熔断器的作用及技术特性

熔断器的作用及技术特性

[摘 要]熔断器是最简单和最早使用的一种保护电器，用来保护电路中的电气设备，使其在短路或过负荷时免受损坏。它的优点是结构简单、体积小、重量轻，使用和维修方便。电压在3--35kv时，熔断器主要用来保护电压互感器和小功率辐射形电网，以及容量较小的电气设备等。如与负荷开关配合使用，在某些电路中也可以代替价格昂贵的断路器。

[关键词]熔断器、技术特性、研究

中图分类号：tm54 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）22-0025-01

引言：熔断器主要由金属熔件、支持熔件的触头和外壳（又称熔管）等构成。它与被保护电路相串联，当电路发生短路或过负荷时，虽然熔件和电气设备（如导线、电缆、电机或变压器线圈等）同时过热，但在被保护设备温升还未达到绝缘遭到破坏之前，熔件就已熔断，电路断开，设备得到保护。

熔件的熔断过程有两个阶段：一是熔件通过大电流自身的熔化和汽化；二是电弧的产生和熄灭。它的熔断时间，为上述两个阶段所需时间之和。熔件熔化时间的长短，取决于通过电流的大小和自身熔点的高低。等截面熔件的熔化过程，大致可分为三种类型：①通过大短路电流时，熔件带爆炸性地沿全长同时熔化并汽化；②通过不太大短路电流时，首先在一点或几点熔化并汽化，随后产生一段或数段电孤沿全长溶化；③通过过负荷电流时，熔件温升很慢，需

要长时间才能熔化。

熔点较低的铅（熔点为327℃）、铅锡合金（熔点为200℃）和锌（熔点为420℃）电阻率较大，用它们制成的熔件截面大，熔化时产生的蒸气大，电弧截面大，熄灭电弧困难。但锌不易氧化，用它制成的熔件截面长期使用后截面减小甚少，电阻不增大，其保护特性较稳定。这些电阻率较大的熔件，通常只用于500v及以下的电路中。

对于高压、大电流的电路，要求熔断器应有较大分断电流的能力，如果仍用电阻率大、熔点低的金属作熔件，往往不能可靠地断开电弧，因此用电阻率低的铜或银作熔件。铜或银的导电率高，热传导率高，用它们制成的熔件截面小，熔化时产生蒸气少，易于灭弧。铜、银熔件的缺点是熔点高（铜为l080℃、银为960℃），为了克服这一缺点，可在铜、银熔件的表面焊些小锡球或铅球。由于锡、铅的熔点低，当熔件的温升达到它们的熔点时，铅、锡小球首先熔化并渗入熔件内部形成合金。这类合金点电阻率大，熔点低，温升剧增时首先熔断，熔点形成的电弧使熔件沿全长熔化。

1、熔断器的分类

熔断器分为限流和不限流两大类。限流是指限制短路电流。 从电路的短路瞬间开始至短路电流达到冲击值时，约需0.01s。当熔件的熔断时间小于上述时间就已熔断的熔断器，称为限流熔断器；否则，称为不限流熔断器。可见，限流熔断器限制了短路电流的增加。

在图1中，u是电源电压，i是短路前的负荷电流。发生短路后，电流急剧上升，如没有熔断器作保护，短路电流将一直上升到ich值，其变化如图中id虚线所示。但有了限流熔断器作保护，在t1时间电流上升到i2d时，熔件已熔断并产生电弧。在t2时间内由于熔断器的结构作用而产生去游离，使电弧电阻迅速增加电弧电流下降。此时因电路的电感作用，在电流急剧变化时而产生了高于正常电压几倍的过电压uzd。该电压使电弧在较小电弧电流下继续燃烧，从而出现了延缓电流的下降时间t3。在这一时间内，维持电弧的电压和过电压也随着下降，其过电压一直下降到与电源电压相同时才消失。这时电弧熄灭，电流i为零。

从上述分析可见，用限流熔断器保护电路时，短路电流未达到冲击值之前电路就被切断，因而减轻了电气设备在短路时所受到的损坏。由于切断电流izd远小于ich，tl又小于0.01s，故用这种熔断器保护的电气设备，可以不校验它们的动、热稳定性。

2.熔断器的保护特性

熔件的熔断时间与通过电流的关系，称熔断器的保护特性，又称安一秒特性。显然，保护特性与熔件截面有关，因此，各种截面熔件的保护特性均不相同。t=f（i）曲线由厂家提供，按此曲线选择熔件截面，可获得熔断器的动作选择性。

图2a为两个额定电流不相同的熔件特性曲线，其中irl>ir2。当有短路电流id1通过上述两熔件时，ir1的熔断时间为t1；ir2的熔断时间为t2，显然t2>tl，说明额定电流较小的熔件irl首先熔

断。如果熔断器的配置方法如图2b所示时，d点短路，1fu熔断器的熔件熔断后，切除了故障线路，从而保证了其他非故障线路正常工作。此时2fu熔断器为lfu的前一级保护，这种配合关系是合理的。

当熔件通过的电流小于其额定电流时，无论通过的时间多长，熔件不应熔断。

3.熔断器的技术参数

1）熔断器的额定电流

熔断器的额定电流是指熔断器壳体的载流部分和接触部分所允许的长期工作电流，即长期通过额定电流时，熔断器的各部分不受损坏。

2）熔件的额定电流

熔件的额定电流是指长期通过熔件而不熔断的最大电流值，它与熔断器的额定电流值不一定相同。在同一个熔断器内，可装设不同额定电流值的熔件，但所装熔件的额定电流，只能等于或小于熔断器的额定电流。

3）熔断器的极限断路电流

熔断器的极限断路电流是指熔断器所能切断的最大电流。当被保护电路的短路电流大于熔断器的极限电流时，可能使熔断器损坏或由于电弧而引起相间短路。

4）高压熔断器的型号

型号含义如图3：

结束语

例如rw2—35h/0.5型，表示额定电流为0.5a，额定电压为35kv，带有限流电阻器，设计序号为2，为户外式熔断器。