1、熔斷器(fuse-link)的用途和結(jié)構(gòu)
熔斷器是當(dāng)電流超過(guò)規(guī)定值一定時(shí)間后,以它本身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化而分?jǐn)嚯娖鞯谋Wo(hù)電器,它是集感應(yīng)、比較與執(zhí)行于一體的最簡(jiǎn)單且性能優(yōu)異的保護(hù)電器,在低壓配電線路中作短路和過(guò)載保護(hù)用。由于熔斷器對(duì)過(guò)載反應(yīng)不靈敏,所以不宜用于過(guò)載保護(hù),主要用于短路保護(hù)。
熔斷器主要由熔體和安裝熔體的熔管和熔座組成。其中熔體是主要部分,既是感受元件又是執(zhí)行元件。熔體可以做成絲狀、片狀、帶狀、籠狀,材料有兩類:低熔點(diǎn)材料,如鉛、鋅、錫及鉛錫合金;另一類為高熔點(diǎn)材料,如銀、銅、鋁等。熔管的材料為陶瓷、絕緣鋼紙或玻璃纖維。
2、熔斷器的主要工作原理和主要技術(shù)參數(shù):
熔斷器是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉的保護(hù)電器。它主要有熔體和安裝熔體的導(dǎo)電零件組成,此外還有絕緣座和絕緣管組成。
使用時(shí),熔體被保護(hù)電路串聯(lián),當(dāng)電路為正常負(fù)載電流時(shí),熔體溫度較低。如果電路發(fā)生短路故障時(shí),電路電流增大,熔體發(fā)熱。當(dāng)熔體溫度升高到熔點(diǎn)時(shí),自行熔斷,分?jǐn)喙收想娐?,達(dá)到保護(hù)線路的目的。
3、熔斷器工作的物理過(guò)程:
1).熔體升溫 當(dāng)電路中出現(xiàn)短路電流時(shí),使熔體溫度升高到熔化溫度,但熔體仍然處于固體狀態(tài),并沒有開始熔化。此時(shí),電流越大,溫度上升越快。
2).熔體熔化 熔體繼續(xù)吸收熱量,其中部分金屬開始從固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w狀態(tài)。由于熔體熔化需要吸收一部分熱,因此,這個(gè)階段內(nèi),熔體溫度始終保持在熔點(diǎn)。
3).電弧產(chǎn)生 熔化了的金屬繼續(xù)被加熱直至汽化,即出現(xiàn)金屬蒸汽。此時(shí),由于瞬間小的絕緣間隙的出現(xiàn),電流突然中斷,此時(shí)的電路電壓會(huì)立即擊穿此間隙,產(chǎn)生電弧,從而使電路又一次接通,形成第二次加熱階段。
4).電弧熄滅 電弧形成后,若能量較小,隨熔斷間隙的擴(kuò)大將自行熄滅;否則,電弧燃燒擴(kuò)散到填料中,使熔體間隙進(jìn)一步擴(kuò)大,以致電弧不能繼續(xù)燃燒,電弧熄滅。于是熔斷器真正切斷電流,起到保護(hù)電路的作用。
弧前過(guò)程主要特點(diǎn):熔體的升溫與熔化,熔斷器對(duì)故障做出反應(yīng)。
弧后過(guò)程主要特點(diǎn):含有大量金屬蒸汽的電弧在間隙內(nèi)蔓延、燃燒,最后被熄滅。此過(guò)程的持續(xù)時(shí)間取決于熔斷器的滅弧能力。
圖1 熔斷器的保護(hù)特性曲線 圖2 熔體的熔化過(guò)程
t—熔斷時(shí)間;i—流過(guò)熔斷器的電流
ir—最小熔化電流
4、常用熔斷器
1).rc1a系列的瓷插式熔斷器
俗稱瓷插保險(xiǎn),由瓷插座、瓷插頭組成,瓷插座上有靜插座和接線螺釘,中間空隙與瓷插頭突出部分形成滅弧室,電流較大時(shí)滅弧室中墊石棉編織物,防止熔體熔斷時(shí),金屬顆粒噴濺。
鉛錫合金絲 額定電流5-15;極限分?jǐn)嗄芰?0.25-0.5
銅絲 額定電流30-100;極限分?jǐn)嗄芰?.5-3
變截面紫銅片 額定電流200;極限分?jǐn)嗄芰?
2).rm10系列:
由熔斷管、熔體、靜插座組成。
熔體是變截面的鋅片,靜插座安于絕緣底板上。熔斷管由鋼化纖維制成,管內(nèi)無(wú)填料,熔體 熔斷時(shí),電弧在管內(nèi)不會(huì)向外噴出。額定電流15-1000,分?jǐn)嗄芰?.2-12
3).rt和nt有填料封閉管式熔斷器
主要由熔管和底座組成,熔管包括管體、熔體、指示器、觸刀、蓋板和石英砂,管體采用陶瓷,具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性能,管內(nèi)裝有工作熔體和指示器熔體。熔體通常由薄紫銅片沖制成變截面形狀,中間部分用錫橋連接,裝配時(shí)一般將熔片圍成籠狀,以增大熔體和石英砂的接觸面積,從而提高熔斷器的分?jǐn)嗄芰?,又使管體受熱均勻而不容易斷裂。熔斷指示器是一個(gè)機(jī)械信號(hào)裝置,指示器上裝有與熔體并聯(lián)的銅絲。當(dāng)電路短路時(shí),熔體熔斷后,電流轉(zhuǎn)移至銅絲上迅速熔斷,指示器在彈簧作用下立即向外彈出,顯示紅色信號(hào),表示熔體熔斷。
4). 快速熔斷器 又稱半導(dǎo)體器件保護(hù)器,
常用的有rs系列有填料快速熔斷器、rls系列螺旋式快速熔斷器、n gt系列半導(dǎo)體器件保護(hù)用熔斷器
rs0主要用于硅整流元器件及其成套裝置的短路保護(hù)
rs3主要用作晶閘管及其成套裝置的短路保護(hù)
rls與rs熔體材料和結(jié)構(gòu)不同,主要用于小容量的硅整流器件和晶閘管的短路保護(hù)。
ngt用于半導(dǎo)體保護(hù)。
5). 自復(fù)熔斷器
大功率非線性電阻元件,具有良好的限流性能,常與低壓斷路器串聯(lián)使用提高分?jǐn)嗄芰Α?yōu) 點(diǎn):當(dāng)故障排除后,迅速?gòu)?fù)原,不需要更換熔體,再次投入運(yùn)行。
自復(fù)熔斷器的結(jié)構(gòu),主要由電流端子(又叫電極)、云母玻璃(填充劑)、絕緣管、熔體、活塞、氬氣和外殼等組成。其中,自自復(fù)熔斷器的外殼一般用不銹鋼制成,不銹鋼套與其內(nèi)部的氧化鈹陶瓷絕緣管間用云母玻璃隔開,云母玻璃既是填充劑又是絕緣物。
自復(fù)熔斷器的接線,它常與斷路器串聯(lián)使用,本身先并聯(lián)一只附加電阻,以抑制分?jǐn)鄷r(shí)出現(xiàn)的過(guò)電壓。正常工作時(shí),自復(fù)熔斷器呈低阻狀態(tài),并聯(lián)電阻僅流過(guò)很小電流。而當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí),自復(fù)熔斷器呈高阻狀態(tài),并聯(lián)電阻可吸收它所產(chǎn)生的過(guò)電壓,并維持?jǐn)嗦菲髅摽燮魉枰膭?dòng)作電流,保證斷路器可靠分?jǐn)?。因此,斷路器分?jǐn)嗟碾娏鲗?shí)際上是自復(fù)熔斷器的限流電流。