1.4 熔断器
熔断器（Fuse）的定义为：当电流超过规定值足够长时间后，通过熔断一个或几个特殊设计的和相应的部件，断开其所接入的电路，并分断电流的电器。熔断器包括组成完整电器的所有部件。
熔断器是一种保护类电器，其熔体为保险丝（或片）。熔断器的外形如图1-32所示，其图形和文字符号如图1-33所示。在使用中，熔断器串联在被保护的电路中，当该电路中发生严重过载或短路故障时，如果通过熔体的电流达到或超过了某一定值，而且时间足够长，在熔体上产生的热量会使其温度升高到熔体金属的熔点，导致熔体自行熔断，并切断故障电流，以达到保护目的。这样，利用熔体的局部损坏可保护整个线路中的电气设备，防止它们因遭受过多的热量或过大的电动力而损坏。从这一点来看，相对被保护的电路，熔断器的熔体是一个“薄弱环节”，以人为的“薄弱环节”来限制乃至消灭事故。
图1-32 RT23熔断器
图1-33 熔断器的图形和文字符号
熔断器结构简单，使用方便，价格低廉，广泛用于低压配电系统中，主要用于短路保护，也常作为电气设备的过载保护元件。
1.4.1 熔断器的种类、结构和工作原理
（1）瓷插式熔断器
瓷插式熔断器指熔体靠导电插件插入底座的熔断器。这种熔断器由瓷盖、瓷底座、动触点、静触点及熔丝组成，如图1-34所示。熔断器的电源线和负载线分别接在瓷底座两端静触点的接线桩上，熔体接在瓷盖两端的动触点上，中间经过凸起的部分，如果熔体熔断，产生的电弧被凸出部分隔开，使其迅速熄灭。较大容量熔断器的灭弧室中还垫有熄灭电弧用的石棉织物。这种熔断器结构简单，使用方便，价格低廉，广泛用于照明电路和小功率电动机的短路保护。常用型号为RC1A系列。
图1-34 瓷插式熔断器
1—动触点；2—熔丝；3—瓷盖；4—静触点；5—瓷底
（2）螺旋式熔断器
螺旋式熔断器是指带熔断体的载熔件借助螺纹旋入底座而固定于底座的熔断器，其外形如图1-35所示。熔体的上端盖有一个熔断指示器，一旦熔体熔断，指示器会马上弹出，可透过瓷帽上的玻璃孔观察到。它常用于机床电气控制设备中。螺旋式熔断器分断电流较大，可用于电压等级500V及以下、电流等级200A以下的电路中，起短路保护或过载保护作用。常见的有RL1、RL2和RL5等系列。
图1-35 螺旋式熔断器
1—瓷底；2—熔芯；3—瓷帽
（3）封闭式熔断器
封闭式熔断器是指熔体封闭在熔管的熔断器，如图1-36所示。封闭式熔断器分为有填料封闭式熔断器和无填料封闭式熔断器两种。有填料封闭式熔断器一般用瓷管制成，内装石英砂及熔体，分断能力强，用于电压等级500V以下、电流等级1kA以下的电路中。无填料封闭式熔断器将熔体装入封闭式筒中，如图1-37所示，分断能力稍小，用于500V以下、600A以下的电力网或配电设备中。常见的无填料封闭式熔断器有RM10系列。常见的有填料封闭式熔断器有RT0、RT10等系列。
图1-36 封闭式熔断器
图1-37 无填料封闭式熔断器
1—黄铜管；2—绝缘管；3—黄铜帽；4—夹座；5—瓷盖；6—熔体；7—触刀
（4）快速熔断器
快速熔断器主要用于半导体整流元件或整流装置的短路保护。由于半导体元件的过载能力很低，只能在极短时间内承受较大的过载电流，因此要求短路保护具有快速熔断的能力。快速熔断器的结构和有填料封闭式熔断器基本相同，但熔体材料和形状不同，它是以银片冲制的有V形深槽的变截面熔体。常见的有RS0系列产品。
（5）自复熔断器
自复熔断器采用金属钠作熔体，在常温下具有高电导率。当电路发生短路故障时，短路电流产生高温使钠迅速汽化，气态钠呈现高阻态，从而限制了短路电流；当短路电流消失后，温度下降，金属钠恢复原来良好的导电性能。自复熔断器只能限制短路电流，不能真正分断电路。其优点是不必更换熔体，能重复使用。常见的有RZ系列产品。
我国常用的熔断器型号有RL1、RL6、RT0、RT14、RT15、RT16、RT18、RT19、RT23、RW等系列产品。
1.4.2 熔断器的技术参数
（1）额定电压
额定电压指熔断器长期工作时和分断后能够承受的电压，其数值一般等于或大于电气设备的额定电压。
（2）额定电流
额定电流指熔断器长期工作时，设备部件温升不超过规定值时所能承受的电流。厂家为了减少熔断器管额定电流的规格，熔断器管的额定电流等级比较少，而熔体的额定电流等级比较多，也即在一个额定电流等级的熔断器管内可以分装几个额定电流等级的熔体，但熔体的额定电流最大不能超过熔断器管的额定电流。
（3）极限分断能力
极限分断能力是指熔断器在规定的额定电压和功率因数（或时间常数）的条件下能分断的最大电流值，在电路中出现的最大电流值一般是指短路电流值。所以，极限分断能力也反映了熔断器分断短路电流的能力。RT23系列熔断器的主要技术参数见表1-11，其型号的含义如图1-38所示。
表1-11 RT23系列熔断器的主要技术参数
图1-38 熔断器型号的含义
1.4.3 熔断器的选用
选择熔断器主要是选择熔断器的类型、额定电压、额定电流及熔体的额定电流。熔断器的额定电压应大于或等于线路的工作电压。熔断器的额定电流应大于或等于熔体的额定电流。
下面详细介绍一下熔体的额定电流的选择。
① 用于保护照明或电热设备的熔断器。因为负载电流比较稳定，所以熔体的额定电流应等于或稍大于负载的额定电流，即I_idGenCharOverride-4≥I_idGenCharOverride-4，式中，I_idGenCharOverride-4为熔体的额定电流；I_idGenCharOverride-4为负载的额定电流。
② 用于保护单台长期工作电动机（即供电支线）的熔断器，考虑电动机启动时不应熔断，即ICharOverride-16≥ （1.5～2.5）ICharOverride-16。式中，ICharOverride-16为熔体的额定电流，ICharOverride-16为电动机的额定电流，轻载启动或启动时间比较短时，系数可以取1.5，当带重载启动时间比较长时，系数可以取2.5。
③ 用于保护频繁启动电动机（即供电支线）的熔断器，考虑频繁启动时发热，熔断器也不应熔断，即I_idGenCharOverride-4≥（3～3.5）I_idGenCharOverride-4。式中，I_idGenCharOverride-4为熔体的额定电流，I_idGenCharOverride-4为电动机的额定电流。
④ 用于保护多台电动机（即供电干线）的熔断器，在出现尖峰电流时也不应熔断。通常，将其中功率最大的一台电动机启动，而其余电动机运行时出现的电流作为其尖峰电流，为此，熔体的额定电流应满足I_idGenCharOverride-4≥ （1.5～2.5）I_idGenCharOverride-4+∑I_idGenCharOverride-4。式中，I_idGenCharOverride-4为熔体的额定电流，ICharOverride-16为多台电动机中功率最大的一台电动机额定电流，∑ICharOverride-16为其余电动机额定电流之和。
⑤ 为防止发生越级熔断，上、下级（即供电干、支线）熔断器间应有良好的协调配合，为此，应使上一级（供电干线）熔断器的熔断额定电流比下一级（供电支线）大1～2个级差。
【例1-13】 一个电路上有一台不频繁启动的三相异步电动机，无反转和反接制动，轻载启动，此电动机的额定功率为2.2kW，额定电压为380V，请选用合适的熔断器（不考虑熔断器的外形）。
【解】 在电路中的额定电流为
因为电动机轻载启动，而且无反转和反接制动，所以熔体额定电流为ICharOverride-16=1.6ICharOverride-16=1.6×
5.8=9.3A，取熔体的额定电流为10A。
又因为熔断器的额定电流必须大于或等于熔体的额定电流，可选取熔断器的额定电流为32A，确定熔断器的型号为RT18-32/10。
【例1-14】 CA6140A车床的快速电动机的功率为275W，请选用合适的熔断器。
【解】 在电路中的额定电流为
因为电动机经常启动，而且无反转和反接制动，熔体额定电流为I_idGenCharOverride-4=3.5I_idGenCharOverride-4=3.5×0.72=
2.52A，取熔体的额定电流为4A。
又因为熔断器的额定电流必须大于或等于熔体的额定电流，可选取熔断器的额定电流为16A，确定熔断器的型号为RT23-16/4。