熔体结构及其对物性的影响分析

1.熔体的分类

熔体是整个熔断器系统的核心部件，它对整个熔断器系统的保护功能是否能够发挥具有决定性的影响。早期熔体常用的材料有铅、铅锡合金、铜等，现代熔体常用的材料则是纯铜和纯银，由于纯银十分昂贵，也有一些制造厂商使用铜银交错的复合材料代替纯银，以求节省成本。熔体的外形通常是极细的金属丝或很薄的金属片，以熔体的结构为标准，可以将其分为固定截面熔体和变截面熔体两大类。

固定截面熔体通常是丝状熔体和极狭窄的薄片状熔体，它们的截面积通常都很小，在熔体的长度方向上，截面形状始终保持一致。这种熔体通常用于额定电流较小的熔断体，根据需要，可以在熔体上的特定位置加上称为冶金效应点的低熔点合金桥或合金球。

变截面熔体是指一类截面形状在长度方向上存在变化的熔体，这种变化的直观表现就是熔体上的某些部分开有各种形状的孔洞或比其他部分更为狭窄。变截面熔体通常有两种形式，其中一类，即所谓栅形熔体，是在作为熔体的金属片上冲制出形状特殊的孔洞，使熔体局部呈现栅形；另一类熔体则是在作为熔体的金属片上均匀地冲制出大小一致、排列规则的圆孔。变截面熔体上有时也带有冶金效应点。

2.断口和狭颈

变截面熔体上的狭窄区域是熔体分断故障电流时熔断的区域，这些区域被形象地称为断口，而断口区域中的狭窄部分则由于其颈状外观而被称为狭颈。根据设计性能的需要，熔体的每个断口可以包括一条或更多的狭颈。由于金属导体的电阻与其横截面积成反比，狭颈附近的局部电阻比熔体的其他部分要大得多，这使得在通过同样电流的情况下，狭颈的发热量大于熔体其他部分，因此在故障电流通过时，狭颈的温度升高最为剧烈，整个熔体最先在狭颈部位熔化。利用这个特性，在设计熔体时，通过设定各个断口的位置和狭颈的数量可以准确地指定熔体熔化和电弧出现的位置，从而通过合理地分布电弧位置使电弧更容易熄灭。(www.xing528.com)

就电弧本身而言，直径越小的电弧越容易被熄灭，为了借助这一特性，熔体上的狭颈通常都非常狭窄，典型的宽度是0.15mm、0.2mm或0.4mm。在额定电流较大的熔断器中，只靠一条这样的狭颈承载所有的电流是不现实的，事实上，为了有效地分散电弧能量、限制电弧通道的直径，现代熔体通常都采取多狭颈设计，通过将一束大电流电弧分散成几束甚至几十束并联的小电流电弧来促进灭弧。

3.冶金效应点

为了使熔断器具有良好的灭弧性能，能够分断更大的故障电流，现代熔断器通常用银和铜制造熔体。银和铜的电阻率很小，即使熔体的截面积制造得很小，也能够得到理想的功耗。然而银和铜的熔点很高（银的熔点为960℃，铜的熔点为1083℃），在电路过载、故障电流不大时，熔体的温度达到熔点所需的时间很长，往往导致不能及时作出反应。

为了使熔体在故障电流较小时也能迅速地熔断，通常采取的措施是利用金属的冶金效应，在铜或银制造的熔体上加上所谓的冶金效应点。冶金效应点通常由低熔点金属（铅、锡或其合金）制成，在外观上是附加在丝状熔体上的小金属球或横跨片状熔体的金属桥。

冶金效应点的作用在于，这些低熔点金属熔化后能促使与之接触的铜和银熔化。电路过载电流较小时，铜或银熔体本身往往不能或需要很长时间才能达到熔点，而冶金效应点则可以在低得多的温度下熔化，并使与之接触的铜或银熔体部分随之熔化和汽化，从而提高了熔体的熔断速度，使熔体的弧前时间大为减少。