1.5 熔断器
熔断器是一种结构简单、价格低廉、使用方便的保护电器，广泛应用于供配电电路和电气设备的短路保护。
1.5.1 熔断器的结构与工作原理
熔断器由熔体和安装熔体的熔管两部分组成。熔体材料一种是由铅锡合金和锌等低熔点金属制成，多用于小电流电路；另一种则由银、铜等较高熔点的金属制成，多用于大电流电路。
熔断器是根据电流的热效应原理工作的。丝状或片状的熔体，串联于被保护电路中。当电路正常工作时，流过熔体的电流小于或等于它的额定电流，由于熔体发热的温度尚未达到熔体的熔点，所以熔体不会熔断；当流过熔体的电流达到额定电流的1.3～2倍时，熔体缓慢熔断；当电路发生短路时，电流很大，熔体迅速熔断。电流越大，熔断速度就越快，这一特性即为熔断器的反时限保护特性，也称为安秒特性，如图1-26所示，Imin称为最小熔化电流或临界电流，IN为熔体的额定电流。常用熔体的安秒特性如表1-7所示。
图1-26 熔断器的反时限保护特性
提示与指导：
电动机属于冲击性负载，考虑熔断器应能承受其起动电流的冲击而不发生误动作，熔体的规格适当选大，故熔断器对轻度过载反应比较迟钝，在电动机控制电路中只能用作短路保护，但在保护照明等电阻性负载时也兼有过载保护的功能。
表1-7 常用熔体的安秒特性
1.5.2 熔断器的主要参数
1）额定电压。熔断器的额定电压是指熔断器长期工作时和分断后能够承受的电压，它取决于电路的额定电压，其值一般等于或大于电气设备的额定电压。
2）额定电流。熔断器的额定电流指熔断器长期工作时，各部件温升不超过规定值时所能承受的电流值。熔断器的额定电流等级比较少，而熔体的额定电流等级比较多，即在一个额定电流等级的熔断管内可以安装不同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管的额定电流。
3）额定分断电流。也称为极限分断能力，指在规定的额定电压和功率因数（或时间常数）的条件下，能分断的最大短路电流值。电路中出现的最大电流值一般是指短路电流值，所以，额定分断电流也反映了熔断器分断短路电流的能力。
1.5.3 熔断器的主要类型
1．封闭管式熔断器
封闭管式熔断器如图1-27a所示，它可分为有填料和无填料两种。无填料封闭管式熔断器常用的有RM10系列，其结构简单，更换熔片方便，常用于低压配电网或成套配电设备中。特别是根据其变截面锌熔片熔断部位的不同，可以大致判断故障性质是短路还是过负荷。短路故障熔片一般在窄部熔断，而过负荷则在宽窄之间的斜部熔断。
图1-27 常用熔断器外形图
a）封闭管式 b）瓷插式 c）螺旋式
有填料封闭管式熔断器常用的有RT12、RT14、RT15等系列，其熔断管内装有石英砂做填料，用来冷却和熄灭电弧，因此具有较强的分断能力。
2．瓷插式熔断器
瓷插式熔断器如图1-27b所示，它是低压分支电路中常用的一种熔断器。其结构简单，分断能力小，多用于民用和照明电路，常用的瓷插式熔断器为RC1A系列。
3．螺旋式熔断器
螺旋式熔断器如图1-27c所示，它主要由瓷帽、熔管和瓷底座组成。熔管内装有石英砂或惰性气体，利于电弧的熄灭，因此具有较高的分断能力。熔体的上端有熔断指示，熔断时红色或其他颜色指示器弹出，可通过瓷帽上的玻璃孔观察到，并且将瓷帽逆时针旋下后，可方便地更换熔体。常用的螺旋式熔断器有RL6和RL7系列等，多用于电动机的主电路及其控制电路中，起短路保护作用。
4．快速熔断器
快速熔断器主要用于半导体元器件的短路保护。半导体元器件的过载能力很低，因此要求短路保护具有快速熔断的特性。快速熔断器的熔体采用银片冲成变截面V形，熔管采用有填料的密封管。常用的有RS3等系列，NGT型是我国引进德国AGE公司制造技术生产的产品，具有分断能力高、限流特性好、功耗低、性能稳定的特点。
部分不同类型熔断器的主要技术参数如表1-8所示。
表1-8 部分不同类型熔断器主要技术参数
1.5.4 熔断器的选择
1）熔断器类型的选择：应依据负载的保护特性、短路电流的大小、使用场合及安装条件进行选择。
2）熔断器额定电压的选择：应大于或等于所在电路的额定电压。
3）熔体额定电流的选择：
① 用于保护照明负载或电热设备的熔断器，因负载电流比较稳定，熔体的额定电流一般应等于或稍大于负载的额定电流，即：
IFU≥IN
② 对于电动机类负载，则需考虑冲击电流的影响。用于保护单台长期工作的电动机时，考虑电动机起动时熔断器不应熔断，即：
IFU≥（1.5～2.5）IN
轻载起动或起动时间比较短时，系数可取近似1.5，重载起动或起动时间较长时系数可取近似2.5。
③ 用于保护频繁起动电动机的熔断器，考虑电动机频繁起动时的正常发热情况下熔断器也不应熔断，即：
IFU≥（3～3.5）IN
④多台电动机由一个熔断器保护时，在出现尖峰电流时熔断器不应熔断。通常将其中容量最大的一台电动机起动，而其余电动机正常运行时出现的电流作为尖峰电流。因此，熔体额定电流应满足以下关系，即：
IFU≥（1.5～2.5）INMAX+∑IN
4）熔断器额定电流的选择：应大于或等于熔体的额定电流。
5）应考虑选择性配合的要求：上一级熔断器的熔体额定电流应比下一级大1～2个级差。
熔断器的图形符号和文字符号如图1-28所示。
图1-28 熔断器的图形符号和文字符号
1.5.5 熔断器的使用注意事项
1）安装前应检查熔断器的型号及其主要技术参数是否符合规定要求。
2）安装时必须在断电情况下操作，并注意检查各部分是否接触良好，以免因接触不良造成温升过高，引起熔断器误动作。
3）熔断器熔断后，应首先查明原因，排除故障后，再更换同一规格型号的熔体或熔断器，注意不能随意变更熔体或熔断器的型号规格。
4）更换熔体前，应首先切断电源，再进行相关操作。