熔斷器(保險絲)是利用流過熔體的電流所產生的熱效應原理而動作的電器,即當電流超過規定值一段時間后,以其自身產生的熱量使熔體熔化,從而分斷電路。熔斷器是一種保護電器,廣泛應用于配電電路的短路保護。
熔斷器主要有熔體、熔管和熔座三部分組成。電路正常工作時,通過熔體的電流小于或等于其額定電流,熔斷器的熔體不會熔化。一旦電路發生嚴重過載或短路,熔斷器中的熔體會立即熔化,電源被自動切斷,從而起到保護電氣設備和電路的目的。
熔斷器廣泛應用于高低壓配電系統和控制系統以及用電設備中,作為短路和過電流的保護器,是應用最普遍的保護器件之一。由于具有結構簡單、價格便宜、使用維護方便等優點,因此得到廣泛應用。
發展歷程
世界最早熔斷導線(斷路器的萌芽)試驗于1773年,由納林進行。他把一根細導線與充電電容器短接,發生了導線爆炸式熔斷。
1878年英國J.Swan試制成功了白熾燈,幾乎在同時,美國的T.A.Edison也研制成功了這種白熾燈。開始時在英國是由Swan電燈聯合公司的發電廠向用戶供電,并安裝了用木制插座的熔斷器,這種熔斷器當時稱作“安全熔斷橋”。從1881年到1885年這個發電廠向用戶供電的各種電氣設備在1890年由莫地發明具有填料的管式熔斷器,并獲得了專利。隨后發現石英砂是最好的填料,才發展成一種高分斷能力的熔斷器。1905年德國西門子股份公司用汞(汞)作熔體的永久熔斷器。當過載電流通過這種熔斷器時,其中汞發熱而蒸發,電流即被切斷。支路上都是用熔斷器來保護的。同時當時燈泡的價格和事故率都比較高,說明采用熔斷器是必須的,除了用熔斷器外,還沒有其它的保護設備可代用。
19世紀的最后10年中,熔斷器已成為唯一有用的保護裝置那時在德國、美國、英國和法國等已開始廣泛使用高壓熔斷器,它是由一個兩端開口并有插頭引線的陶瓷管、絕緣塑料管、硬化橡膠管或類似的絕緣材料制造的。1890年由莫地發明具有填料的管式熔斷器,并獲得了專利。隨后發現石英砂是最好的填料,才發展成一種高分斷能力的熔斷器。1905年德國西門子股份公司用汞(汞)作熔體的永久熔斷器。當過載電流通過這種熔斷器時,其中汞發熱而蒸發,電流即被切斷。在20世紀期間,世界各國實施了繼電保護方案當時已有了油斷路器,由它和繼電保護結合來進行線路的保護。
工作原理
利用金屬導體作為熔體串聯于電路中,當過載或短路電流通過熔體時,因其自身發熱而熔斷,從而分斷電路的一種電器。熔斷器結構簡單,使用方便,廣泛用于電力系統、各種電工設備和家用電器中作為保護器件。
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,由于其電阻率較大,故制成熔體的截面尺寸較大,熔斷時產生的金屬蒸氣較多,只適用于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,但由于其電阻率較低,可制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,適用于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。
基本構造
熔斷器主要有熔體、熔管和熔座三部分組成。
熔體主要有兩種類型,一種由鉛、鉛錫合金或鋅等熔點較低的材料制成,其電阻率較大,多用于小電流電路;另一種由銀或銅等熔點較高的材料制成,其電阻率較低,主要用于大電流電路。熔體多制成片狀、絲狀或柵狀。
熔管是安裝熔體的外殼,由絕緣耐熱材料制成,在熔體熔斷時兼有滅弧作用。
熔座是用來固定熔管和外接引線的底座。
按用途分類
熔斷器按結構形式分可分為半封閉插入式、無填料封閉管式、有填料封閉管式和自復式四類。
(1)插入式熔斷器
常用的插入式熔斷器有RC1A系列,由軟鋁絲或銅絲制成熔體。其結構簡單,價格低廉,由于其分斷能力較低,一般多用于民用和照明電路中。主要用于交流50Hz、額定電壓380V及以下和額定電流200A及以下的電路做短路保護。
(2)螺旋式熔斷器
螺旋式熔斷器的常用產品有RL1、RL6、RL7和RLS2等系列。下圖為RL1系列螺旋式熔斷器的結構示意圖。該系列熔斷器的熔斷管內填充石英砂以增強滅弧能力。螺旋式熔斷器的熔體上的上端蓋有一熔斷指示器,當熔體熔斷時指示器馬上彈出,可透過瓷帽上的玻璃孔觀察到,為檢修提供了方便。該系列產品具有較高的分斷能力,主要用于為交流50Hz、額定電壓380V或直流額定電壓440V及以下、電流等級200A以下的電力拖動電路或成套配電設備提供短路保護,常用于機床電氣控制設備中。
(3)封閉管式熔斷器
封閉管式熔斷器可分為有填料和無填料兩種,RM10系列為無填料封閉管式熔斷器,其結構如下圖所示。這種熔斷器具有兩個特點:一是其熔管是鋼紙管制成的,當熔體熔斷時熔管內壁會產生高壓氣體以加快電弧熄滅;二是熔體由鋅片制成變截面形狀,在短路故障時,變截面鋅片的狹窄部位同時熔斷,形成較大空隙,使電弧容易熄滅。RTO、RT12等系列為有填料封閉管式熔斷器,它們的熔管用高頻電工陶瓷制成。熔體則是用網狀純銅片制成的,具有較大的分斷能力,廣泛應用于短路電流較大的電力輸配電系統中,還可應用于帶熔斷器隔離器、開關熔斷器等開關電器中。
(4)自復式熔斷器
自復式熔斷器的熔體是用非線性電阻制成的。當電路發生短路時,短路電流產生的高溫使熔體迅速汽化(熔體安裝在密閉的容器內),電阻值劇增,從而限制了短路電流。當故障清除后,溫度下降,熔體重新固化,恢復原本良好的導電性。這種熔斷器具有限流作用顯著、動作時間短、動作后不必更換熔體且可重復使用等優點。但因為它熔而不斷,不能真正分斷電路,所以只能限制故障電流,因此實際應用中一般與低壓斷路器配合使用。
技術參數
(1)額定電壓:指熔斷器長期工作時和分斷后所能承受的電壓,一般大于等于電氣設備的額定電壓。
(2)額定電流:指熔斷器長期工作時,溫升不超過規定值時所能承受的電流。為了減少熔管規格,熔管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管內可以放幾個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)極限分斷能力:指熔斷器在規定的額定電壓和功率因數(或時間常數)條件下,能夠分斷的最大電流值。因為電路中出現的最大電流值一般指短路電流值。所以極限分斷能力也反映了熔斷器分斷短路電流的能力。
應用領域
熔斷器的用途主要體現在以下幾個方面:
電路保護:當電路中出現過載或短路時,熔斷器能夠迅速響應,自動切斷電流,從而保護電路和設備不受損壞。熔斷器在電路保護中的作用非常重要,它可以在故障發生時有效地保護電路和設備,避免火災等事故的發生。
安全防護:熔斷器作為一種安全保護元件,能夠在電路出現故障時及時切斷電流,防止電流過大對人身安全造成威脅。在工業生產和家庭用電中,熔斷器常常被用于保護設備的安全,避免電流過大或短路導致的事故。
維護方便:熔斷器在切斷電流的同時,也會在熔管內留下熔絲。這些熔絲可以作為電路故障的指示器,幫助維修人員快速定位故障點,便于維護和修復電路。
防止電磁干擾:熔斷器在切斷電流時會產生電磁干擾,但熔斷器可以有效地抑制電磁干擾,減少對周圍設備和人員的危害。
熔斷器的應用非常廣泛,涉及到工業、商業、家庭等各個領域。在工業生產中,熔斷器被用于保護電動機、變壓器等設備的正常運行;在商業建筑中,熔斷器被用于保護照明、空調等設備的正常運行;在家庭用電中,熔斷器被用于保護家電、插座等設備的正常運行。
使用事項
①正確選用熔體及熔斷器。有分支電路時,分支電路的熔體額定電流應比前一級小2~3級;對不同性質的負載,如照明電路、電動機電路的主電路和控制電路等,應盡量分別進行保護,裝設單獨的熔斷器。
②安裝熔斷器時的注意事項。螺旋式熔斷器安裝時,必須注意將電源線接到瓷座的下接線端,以保證其安全;瓷插式熔斷器在安裝熔絲時,熔絲應順著螺釘旋緊方向繞過去,同時應注意不要劃傷熔絲,也不要把熔絲細緊以免減小熔絲截面尺寸或插斷熔絲。
③拆換熔體注意事項。安裝新熔體前,要找出熔體熔斷原因,如果未確定熔斷原因,不要拆換熔體試送;更換熔體時應切斷電源,并應換上相同額定電流的熔體,不能隨意加大熔體;同時注意在TN接地系統中的N線、設備的接地保護線上不允許使用熔斷器。
常見故障
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日常維護
(1)安裝熔斷器除保證足夠的電氣距離外,還應保證足夠的間距,以保證拆卸、更換熔體方便。
(2)安裝前應檢查熔斷器的型號、額定電壓、額定電流、額定分斷能力等參數是否符合規定要求。
(3)安裝熔體必須保證接觸良好,不能有機械損傷。
(4)安裝引線要有足夠的截面積,而且必須擰緊接線螺釘,避免接觸不良。
(5)在運行中應經常注意熔斷器的指示器,以便及時發現一相熔體熔斷的情況,防止缺相運行。如果檢查發現熔體已經腐蝕、損傷或熔斷,應更換同一型號規格的熔斷器,不允許用其它型號熔斷器代用(除非已通過驗證)。
(6)熔斷器插入與拔出要用規定的把手,不要直接用手拔熔體(熔斷后外殼溫度很高,以免燙傷),也不可用不合適的工具插入與拔出。更換時,必須在不帶電的情況下進行。
(7)使用時應經常清除熔斷器上及導電插座上的灰塵和污垢。
標準規范
國家標準
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行業標準
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參考資料 >
熔斷器的用途是什么.中國電子網.2023-12-04
熔斷器.全國標準信息公共服務平臺.2023-12-05