1.2 熔断器

熔断器是一种最常用、最简单有效的严重过载和短路的保护电器。使用时串联在被保护电路的首端，当电路发生短路故障时，便有较大的短路电流流过熔断器，使熔体（熔丝或熔片）发热后自动熔断，从而自动切断电路，起到保护电路及电气设备的作用。它具有结构简单、维护方便、价格便宜、体小量轻的优点。

1.2.1 熔断器的结构原理及分类

熔断器由熔体和安装熔体的绝缘底座（或称熔管）组成。熔体由易熔金属材料铅、锌、锡、铜、银及其合金制成，形状常为丝状或网状。由铅锡合金和锌等低熔点金属制成的熔体，因为不易灭弧，多用于小电流电路；由铜、银等高熔点金属制成的熔体，易于灭弧，多用于大电流电路。

熔断器串接于被保护电路中，电流通过熔体时产生的热量与电流平方和电流通过的时间成正比，电流越大，则熔体熔断时间越短，这种特性称为熔断器的保护特性或安秒特性。如图1-4所示，可见熔断时间与电流成反时限特性。图中IN为熔断器额定电流，熔体允许长期通过额定电流而不熔断，通过熔体电流与熔断时间的数据关系见表1-1。

表1-1 熔断器安秒特性数值关系

熔断器种类很多，按结构可分为开启式、半封闭式和封闭式；按有无填料可分为有填料式和无填料式；按用途可分为工业用熔断器、保护半导体器件熔断器和自复位熔断器等。

1.2.2 熔断器的主要技术参数

熔断器主要技术参数包括额定电压、熔体额定电流、熔断器额定电流、极限分断能力等。其值一般等于或大于电气设备的额定参数。表1-2列出了不同型号熔断器的主要技术参数。

表1.2 熔断器主要技术数据

注：NT和NGT系列熔断器为引进德国AGC公司的产品。

（1）额定电压：指保证熔断器能长期正常工作的电压。

（2）熔体额定电流：指熔体长期通过而不会熔断的电流。

（3）熔断器额定电流：指保证熔断器（指绝缘底座）能长期正常工作的电流。

实际应用中，厂家为了减少熔断器额定电流的规格，额定电流等级比较少，而熔体的额定电流等级较多。应该注意的是在使用过程中，熔断器的额定电流应该大于或等于所装熔体的额定电流。

（4）极限分断能力：指熔断器在额定电压下所能开断的最大短路电流。在电路中出现最大电流一般是指短路电流值。所以，极限分断能力也反映了熔断器分断短路电流的能力。

1.2.3 常用熔断器

1.插入式熔断器

插入式熔断器如图1-5所示，常用产品有RC1A系列，主要用于低压分支电路的短路保护，因其分断能力较小，多用于照明电路中。

2.螺旋式熔断器

螺旋式熔断器如图1-6所示，常用产品有RL6、RL7、RLS2等系列，该系列产品的熔管内装有石英砂，用于熄灭电弧，分断能力强。熔体上的上端盖有一个熔断指示器，一旦熔体熔断，指示器马上弹出，可透过瓷帽上的玻璃孔观察到。其中，RL6、RL7多用于机床配电电路；RLS2为快速熔断器，主要用于保护半导体元件。

3.封闭管式熔断器

封闭管式熔断器分为无填料管式、有填料管式和快速熔断器三种（如图1-7与图1-8所示）常用产品有RM10、RT12、RT14、RT15、RS3等系列。其中，RM10为无填料的，常用于低压电力网或成套配电设备；RT12、RT13、RT14系列为有填料的熔断器，填料为石英砂，用于冷却和熄灭电弧，常用于大容量电力网或配电设备；RS2系列为快速熔断器，主要用于保护半导体元件。

4.新型熔断器

1）自复式熔断器

这是一种新型熔断器，是利用金属钠作为熔体，在常温下具有高电导率，允许通过正常工作电流，当电路发生短路故障时，短路电流产生高温使金属钠迅速气化，气态钠呈现高阻态，从而限制了短路电流。当故障消除后，温度下降，金属钠重新固化，金属钠又恢复其良好的导电性。其优点是不必更换熔体，能重复使用，但由于只能限流而不能切断故障电路，所以一般不单独使用，均与断路器配合使用。其常用产品有RZ1系列。

2）高分断能力熔断器

随着电网供电容量的不断增加，要求熔断器的性能更好。根据德国AGC公司制造技术标准生产的NT型系列产品为低压高分断能力熔断器，额定电压至660V，额定电流至1000A，分断能力可达120kA，适用于工业电气设备、配电装置的过载和短路保护。NT型熔断器规格齐全，具有功率损耗小、性能稳定、限流性能好、体积小等特点。它也可以用做导线的过载和短路保护。

1.2.4 熔断器的选择原则

熔断器的选择主要是选择熔断器的类型、额定电压、熔断器额定电流及熔体的额定电流等。

1.熔断器类型的选择

实际应用中应根据负载的保护特性、短路电流大小、使用场合、安装条件和各类熔断器的适用范围来选择熔断器类型。

2.额定电压的选择

熔断器额定电压应大于或等于线路的工作电压。

3.熔体与熔断器额定电流的确定

1）熔体额定电流的确定

（1）对于电阻性负载，熔体的额定电流应等于或略大于电路的工作电流。

（2）对于电容器设备的容性负载，熔体的额定电流应大于电容器额定电流的1.6倍。

（3）对于电动机负载，要考虑启动电流冲击的影响，计算方法如下。

①对于单台电动机：

INF≥（1.5～2.5）INM

式中，INF为熔体额定电流（A）；INM为电动机额定电流（A）。

②对于多台电动机：

INF≥（1.5～2.5）INMmax+∑INM

式中，INMmax为容量最大一台电动机额定电流（A）；∑INM为其余各台电动机额定电流之和（A）。

2）熔断器额定电流的确定

熔断器的额定电流应大于或等于熔体的额定电流。

4.额定分断能力的选择

额定分断能力必须大于电路中可能出现的最大短路电流。

5.熔断器上、下级配合

为满足选择保护的要求，应注意熔断器上、下级之间的配合，为此要求两级熔体额定电流的比值不小于1.6：1。