熔斷器是一種主要用作短路保護的電器。由于它具有結構簡單、價格便宜、使用維護方便等優點,因此得到廣泛應用。
一、結構和工作原理
(一)結構
熔斷器一般由熔斷體和底座組成。熔斷體主要包括熔體、填料(有的沒有填料)、熔管、觸刀、蓋板、熔斷指示器等部件。熔斷器結構圖如圖5—10所示。
圖5—10 有填料密閉管式熔斷器
熔體是熔斷器的主要組成部分,常用做成絲狀、片狀或柵狀。熔體的材料通常有兩種,一種是由鉛、鉛錫合金或鋅等低熔點材料制成,多用于小電流電路;另一種是由銀、銅等較高熔點的金屬制成,多用于大電流電路。熔管是熔體的保護外殼,用耐熱絕緣材料制成,在熔體熔斷時兼有滅弧作用。熔座是熔斷器的底座,作用是固定熔管和外接引線。
(二)工作原理
熔斷器使用時利用金屬導體作為熔體串聯在被保護的電路中,當電路發生過載或短路故障時,通過熔斷器的電流超過某一規定值時,以其自身產生的熱量使熔體熔斷,從而自動分斷電路,起到保護作用。
熔斷器對過載反應是很不靈敏的,當電氣設備發生輕度過載時,熔斷器將持續很長時間才熔斷,有時甚至不熔斷。因此,除在照明電路中外,熔斷器一般不宜用作過載保護,主要用作短路保護。
二、常用的低壓熔斷器
熔斷器按結構形式分為半封閉插入式、無填料封閉管式、有填料封閉管式和自復式四類。
(一)RClA系列插入式熔斷器(瓷插式熔斷器)
1.型號
2.結構
RClA插入式熔斷器是將熔絲固定用螺絲固定在瓷蓋上,然后插入底座,它由瓷座、瓷蓋、動觸點、靜觸點及熔絲五部分組成,其結構如圖5—11所示。
圖5—11 RC1A 系列插入式熔斷器
3.用途
RC1A系列插入式熔斷器一般用在交流50HZ、額定電壓380V及以下,額定電流200A及以下的低壓線路末端或分支電路中,作為電氣設備的短路保護及一定程度的過載保護。
(二)RLl系列螺旋式熔斷器
圖5—12 RLl系列螺旋式熔斷器
a)外形;b)結構
1.結構
RLl系列螺旋式熔斷器屬于有填料封閉管式,其外形和結構如圖5—12所示。它主要由瓷帽、熔斷管、瓷套、上接線座、下接線座及瓷座等部分組成。
當熔斷器的熔體熔斷的同時,金屬絲也熔斷,彈簧釋放,把指示件頂出,以顯示熔斷器已經動作。透過瓷帽上的玻璃可以看見。熔體熔斷后,只要旋開瓷帽,取出已熔斷的熔體,裝上與此相同規格的熔體,再旋入瓷座內即可正常使用,操作安全方便。
2.用途
RLl系列螺旋式熔斷器廣泛應用于控制箱、配電屏、機床設備及振動較大的場合,在交流額定電壓500V、額定電流200A及以下的電路中,作為短路保護器件。
(三)RMl0系列無填料封閉管式熔斷器
1.型號
2.結構
RMl0系列無填料封閉管式熔斷器主要由纖維管、變截面的鋅熔片、夾頭及夾座等部分組成。RMl0型熔斷器的外形與結構如圖5—13所示。這種結構的熔斷器具有以下兩個特點:一是采用變截面鋅片作熔體,將熔片沖制成寬窄不一的變截面是為了改善熔斷器的保護性能;二是采用纖維管作熔管,當熔片熔斷時,纖維管內壁在電弧熱量的作用下產生高壓氣體,壓迫電弧,加強離子的復合,從而改善了滅弧的特性,使電弧熄滅。
圖5—13 RMl0系列無填料封閉管式熔斷器
a)外形;b)結構
3.用途
RMl0系列無填料封閉管式熔斷器適用于交流50Hz、額定電壓380V或直流額定電壓440V及以下電壓等級的動力網絡和成套配電設備中,作為導線、電纜及較大容量電氣設備的短路和連續過載保護。
(四)RT0系列有填料封閉管式熔斷器
1.型號
2.結構
RT10系列有填料封閉管式熔斷器主要由瓷熔管、柵狀銅熔體和觸點底座等部分組成,其外形與結構如圖5—14所示。
圖5—14 RT0系列有填料封閉管式熔斷器
a)熔體;b)熔管;c)熔斷器;d)絕緣操作手柄
RT0型熔斷器的熔體是柵狀紫銅片,中間用錫橋連接,即在柵狀紫銅熔體中部彎曲處焊有錫層。具有引燃柵,由于它的等電位作用可使熔體在短路電流通過時形成多根并聯電弧,熔體上還有若干變截面小孔,可使熔體在短路電流通過時在截面較小的地方先熔斷,形成多段短弧。在熔體周圍填滿了石英砂,由于冷卻和狹溝的作用使電弧中的離子強烈復合,迅速滅弧。這種熔斷器的滅弧能力很強,具有限流的作用,即在短路電流還未達到最大值時就能完全熄滅電弧。又由于在工作熔體(銅熔絲)上焊有小錫球,錫的熔點(232℃)遠比銅的熔點(1083℃)低,因此在過負荷電流通過時,錫球受熱首先溶化,銅錫分子互相滲透而形成熔點較低的銅錫合金,使銅熔絲也能在較低的溫度下熔斷,這稱為“冶金效應”。由于這種特性,使熔斷器在過負荷電流或較小的短路電流時動作,提高了保護的靈敏度。該系列熔斷器配有熔斷指示裝置,熔體熔斷后,顯示出醒目的紅色熔斷信號。當熔體熔斷后,可使用配備的專用絕緣手柄在帶電的情況下更換熔管,裝取方便,安全可靠。
3.用途
RT0系列有填料封閉管式熔斷器是一種大分斷能力的熔斷器,廣泛用于短路電流較大的電力輸配電系統中,作為電纜、導線和電氣設備的短路保護及導線、電纜的過載保護。
(五)快速熔斷器
快速熔斷器又叫半導體器件保護用熔斷器,主要用于硅元件變流裝置內部的短路保護。由于硅元件的過載能力差,因此要求短路保護元件應具有快速動作的特征。快速熔斷器能滿足這種要求,且結構簡單,使用方便,動作靈敏可靠,因而得到了廣泛應用。快速熔斷器的典型結構如圖5—15所示。
圖5—15 快速熔斷器的典型結構圖
(六)自復式熔斷器
常用熔斷器的熔體一旦熔斷,必須更換新的熔體,這就給使用帶來不便,而且延緩了供電時間。近年來,出現重復使用一定次數的自復式熔斷器。
自復式熔斷器是一種限流電器,其本身不具備分斷能力,但是和斷路器串聯使用時,可以提高斷路器的分斷能力,可以多次使用。其結構如圖5—16所示
圖5—16 自復式熔斷器結構圖
自復式熔斷器的熔體是應用非線性電阻元件(如金屬鈉等)制成,在常溫下是固體,電阻值較小,構成電流通路。在短路電流產生的高溫下,熔體氣化,阻值劇增,即瞬間呈現高阻狀態,從而能將故障電流限制在較小的數值范圍內。
各種熔斷器在電路圖中的符號都如圖5—17所示。
圖5—17 熔斷器的符號