熔断器结构及工作原理、常用熔断器介绍

3.4.1.1　熔断器结构及工作原理

熔断器主要由熔体或熔丝（俗称保险丝）和安装熔体的熔管两部分组成。熔体是熔断器的核心，通常采用低熔点的铅、锡、锌、铜、银及其合金等材料制成丝状、栅状或变截面片状的结构，栅状结构主要起灭弧的作用。熔管一般采用高强度陶瓷、绝缘板或玻璃纤维等制成，在熔体熔断时兼有灭弧作用。

熔断器的动作是靠熔体的熔断来实现的，熔断器的熔体与被保护的电路串联，当电路正常工作时，熔体允许通过一定大小的电流而不熔断；当电路发生短路或严重过载时，熔体上流过很大的故障电流，经过一定时间，当电流产生的热量使熔体达到熔点温度时，熔体被熔断，电路被切断，从而达到保护电气线路与用电设备的目的。

电流流过熔体时产生的热能与电流的平方及电流通过的时间成正比。当故障电流较大时，熔体熔断所需的时间就较短。而当故障电流较小时，熔体熔断所需用的时间就较长，甚至不会熔断。这一熔体熔断电流值与熔断时间的关系称为熔断器的保护特性，也称安-秒特性。熔断器的安-秒特性，如图3.34左图所示。每一熔体都有一最小熔化电流（IR）。理论上来说，对应于不同的环境温度，最小熔化电流也不同，即外界环境温度对最小熔化电流值有一定的影响，但工程实际应用中在室温条件下，其电流变化范围非常微小，一般可以忽略不计。

熔断器的图形符号，如图3.34右图所示，文字符号为FU。

一般定义熔体的最小熔断电流（IR）与熔体的额定电流（IN）之比为最小熔化系数，常用熔体的熔化系数大于1.25，也就是说额定电流为10 A 的熔体在电流12.5 A 以下时将不会熔断。实测某熔断器的熔断电流与熔断时间之间的关系如表3.2所示。

图3.34　熔断器安秒特性和图形符号

表3.2　熔断电流与熔断时间之间的关系

从这里可以看出，该熔断器只能起到短路保护作用，不能起过载保护作用。如确需在电路中起到过载保护作用，必须降低熔断器使用的额定电流，如8 A 的熔体用于10 A 的电路中，可作短路保护兼作过载保护用，但此时的过载保护特性将并不理想。因此一般情况下，不推荐熔断器兼作短路与过载保护两种用途。

1.熔断器的选择

应依据负载的保护特性和短路电流的大小选择熔断器的类型。对于容量小的电动机和照明支线，常采用熔断器作为过载及短路保护，因而希望熔体的熔化系数适当小些，通常选用铅锡合金熔体的RQA 系列熔断器；对于较大容量的电动机和照明干线，则应着重考虑短路保护和分断能力，通常选用具有较高分断能力的RM10和RL1系列的熔断器；当短路电流很大时，宜采用具有限流作用的RT0和RT12系列的熔断器。

熔断器中熔体的额定电流可按以下方法选择：

（1）当需要保护无起动过程的平稳负载时，如照明线路、电阻、电炉等时，熔体额定电流选取可略大于或等于负荷电路中的额定电流。

（2）当需要保护单台长期工作的电动机时，应根据实际工作中的具体情况而定：不进行频繁起动的电动机，熔体额定电流可按最大起动电流选取，也可按1.5～2.5倍的电动机额定电流来选取；如果该电动机频繁起动，可按3～3.5倍的电动机额定电流来选取。

（3）当需要保护多台长期工作的电动机时，可用1.5～2.5倍的容量最大单台电动机的额定电流再加上其余电动机额定电流之和来计算。熔体额定电流值，应略大于这一计算电流值。

2.熔断器的级间配合

为防止发生越级熔断、扩大事故范围，上、下级线路（即供电干线、支线）的熔断器间应有良好的选择性配合。选用时，应使上级（供电干线）熔断器的熔体额定电流比下级（供电支线）的大1～2个级差。

3.4.1.2　常用熔断器

熔断器的种类很多，按其结构型式主要有以下几种：

1.插入式熔断器(www.xing528.com)

常用插入式熔断器有RC1A 系列，该系列熔断器是一种常见的结构简单的熔断器，俗称“瓷插保险”。它由瓷盖、底座、触点、熔丝等组成。主要用于低压配电分支电路及中、小容量的控制系统中的短路保护，亦可用于民用照明电路中的短路保护。此种熔断器具有价格低廉、熔体更换方便等优点。但该熔断器的分断能力低，熔化特性不稳定，比较重要的工作场合不能使用，在含有易燃气体、尘埃的工作场合应禁止使用。

2.螺旋式熔断器

螺旋式熔断器由瓷底座、熔管、瓷套等组成。瓷管内装有熔体，并装满石英砂，将熔管置入底座内，当熔体熔断时，指示器将会跳出。螺旋式熔断器具有较高的分断能力，限流特性好，有明显的熔断指示，可不用工具就能安全更换熔体，在机床行业中被广泛采用。

常用螺旋式熔断器有RL1、RL2、RL6、RL7等系列，其中RL6、RL7系列熔断器为国内20世纪80年代研发的更新换代产品，可分别取代RL1、RL2系列，常用于配电线路及机床控制线路中作为短路保护。螺旋式快速熔断器有RLS2等系列，常用作半导体元器件的保护。

3.无填料封闭管式熔断器

无填料封闭管式熔断器分断能力较低，限流特性较差，适合于线路容量不大的电网中。其最大优点是熔体可很方便拆换。

常用无填料封闭管式熔断器有RM1、RM10等系列，主要用作低压配电线路的过载和短路保护。

4.有填料封闭管式熔断器

有填料封闭管式熔断器具有高的分断能力、保护特性稳定、限流特性好、使用安全等优点，可用于各种电路和电气设备的过载和短路保护。有填料封闭管式熔断器主要作为工业电气装置、配电设备的过载和短路保护，亦可配套使用于熔断器组合电器中。

常用有填料封闭管式熔断器有RT0、RT12、RT14、RT15等系列，国外引进产品有德国AEG 公司的NT 系列等。有填料快速熔断器RS0、RS3等系列，用作硅整流元件和晶闸管元件及其所组成的成套装置的过载和短路保护。

熔断器的型号含义，如图3.35所示。图中，型式代号，可以分别填入“C”，表示“插入式”；或“L”，表示“螺旋式”；或“M”，表示“无填料封闭管式”；或“T”，表示“有填料封闭管式”。

图3.35　熔断器的型号含义

熔断器的主要技术数据可查阅相关电气工程手册。熔断器的外观，如图3.36所示。

3.4.1.3　熔断器的主要性能参数

1.额定电压：熔断器的额定电压取决于线路的额定电压，它必须大于或等于电路的额定电压。

图3.36　熔断器的外观

2.额定电流：熔断器在规定的条件下可以连续使用而不会发生运行状态变化的电流。熔断器的额定电流应根据被保护的电路及电气设备的额定负载电流来进行选择。

3.分断能力：熔断器在额定电压下能分断的最大电流值称为分断能力。它取决于熔断器的灭弧能力，与熔体额定电流无关。

4.限流特性：熔断器应具有良好的限流特性，即熔断器实际分断的电流比预期短路电流小得多，限流特性可由产品样本提供。