简介
串联在电路中的熔体受热熔断自动断开过负荷或短路回路的一种保护电器。熔断器是最早使用的保护电器之一，由于它具有体积小、安装维护方便、价格低廉、断流容量大等优点，至今仍被广泛地应用。近代采用新熔体材料、新结构，不断出现额定电流大、开断能力高、熔断速度快、保护特性好的新型熔断器。熔断器由低熔点的金属熔体、连接触头及支撑在绝缘底座上的外壳三部分组成(图1、图2)。分为低压和高压熔断器，户内式和户外式熔断器，有限流效应和无限流效应熔断器等几类;从结构上可分为开启式、半开启式和封闭式三类;封闭式又分为有填充材料和无填充材料两类。
(a) RW 3-10型熔断器
(b) RW9-35型熔断器
图1 高压熔断器外形
(a) 低压封闭式(管形)熔断器
(b)高压户内封闭式(有填料)熔断器
图2 熔断器内部结构
熔断器切断电流的物理过程： 通过熔体的电流增加到一定值时，熔体温度升高，使之熔化直至汽化;熔断间隙产生电弧，电弧熄灭，电路断开。熔断器灭弧的方式有三种： ①熔体熔断，间隙加长使电弧熄灭;②在密封的绝缘产气管内，电弧使管内壁材料分解产生气体，管内气压增高使电弧熄灭;③熔体装在充满绝缘砂粒的熔断管内，熔体熔断时，金属蒸汽、电弧迅速扩散到砂粒缝隙中，电弧受冷却而熄灭。后两种灭弧方式具有限流作用。
图3 熔断器安秒特性
1.熔体截面小; 2.熔体截面大
熔体熔断时间与通过电流的关系称为熔断器安秒特性，也称保护特性(图3)。通过熔体的电流愈小，熔断时间愈长。当电流减小到某一数值时，熔断时间趋向无穷大，该电流称为最小熔断电流Imin。熔体的额定电流Ie一般为80～85% Imin，熔体可在额定电流下长期可靠地工作。
保护电路的熔体额定电流按下列原则选择： ①在照明电路及其他要求保护过负荷的电路内应满足IeRt≥Ifm，或IeRt＝IQ/2.5～3，式中IeRt为熔体额定电流(安);Ifm为最大负荷电流(安);IQ为电动机启动电流(安)。②在单台异步电动机供电线路内熔体不保护过负荷仅保护短路， 熔体额定电流IeRt应满足IeRt＝(1.5～2.5)Ide，式中Ide为电动机额定电流(安)。③多台异步电动机的供电线路，熔体额定电流应满足
式中Idem为容量最大的电动机的额定电流(安);
Idei为电路中其余电动机额定电流之和(安)。④配电变压器低压侧总熔断器熔体的额定电流应满足1.3 Ieb>IeRt≥Iebo式中Ieb为变压器装熔断器侧的额定电流(安)。⑤保护35千伏及以下变压器的高压熔断器，其熔体额定电流应满足IeRt＝KIbgm。式中Ibgm为变压器回路的最大工作电流(安);K为安全系数，不计电动机自启动时K=1.1～1.3，考虑电动机自启动时K=1.5～2.0;当10千伏配电变压器容量为125千伏安及以下时K=2～3，且IeRt不宜小于5安。⑥对保护电力电容器的高压熔断器，其熔体额定电流应满足IeRt＝KIec。式中Iec为电容器额定电流(安);K为可靠系数，对于限流式熔断器保护单台电容器K=1.5～2.0，保护一组电容器K=1.3～1.8， 对于跌落式熔断器K=1.2～1.3。⑦熔断器动作应有选择性，在同级电压电路中，由故障点到电源点，熔体额定电流应逐级加大。
熔断器的选择应满足下列条件： ①熔断器的额定电压必须等于或小于所在电网的额定电压。但充填绝缘砂粒的熔断器，只能用于额定电压相同的电网。②熔断器额定电流必须大于或等于熔体的额定电流。③熔断器的极限开断电流应满足IeRd≥Icj或IeRd≥I″，式中IeRd为熔断器极限开断电流;Icj为最大计算冲击短路电流有效值(用于非限流式熔断器);I″为最大计算三相短路次暂态电流有效值(用于限流式熔断器)。
自复熔断器是一种开断能力较强的新型熔断器，将熔体金属钠密封在专门结构的管内而构成。当大电流通过时钠被气化，变成高压高温的汽体，其高电阻具有很强的限流作用，使电路断开。当限流作用结束后，金属钠又恢复成固体，使熔断器两端重新接通。它的用途有： ①与小断流容量自动开关串联组成有限流作用，且断流能力高的保护电器。②与电磁式接触器配合实现短路保护。③与电力半导体元件配合直接保护电力半导体元件。④与半导体元件组成无触点固体断路器(图4)。当大电流IK通过固体断路器时，自复熔断器Rn很快动作，检察器Dv立刻向触发器G发出信号，使可控硅S关断，电路断开。在自复熔断器基础上有的国家已研究能单独反复使用的熔断器。这种熔断器在限流过程结束，限流熔体材料固化后不能接通电路，需靠外力机构(如电磁铁)动作，挤压限流材料，使之充满电极间的空腔，电路才能接通。
图4 无触点固体断路器原理
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fuse cutout