机的断相保护。NT是我国引进德国技术生产的一种分断能力高、体积小、功耗低、性能稳定的熔断器。
有填料密闭管式熔断器常用于大容量的电力网和配电设备中
4．快速熔断器
快速熔断器主要用于保护半导体器件或整流装置的短路保护。
半导体器件的过载能力很低，因此要求短路保护具有快速熔断的能力。
快速熔断器的熔体采用银片冲成的变截面的V形熔片，熔管采用有填料的密闭管。
常用的有RLS2、RS3等系列，NGT是我国引进德国技术生产的一种分断能力高、限流特性好、功耗低、性能稳定的熔断器。
5．自复式熔断器
自复式熔断器的最大特点是既能切断短路电流，又能在故障消除后自动恢复，无须更换熔体。
我国设计生产的RZ1型自复式熔断器如图所示。
自复式熔断器的优点是能重复使用，不必更换熔体，但在线路中只能限制短路电流，不能切除故障电路。
所以自复式熔断器通常与低压断路器配合使用，甚至组合为一种电器。
我国生产DZ10-100R型低压断路器，就是DZ10-100型低压断路器和RZ1-100型自复式熔断器的组合。
利用自复式熔断器来切断短路电流，而利用低压断路器来通断电路和实现过负荷保护。
1.5.2熔断器的安秒特性
熔断器熔体的熔化电流值与熔断时间的关系称为熔断器的保护特性曲线，也称为熔断器的安秒特性。
Iq为最小熔化电流，当通过熔断器的电流小于此电流时熔断器不会熔断。
所以熔断器的IN应小于最小熔断电流。
通常Kq=Iq/ IN=1.5~2.0，称为熔化系数。
若要熔断器保护小的过载电流，熔化系数应选的低些；为躲过电动机启动时的启动电流，熔化系数应选的高些。
熔化系数主要取决于熔体的材料及结构。低熔点的金属材料，熔化系数小，高熔点的材料，熔化系数高
1.5.3熔断器的技术参数
（1）额定电压。熔断器的额定电压是指熔断器长期工作时和分断后，能正常工作的电压，其值一般应等于或大于熔断器所接电路的工作电压。否则熔断器在长期工作中可能造成绝缘击穿，或熔体熔断后电弧不能熄灭。
（2）额定电流。熔断器的额定电流是指熔断器长期工作，温升不超过规定值时所允许通过的电流。为了减少熔断器的规格，熔管的额定电流的规格比较少，而熔体的额定电流的等级比较多，一个额定电流等级的熔管，可以配合选用不同的额定电流等级的熔体。但熔体的额定电流必须小于等于熔断器的额定电流。
（3）极限分断能力。熔断器极限分断能力是指在规定的额定电压下能分断的最大的短路电流值。它取决于熔断器的灭弧能力。
1.5.4熔断器的选择
1．熔断器类型的选择
主要根据负载的过载特性和短路电流的大小来选择。
例如对于容量较小的照明电路或电动机的保护，可采用RCA1系列或RM10系列无填料密闭管式熔断器。
对于容量较大的照明电路或电动机的保护，短路电流较大的电路或有易燃气体的地方，则应采用螺旋式或有填料密闭管式熔断器，
用于半导体元件保护的，则应采用快速熔断器。
2．熔断器额定电压的选择
熔断器的额定电压应大于或等于实际电路的工作电压。
3．熔断器额定电流的选择
熔断器的额定电流应大于等于所装熔体的额定电流，因此确定熔体电流是选择熔断器的主要任务，具体来说有下列几条原则：
（1）对于照明线路或电阻炉等没有冲击性电流的负载，熔断器作过载和短路保护用，熔体的额定电流应大于或等于负载的额定电流，即：
IRN≥IN
式中，IRN为熔体的额定电流，IN为负载的额定电流。
（2）电动机的启动电流很大，熔体在短时通过较大的启动电流时，不应熔断，因此熔体的额定电流选的较大，熔断器对电动机只宜作短路保护而不用作过载保护。
保护一台异步电动机时，考虑电动机冲击电流的影响，熔体的额定电流按下式计算：
IRN≥（1.5~2.5）IN
式中，IN为电动机的额定电流。
保护多台异步电动机时，出现尖峰电流时，熔断器不应熔断，则应按下式计算：
IRN≥（1.5~2.5）INmax+∑IN
式中，INmax为容量最大的一台电动机的额定电流；∑IN为其余各台电动机额定电流的总和。
（3）快速熔断器熔体额定电流的选择。在小容量变流装置中（晶闸管整流元件的额定电流小于200A）熔断器的熔体额定电流则应按下式计算：
IRN=1.57 ISCR
式中，ISCR为可控硅整流元件的额定电流。
4．校验熔断器的保护特性
熔断器的保护特性与被保护对象的过载特性要有良好的配合，同时熔断器的极限分断能力应大于被保护线路的最大电流值。
5．熔断器的上、下级的配合
为使两级保护相互配合良好，两级熔体额定电流的比值不小于1.6：1，或对于同一个过载或短路电流，上一级熔断器的熔断时间至少是下一级的3倍。
1.5.5熔断器的运行与维修
熔断器在使用中应注意：
1）检查熔管有无破损变形现象，有无放电的痕迹，有熔断信号指示器的熔断器，其指示是否保持正常状态。
2）熔体熔断后，应首先查明原因，排除故障。一般过载保护动作，熔断器的响声不大，熔丝熔断部位较短，熔管内壁没有烧焦的痕迹，也没有大量的熔体蒸发物附在管壁上。变截面熔体在小截面倾斜处熔断，是因为过负荷引起。反之，熔丝爆熔或熔断部位很长，变截面熔体大截面部位被熔化，一般为短路引起。
3）更换熔体时，必须将电源断开，防止触电。更换熔体的规格应和原来的相同，安装熔丝时，不要把它碰伤，也不要拧得太紧，把熔丝轧伤。
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