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熔斷器
鎖定
- 中文名
- 熔斷器
- 外文名
- Fuse
- 別 名
- 熔斷體、保險絲
- 性 質
- 過電流保護器
- 組 成
- 熔體和熔管
熔斷器工作原理
熔斷器常見種類
插入式熔斷器:它常用於380V及以下電壓等級的線路末端,作為配電支線或電氣設備的短路保護用。
螺旋式熔斷器:熔體上的上端蓋有一熔斷指示器,一旦熔體熔斷,指示器馬上彈出,可透過瓷帽上的玻璃孔觀察到,它常用於機牀電氣控制設備中。螺旋式熔斷器。分斷電流較大,可用於電壓等級500V及其以下、電流等級200A以下的電路中,作短路保護。
封閉式熔斷器:封閉式熔斷器分有填料熔斷器和無填料熔斷器兩種,如圖3和圖4所示。有填料熔斷器一般用方形瓷管,內裝石英砂及熔體,分斷能力強,用於電壓等級500V以下、電流等級1KA以下的電路中。無填料密閉式熔斷器將熔體裝入密閉式圓筒中,分斷能力稍小,用於500V以下,600A以下電力網或配電設備中。
快速熔斷器:快速熔斷器主要用於半導體整流元件或整流裝置的短路保護。由於半導體元件的過載能力很低。只能在極短時間內承受較大的過載電流,因此要求短路保護具有快速熔斷的能力。快速熔斷器的結構和有填料封閉式熔斷器基本相同,但熔體材料和形狀不同,它是以銀片衝制的有V形深槽的變截面熔體。快速熔斷器通常簡稱“快熔”,其特點是熔斷速度快、額定電流大、分斷能力強、限流特性穩定、體積較小。
[1]
自復熔斷器:採用金屬鈉作熔體,在常温下具有高電導率。當電路發生短路故障時,短路電流產生高温使鈉迅速汽化,汽態鈉呈現高阻態,從而限制了短路電流。當短路電流消失後,温度下降,金屬鈉恢復原來的良好導電性能。自復熔斷器只能限制短路電流,不能真正分斷電路。其優點是不必更換熔體,能重複使用。
熔斷器結構特性
熔斷器主要由熔體、外殼和支座3部分組成,其中熔體是控制熔斷特性的關鍵元件。熔體的材料、尺寸和形狀決定了熔斷特性。熔體材料分為低熔點和高熔點兩類。低熔點材料如鉛和鉛合金,其熔點低容易熔斷,由於其電阻率較大,故製成熔體的截面尺寸較大,熔斷時產生的金屬蒸氣較多,只適用於低分斷能力的熔斷器。高熔點材料如銅、銀,其熔點高,不容易熔斷,但由於其電阻率較低,可製成比低熔點熔體較小的截面尺寸,熔斷時產生的金屬蒸氣少,適用於高分斷能力的熔斷器。熔體的形狀分為絲狀和帶狀兩種。改變變截面的形狀可顯著改變熔斷器的熔斷特性。熔斷器有各種不同的熔斷特性曲線,可以適用於不同類型保護對象的需要。
安秒特性:
熔斷器的動作是靠熔體的熔斷來實現的,熔斷器有個非常明顯的特性,就是安秒特性。
對安秒特性的理解,我們從焦耳定律上可以看到Q=I2*R*T,串聯迴路裏,熔斷器的R值基本不變,發熱量與電流I的平方成正比,與發熱時間T成正比,也就是説:當電流較大時,熔體熔斷所需的時間就較短。而電流較小時,熔體熔斷所需用的時間就較長,甚至如果熱量積累的速度小於熱擴散的速度,熔斷器温度就不會上升到熔點,熔斷器甚至不會熔斷。所以,在一定過載電流範圍內,當電流恢復正常時,熔斷器不會熔斷,可繼續使用。
因此,每一熔體都有一最小熔化電流。相應於不同的温度,最小熔化電流也不同。雖然該電流受外界環境的影響,但在實際應用中可以不加考慮。一般定義熔體的最小熔斷電流與熔體的額定電流之比為最小熔化係數,常用熔體的熔化係數大於1.25,也就是説額定電流為10A的熔體在電流12.5A以下時不會熔斷。
從這裏可以看出,熔斷器的短路保護性能優秀,過載保護性能一般。如確需在過載保護中使用,需要仔細匹配線路過載電流與熔斷器的額定電流。例如:8A的熔體用於10A的電路中,作短路保護兼作過載保護用,但此時的過載保護特性並不理想。
熔斷器的選擇主要依據負載的保護特性和短路電流的大小選擇熔斷器的類型。對於容量小的電動機和照明支線,常採用熔斷器作為過載及短路保護,因而希望熔體的熔化係數適當小些。通常選用鉛錫合金熔體的RQA系列熔斷器。對於較大容量的電動機和照明幹線,則應着重考慮短路保護和分斷能力。通常選用具有較高分斷能力的RM10和RL1系列的熔斷器;當短路電流很大時,宜採用具有限流作用的RT0和RTl2系列的熔斷器
熔體的額定電流可按以下方法選擇:
1、保護無起動過程的平穩負載如照明線路、電阻、電爐等時,熔體額定電流略大於或等於負荷電路中的額定電流。
2、保護單台長期工作的電機熔體電流可按最大起動電流選取,也可按下式選取:
IRN ≥ (1.5~2.5)IN
式中IRN--熔體額定電流;IN--電動機額定電流。如果電動機頻繁起動,式中係數可適當加大至3~3.5,具體應根據實際情況而定。
3、保護多台長期工作的電機(供電幹線)
IRN ≥ (1.5~2.5)IN max+ΣIN
IN max-容量最大單台電機的額定電流。ΣIN其餘.電動機額定電流之和。
熔斷器主要分類
熔斷器根據使用電壓可分為高壓熔斷器和低壓熔斷器。根據保護對象可分為保護變壓器用和一般電氣設備用的熔斷器、保護電壓互感器的熔斷器、保護電力電容器的熔斷器、保護半導體元件的熔斷器、保護電動機的熔斷器和保護家用電器的熔斷器等。根據結構可分為敞開式、半封閉式、管式和噴射式熔斷器。
半封閉式熔斷器的熔體裝在瓷架上,插入兩端帶有金屬插座的瓷盒中,適於低壓户內使用。分斷電流時,所產生的聲光被瓷盒擋住。
管式熔斷器的熔體裝在熔斷體內。然後插在支座或直接連在電路上使用。熔斷體是兩端套有金屬帽或帶有觸刀的完全密封的絕緣管。這種熔斷器的絕緣管內若充以石英砂,則分斷電流時具有限流作用,可大大提高分斷能力,故又稱作高分斷能力熔斷器。若管內抽真空,則稱作真空熔斷器。若管內充以SF6氣體,則稱作SF6熔斷器,其目的是改善滅弧性能。由於石英砂,真空和SF6氣體均具有較好的絕緣性能,故這種熔斷器不但適用於低壓也適用於高壓。
噴射式熔斷器是將熔體裝在由固體產氣材料製成的絕緣管內。固體產氣材料可採用電工反白紙板或有機玻璃材料等。當短路電流通過熔體時,熔體隨即熔斷產生電弧,高温電弧使固體產氣材料迅速分解產生大量高壓氣體,從而將電離的氣體帶電弧在管子兩端噴出,發出極大的聲光,並在交流電流過零時熄滅電弧而分斷電流。絕緣管通常是裝在一個絕緣支架上,組成熔斷器整體。有時絕緣管上端做成可活動式,在分斷電流後隨即脱開而跌落,此種噴射式熔斷器俗稱跌落熔斷器。一般適用於電壓高於6千伏的户外場合。
此外,熔斷器根據分斷電流範圍還可分為一般用途熔斷器,後備熔斷器和全範圍熔斷器。一般用途熔斷器的分斷電流範圍指從過載電流大於額定電流1.6~2倍起,到最大分斷電流的範圍。這種熔斷器主要用於保護電力變壓器和一般電氣設備。後備熔斷器的分斷電流範圍指從過載電流大於額定電流4~7倍起至最大分斷電流的範圍。這種熔斷器常與接觸器串聯使用,在過載電流小於額定電流4~7倍的範圍時,由接觸器來實現分斷保護。主要用於保護電動機。
隨着工業發展的需要,還製造出適於各種不同要求的特殊熔斷器,如電子熔斷器、熱熔斷器和自復熔斷器等。
熔斷器級間配合
為防止發生越級熔斷、擴大事故範圍,上、下級(即供電幹、支線)線路的熔斷器間應有良好配合。選用時,應使上級(供電幹線)熔斷器的熔體額定電流比下級(供電支線)的大1~2個級差。常用的熔斷器有管式熔斷器R1系列、螺旋式熔斷器RLl系列、填料封閉式熔斷器RT0系列及快速熔斷器RSO、RS3系列等。
熔斷器使用維護
熔斷器由絕緣底座(或支持件)、觸頭、熔體等組成,熔體是熔斷器的主要工作部分,熔體相當於串聯在電路中的一段特殊的導線,當電路發生短路或過載時,電流過大,熔體因過熱而熔化,從而切斷電路。熔體常做成絲狀、柵狀或片狀。熔體材料具有相對熔點低、特性穩定、易於熔斷的特點。一般採用鉛錫合金、鍍銀銅片、鋅、銀等金屬。在熔體熔斷切斷電路的過程中會產生電弧,為了安全有效地熄滅電弧,一般均將熔體安裝在熔斷器殼體內,採取措施,快速熄滅電弧。
熔斷器具有結構簡單、使用方便、價格低廉等優點,在低壓系統中廣泛被應用。
熔斷器注意事項
在應用中要重視熔斷器的使用注意事項、日常巡視檢查及維修保養。
熔斷器使用注意事項:
1、熔斷器的保護特性應與被保護對象的過載特性相適應,考慮到可能出現的短路電流,選用相應分斷能力的熔斷器;
3、線路中各級熔斷器熔體額定電流要相應配合,保持前一級熔體額定電流必須大於下一級熔體額定電流;
4、熔斷器的熔體要按要求使用相配合的熔體,不允許隨意加大熔體或用其他導體代替熔體。
熔斷器巡視檢查:
1、檢查熔斷器和熔體的額定值與被保護設備是否相配合;
2、檢查熔斷器外觀有無損傷、變形,瓷絕緣部分有無閃爍放電痕跡;
3、檢查熔斷器各接觸點是否完好,接觸緊密,有無過熱現象;
4、熔斷器的熔斷信號指示器是否正常。
熔斷器使用維修:
1、熔體熔斷時,要認真分析熔斷的原因,可能的原因有:
(1)短路故障或過載運行而正常熔斷;
(2)熔體使用時間過久,熔體因受氧化或運行中温度高,使熔體特性變化而誤斷;
2、拆換熔體時,要求做到:
(1)安裝新熔體前,要找出熔體熔斷原因,未確定熔斷原因,不要拆換熔體試送;
(2)更換新熔體時,要檢查熔體的額定值是否與被保護設備相匹配;
3、熔斷器應與配電裝置同時進行維修工作:
(1)清掃灰塵,檢查接觸點接觸情況;
(2)檢查熔斷器外觀(取下熔斷器管)有無損傷、變形,瓷件有無放電閃爍痕跡;
(3)檢查熔斷器,熔體與被保護電路或設備是否匹配,如有問題應及時調查;
(5)維護檢查熔斷器時,要按安全規程要求,切斷電源,不允許帶電摘取熔斷器管。
熔斷器主要區別
熔斷器與斷路器的區別:
熔斷器(圖14)(1張)
斷路器也可以實現線路的短路和過載保護,不過原理不一樣,它是通過電流的磁效應(電磁脱扣器)實現斷路保護,通過電流的熱效應實現過載保護(不是熔斷,多不用更換器件)。具體到實際中,當電路中的用電負荷長時間接近於所用熔斷器的負荷時,熔斷器會逐漸加熱,直至熔斷。像上面説的,熔斷器的熔斷是電流和時間共同作用的結果起到對線路進行保護的作用,它是一次性的。而斷路器是電路中的電流突然加大,超過斷路器的負荷時,會自動斷開,它是對電路一個瞬間電流加大的保護,例如當漏電很大時,或短路時,或瞬間電流很大時的保護。當查明原因,可以合閘繼續使用。正如上面所説,熔斷器的熔斷是電流和時間共同作用的結果,而斷路器,只要電流一過其設定值就會跳閘,時間作用幾乎可以不用考慮。斷路器是低壓配電常用的元件。也有一部分地方適合用熔斷器。
熔斷器和斷路器的性能比較:
熔斷器:
1、熔斷器的主要優點和特點
(2)限流特性好,分斷能力高;
(3)相對尺寸較小;
(4)價格較便宜。
2、熔斷器的主要缺點和弱點
(1)故障熔斷後必須更換熔斷體;
(4)不能實現遙控,需要與電動刀開關、開關組合才有可能。
非選擇型斷路器:
1、主要優點和特點
(1)故障斷開後,可以手操復位,不必更換元件,除非切斷大短路電流後需要維修;
(3)帶電操機構時可實現遙控。
2、主要缺點和弱點
(1)上下級非選擇型斷路器間難以實現選擇性切斷,故障電流較大時,很容易導致上下級斷路器均瞬時斷開;
(2)相對價格略高;
(3)部分斷路器分斷能力較小,如額定電流較小的斷路器裝設在靠近大容量變壓器位置時,會使分斷能力不夠。現有高分斷能力的產品可以滿足,但價較高。
選擇型斷路器:
1、主要優點和特點
(1)具有非選擇性斷路器上述各項優點;
(2)具有多種保護功能,有長延時、瞬時、短延時和接地故障(包括零序電流和剩餘電流保護)保護,分別實現過載、斷路延時、大短路電流瞬時動作及接地故障防護,保護靈敏度極高,調節各種參數方便,容易滿足配電線路各種防護要求。另外,可有級聯保護功能,具有更良好的選擇性動作性能;
(3)現今產品多具有智能特點,除保護功能外,還有電量測量、故障記錄,以及通信接口,實現配電裝置及系統集中監控管理。
2、主要問題
(1)價格很高,因此只宜在配電線路首端和特別重要場所的分幹線使用;
(2)尺寸較大。