熔断器小知识,熔断器工作原理及作用


熔断器小知识,熔断器工作原理及作用

1. 何谓熔断器,其作用是什么

IEC127 标准将熔断器定义为“熔断体” 。它是一种安装在电路中,保证电路安全运行的电器元件。当电路发生故障或异常时,电流不断升高,升高的电流有可能损坏电路中的某些重要器件或贵重器件,也有可能烧毁电路甚至造成火灾。若电路中正确地安置了熔断器,那么,熔断器就会在电流异常升高到一定的高度和一定的时间,自身熔断切断电流,从而起到保护电路安全运行的作用。最早的熔断器于一百多年前由爱迪生发明,由于当时的工业技术不发达,白炽灯很贵重,所以,最初是将它用来保护价格昂贵的白炽灯的。

2. 熔断器的工作原理

我们都知道,当电流流过导体时,因导体存在一定的电阻,所以导体将会发热,且发热量遵循下面公式,即

Q = 0.24I2RT

式中,Q为发热量; I为流过导体的电流;

R 为导体的电阻; T为电流流过导体的时间。 依此公式我们不难看出熔断器的简单的工作原理了。 当制作熔断器的材料及其形状确定了,其电阻 R 就相对确定了(若不考虑熔断器的电阻温度系数) 。当电流流过熔断器时,它就会发热,随着时间的增加其发热量也在增加。电流与电阻的大小确定了产生热量的速度, 熔断器的构造与其安装的状况确定了热量耗散的速度。

若产生热量的速度小于热量耗散的速度时, 熔断器是不会熔断的;若产生热量的速度等于热量耗散的速度时, 在相当长的时间内它也不会熔断;若产生热量的速度大于热量耗散的速度时,那么产生的热量就会越来越多,又因为它有一定比热及质量,其热量的增加就表现在温度的升高上, 当温度升高到熔断器的熔点以上时熔断器就发生了熔断。

这就是熔断器的工作原理。从这个原理中应该知道,在设计制造熔断器时必须认真地研究所选材料的物理特性, 并确保它们有一致的几何尺寸。这些因素对熔断器能否正常工作起了至关重要的作用。同样,在使用它的时候,一定要正确地安装它。

3. 熔断器的构造如何?各有什么功效?又有什么要求?

一般熔断器由三个部分组成: 一是熔体部分, 它是熔断器的核心,熔断时起到切断电流的作用,同一类、同一规格熔断器的熔体,材质要相同、几何尺寸要相同、电阻值尽可能地小且要一致,最重要的是熔断特性要一致;二是电极部分,通常有两个,是熔体与电路连接的重要部件,它必须有良好的导电性,不应产生明显的安装接触电阻;三是支架部分,熔断器的熔体一般都纤细柔软,支架的作用就是将熔体固定并使三个部分成为刚性的整体,便于安装、使用,它必须有良好的机械强度、绝缘性、耐热性及阻燃性,在使用中不应产生断裂、变形、燃烧及短路等现象。

电力电路及大功率设备所使用的熔断器, 不仅有一般熔断器的三个部分,而且还有灭弧装置。因为这类熔断器所保护的电路不仅工作电流较大,而且当熔体发生熔断时其两端的电压也很高,往往会出现熔体已熔化(熔断)甚至已汽化,但是电流并没有切断,其原因就是在熔断的一瞬间在电压及电流的作用下, 熔断器的两电极之间发生拉弧现象。

这个灭弧装置必须有很强的绝缘性与很好的导热性,且呈负电性。

另外,还有一些熔断器有熔断指示装置,它的作用就是当熔断器动作(熔断)后其本身发生一定的外观变化,易于被维修人员发现,如发光、变色及弹出固体指示器等。

4. 熔断器有哪些种类

熔断器种类繁多,如下所述。

①  按保护形式可分为过电流保护与过热保护。用于过电流保护的熔断器就是平常说的熔断器(也叫限流熔断器) 。用于过热保护的熔断器一般被称为“温度熔断器” 。 温度熔断器又分为低熔点合金型与感温触发型,还有记忆合金型,等等(温度熔断器是防止发热电器或易发热电器温度过高而进行保护的,例如,电吹风、电熨斗、电饭锅、电炉、变压器及电动机等;它响应于用电电器温升的升高,不会理会电路的工作电流大小。其工作原理不同于“限流熔断器” ) 。

②  按使用范围可分为电力熔断器、机床熔断器、电器仪表熔断器(电子熔断器)及汽车熔断器等。

③  按体积大小可分为大型、中型、小型及微型。

④  按额定电压可分为高压熔断器、低压熔断器和安全电压熔断器。

⑤  按分断能力可分为高、低分断能力熔断器。

⑥  按形状可分为平头管状熔断器(又可分为内焊熔断器与外焊熔断器) 、尖头管状熔断器、铡刀式熔断器、螺旋式熔断器、插片式熔断器、平板式熔断器、裹敷式熔断器及贴片式熔断器。

⑦  按熔断速度可分为特慢速熔断器(一般用 TT表示) 、慢速熔断器(一般用 T 表示) 、中速熔断器(一般用 M 表示) 、快速熔断器(一般用 F表示)及特快速熔断器(一般用 FF表示) 。

⑧  按标准可分为欧规熔断器、美规熔断器及日规熔断器。

5. 简述螺旋式熔断器 RL的结构和特性

螺旋式熔断器 RL 在熔断管中装有石英砂,熔体埋于其中,熔体熔断时,电弧喷向石英砂及其缝隙,可迅速降温而熄灭。为了便于监视,熔断器一端装有色点,不同的颜色表示不同的熔体电流,熔体熔断时,色点跳出,示意熔体已熔断。螺旋式熔断器额定电流为 5~200A,主要用于短路电流大的分支电路或有易燃气体的场所。 

6. 简述有填料管式熔断器 RT 的结构和特性

有填料管式熔断器RT 是一种有限流作用的熔断器。由填有石英砂的瓷熔管、触点和镀银铜栅状熔体组成。有填料管式熔断器均装在特别的底座上,如带隔离刀闸的底座或以熔断器为隔离刀的底座上,通过手动机构操作。填料管式熔断器额定电流为 50~1000A,主要用于短路电流大的电路或有易燃气体的场所。 

7. 简述无填料管式熔断器 RM 的结构和特性

无填料管式熔断器RM的熔丝管是由纤维物制成的, 使用的熔体为变截面的锌合金片。熔体熔断时,纤维熔管的部分纤维物因受热而分解,产生高压气体,使电弧很快熄灭。无填料管式熔断器具有结构简单、保护性能好及使用方便等特点,一般均与刀开关组成熔断器刀开关组合使用。

8. 简述有填料封闭管式快速熔断器 RS 的结构和特性

有填料封闭管式快速熔断器 RS是一种快速动作型的熔断器,由熔断管、触点底座、动作指示器和熔体组成。熔体为银质窄截面或网状形式, 熔体为一次性使用, 不能自行更换。 由于其具有快速动作性,故一般作为半导体整流元件的保护用。