1.5 熔断器

熔断器是一种当电流超过规定值一定时间后，以它本身产生的热量使熔体熔化而分断电路的电器，并且广泛应用于低压配电系统和控制系统及用电设备中，作短路和过电流保护。

1.5.1 熔断器的结构及工作原理

熔断器主要由熔体、熔断管（座）、填料及导电部件等组成。熔体是熔断器的主要部分，常做成丝状、片状、带状或笼状。其材料有两类：一类为低熔点材料，如铅、锡的合金，锑、铝合金，锌等；另一类为高熔点材料，如银、铜、铝等。熔断器接入电路时，熔体串接在电路中，负载电流流经熔体，当电路发生短路或过电流时，通过熔体的电流使其发热，当达到熔体金属熔化温度时就会自行熔断，期间伴随着燃弧和熄弧过程，随之切断故障电路，起到保护作用。当电路正常工作时，熔体在额定电流下不应熔断，所以其最小熔化电流必须大于额定电流。目前广泛应用的填料是石英砂，它既是灭弧介质，又能起到帮助熔体散热的作用。

1.5.2 熔断器的图形符号与文字符号

熔断器的种类很多，按结构分为半封闭瓷插式、螺旋式、无填料密封管式和有填料密封管式；按用途分为一般工业用熔断器、半导体保护用快速熔断器和特殊熔断器。

图1-21为螺旋式熔断器的结构图。图1-22为无填料密封管式熔断器外形和结构。图1-23为有填料密封管式熔断器外形和结构。

熔断器的图形及文字符号如图1-24所示。

1.5.3 熔断器的选择

熔断器的选择主要包括选择熔断器的类型、额定电压、额定电流和熔体额定电流等。

1.熔断器的选择原则

选择熔断器时应遵循如下原则：

1）根据使用条件确定熔断器的类型。

2）选择熔断器的规格时，应先选定熔体的规格，然后根据熔体规格选择熔断器的规格。

3）熔断器的保护特性应与被保护对象的过载特性有良好的配合。

4）在配电系统中，各级熔断器应相互匹配，一般上一级熔体的额定电流要比下一级熔体的额定电流大2～3倍。

5）对于保护电动机的熔断器，应注意电动机起动电流的影响。熔断器一般只作为电动机的短路保护，过载保护应采用热继电器。

6）熔断器的额定电流应不小于熔体的额定电流；额定分断能力应大于电路中可能出现的最大短路电流。

2.一般熔断器的选择

（1）熔断器类型的选择

在选择熔断器时，主要根据负载的情况和短路电流的大小来选择其类型。例如，对于容量较小的照明电路或电动机的保护，宜采用插入式熔断器或无填料密封管式熔断器：对于短路电流较大的电路或有易燃气体的场合，宜采用具有高分断能力的螺旋式熔断器或有填料密封管式熔断器；对于保护硅整流器件及晶闸管的场合，应采用快速熔断器。

此外，也要考虑使用环境。例如，管式熔断器常用于大型设备及容量较大的变电场合；插入式熔断器常用于无振动的场合；螺旋式熔断器多用于机床配电；电子设备一般采用熔丝座。

（2）熔断器额定电压的选择

熔断器的额定电压应大于或等于所接电路的额定电压。

（3）熔体额定电流的选择

熔体额定电流的大小与负载大小、负载性质有关。对于负载平稳无冲击电流的照明电路、电热电路等，可按负载电流大小确定熔体的额定电流；对于有冲击电流的电动机负载电路，为起到短路保护作用，又同时保证电动机的正常起动，其熔断器熔体额定电流的选择又分为以下三种情况。

1）对于单台长期工作的电动机，有

式中 I_NP—熔体额定电流，单位为A；

I_NM—电动机额定电流，单位为A。

2）对于单台频繁起动的电动机，有

3）对于多台电动机共享同一熔断器保护时，有

式中 I_NMmax—多台电动机中容量最大一台电动机的额定电流，单位为A；

∑I_NM—其余各台电动机额定电流之和，单位为A。

在式（1-2）与式（1-4）中，对轻载起动或起动时间较短时，式中系数取1.5；重载起动或起动时间较长时，系数取2.5。

（4）熔断器额定电流的选择

当熔体额定电流确定后，根据熔断器额定电流大于或等于熔体额定电流来确定熔断器额定电流。每一种电流等级的熔断器可以选配多种不同电流的熔体。