熔断器,是一类常用的保护电器,我们日常生活里俗称叫保险丝,它的最大的作用就是用做电路过载和短路保护。
按照结构及形式,常用的熔断器有瓷插式、螺旋式、有填料密封管式、无填料管式等几种类型;按其用途可大致分为一般用途熔断器与半导体设备保护用熔断器等等。
图 常用熔断器结构图(a)瓷插式 (b)有填料螺旋式 ( c)无填料密闭管式 (d)熔断器符号
1.按照保护形式可分为:过电流保护保险丝(限流保险丝)与过热保护保险丝(温度保险丝)。
1)限流保险丝:用于短路保护、过电流保护的保险丝就是我们平常所说的保险丝;
2)温度保险丝:用于过热保护的保险丝。又分为低熔点合金形式、感温触发形式、记忆合金形式等。
温度保险丝是防止电热电器或易发热电器温度过高而起到保护作用。这种保险丝,对于电路正常工作电流,不会有响应。只是用电器电流大于正常工作电流以后,才会响应,驱动保护器件或者电路动作。
2.按照按使用场合、范围的不同。可分为:电子保险丝(用于仪器仪表等弱电电路)、电力保险丝(用于强电电路);专用保险丝:机床保险丝、汽车保险丝等等很多种。3. 按照体积大小,可分为:大型、中型、小型及微型。4. 按照标称电压区分,可分为:高压保险丝、低压保险丝和安全电压保险丝。5.按照分断能力可分为:高分断能力保险丝和低分断能力保险丝。6.按照外观、形状可分为:平头管状保险丝(又可分为内焊保险丝与外焊保险丝)、尖头管状保险丝、铡刀式温度保险丝、螺旋式温度保险丝、插片式温度保险丝、平板式温度保险丝、裹敷式温度保险丝 以及贴片式保险丝等。7.按照熔体熔断速度快慢可分为:
特慢速保险丝(一般用TT表示)、慢速保险丝(一般用T表示)、中速保险丝(一般用M表示)、快速保险丝(一般用F表示)、特快速保险丝(一般用FF表示)。8.按照不同国家标准可分为:欧规保险丝、美规保险丝、日规保险丝等等。
熔断器的核心部件是熔体,串联在电路中工作。在一般的情况下,熔体中通过额定电流时熔体不应该熔断;当电流增大至某值时,熔体经过一段时间后熔断并熄弧(最近一段时间称为熔断时间)。
一是熔体(fuse-link)。这是保险丝的核心部分,熔断时起到切断电流的作用;
二是电极,通常有两个。它是熔体与电路联接的部件,须有良好的导电性,不应产生非常明显的安装接触电阻;
三是支架(支座、卡座)。保险丝的熔体一般比较纤细柔软,没什么强度。支架的作用就是将熔体固定并使三个部分成为刚性的整体,便于安装、使用。支座必须有良好的机械强度、绝缘性、耐热性和阻燃性,在使用中不应产生断裂、变形、燃烧及短路等现象。
电力电路及大功率设备所使用的保险丝,不仅有一般保险丝的三个部分,并且还有灭弧装置,这类电路或者设备不仅工作电流比较大,而且当熔体发生熔断时其两端的电压也很高。在故障情况下,往往会出现熔体已熔化(熔断)甚至已汽化,但是电流并没有切断的现象。缘由是在熔断的一瞬间在高电压和大电流的作用下,保险丝的两电极之间发生拉弧现象,电弧维持了电路的导通,而起不到保护作用。灭弧装置必须有很强的绝缘性与很好的导热性。石英砂就是常用的灭弧材料。
熔断指示装置有一些保险丝有熔断指示装置,作用是当保险丝动作(熔断)后其本身发生一定的外观变化,易于被维修人员发现。例如:发光、变色、弹出固体指示器等。
我们知道,当电流流过导体时,因导体存在一定的电阻,所以导体将会发热。且发热量遵循着这个公式:
其中:Q是发热量,0.24是一个常数,I是流过导体的电流,R是导体的电阻,t是电流流过导体的时间。
当制作保险丝的材料及其形状确定了,其电阻R就相对确定了(暂不考虑它的电阻温度系数)。当电流流过熔体时,熔体就会发热,跟着时间的增加其发热量也在增加。电流与电阻的大小确定了产生热量的速度,保险丝的构造与其安装的状况确定了热量耗散的速度。
如果产生热量的速度小于热量耗散的速度时,保险丝是不会熔断的;如果产生热量的速度等于热量耗散的速度时,在相当长的时间内它也不会熔断;如果产生热量的速度大于热量耗散的速度时,那么产生的热量就会慢慢的多。又因为它有一定比热及质量,其热量的增加就表现在温度的升高上,当温度上升到保险丝的熔点以上时保险丝就发生了熔断。
1.熔断器的技术参数熔断器的选择有三个技术参数:(1)标称电压(2)额定电流(3)极限分断能力2.熔断器的选择(一)一般电力线路或控制线路保护线路中出现过载电流或者短路电流,导线,电缆温度过高,将导致线缆的绝缘破坏受损,甚至断裂。线缆过载保护可根据导线,电缆的载流能力、敷设方法、类型、绝缘材料等级等,合理选择熔断器。熔断器作线电缆过载保护可布置在线缆的进线端或出线端,作短路保护的熔断器一定得安装在线缆的进线端。(二)电子设备保护正确地选用熔断器能可靠保护电子设备和变流装置。熔断器选用一般原则如下:1、标称电压熔断器的额定电压是由安装点的工作电压来决定,它必须大于或等于工作电压。如果线路的工作电压超过了熔断器的额定电压,可将两个熔断器串联使用。此时,必须确保安装点出现的短路电流至少达到额定电流的10倍以上。2、额定电流熔断器的额定电流是由安装点电流有效值来决定。安装点的电流有效值根据变流装置不同线路而定。如果熔断器电流等级不能够满足线路要求,可以将两个相同规格熔断器并联使用,并联使用时熔断器电流不均匀分布差异约为±5%。3、断开过电压熔断器在减弧过程中,在线路中产生过电压,过高的过电压会使半导体器件产生反向击穿,为此可根据样本的图表查出熔断器断开过电压。断开过电压必须小于或者等于半导体器件允许的反向峰值电压。4、额定分断能力熔断器的额定分断能力应大于线路也许会出现的最大短路电流。5、保护特性熔断器的时间电流特性可从样本时间电流特性曲线图表中查出。整流装置的过载保护可用其他开关电器,如直流快速开关等电器进行保护。
它是一种串联(与被保护负载)安装在电路中,保证电路安全运作的电器元件。当电路出现故障或异常时,伴随着电流不断升高,并且升高的电流有可能损坏电路中的某些重要器件或贵重器件,也有一定的可能烧毁电路甚至造成火灾。若电路中正确地安装了保险丝,那么,保险丝就会在电流异常升高到某些特定的程度的时候,发生自身熔断从而切断电流,从而起到保护电路安全运作的作用。
保险丝熔断与否取决于流过它的电流的大小,与电路的工作电压无关。保险丝的标称电压是从安全使用保险丝角度提出的,它是保险丝处于安全工作状态所安置的电路的最高工作电压。这说明保险丝只能安置在工作电压小于等于保险丝额定电压的电路中。只有这样保险丝才能安全有效地工作,否则,在保险丝熔断时将会出现持续飞弧和被电压击穿而危害电路的现象。
不是。额定电流是正常工作时候允许的标称电流。流过保险丝的电流大到何种地步、何时熔断在保险丝产品质量标准中对它有详细的规定。
保险丝熔断系数:其值大于1(一般在1.1至1.5之间),它是常规不熔断电流与额定电流的比值。所以,即使流过保险丝的电流大于它的额定电流而未超过常规不熔断电流,保险丝也不应该发生熔断现象。
当介于常规不熔断电流与有关标准规定的额定分断能力(的电流)之间的电流作用于保险丝时,保险丝应能满意地动作,而且不会危及周围环境。保险丝被安置的电路的预期故障电流必须小于标准规定的额定分断能力电流,否则,当故障发生保险丝熔断时会出现持续飞弧、引燃、保险丝烧毁、连同接触件一起熔融、保险丝标记无法辨认等现象。当然,劣质温度保险丝的分断能力达不到标准规定的要求,使用时同样会发生上述的危害。
有些电路在开关瞬间的电流是几倍正常工作电流,尽管这种电流峰值很高,但是它出现的时间很短,称为脉冲电流、冲击电流或浪涌电流。
慢速保险丝的特性主要体现在,当电路出现非故障脉冲电流时,能够保持完好同时对长时间的过载提供保护。
普通的保险丝是承受不了这种电流的。在这样的电路中,若使用普通保险丝,恐怕就无法正常开机了;若选择使用更大规格的保险丝,那么当电路过载时又起不到保护作用,这就用上慢速保险丝了。它的熔体经特殊加工而成,具有吸收能量的作用,合适设计能使它即可以抗住冲击电流又能对过载提供保护。