1.4　熔断器

熔断器基于电流热效应原理和发热元件热熔断原理设计，具有一定的瞬动特性，用于电路的短路保护和严重过载保护。使用时，熔断器串接于被保护的电路中。当电路发生短路故障时，熔断器中的熔体被瞬时熔断而分断电路，起到保护作用。它具有结构简单、体积小、使用维护方便、分断能力较强、限流性能良好、价格低廉等特点。

1.4.1　熔断器的结构与分类

（1）熔断器的结构

熔断器在结构上主要由熔断管（或盖、座）、熔体及导电部件等元器件组成。其中，熔体是主要部分，它既是感测元件，又是执行元件。熔断管一般由硬质纤维或瓷质绝缘材料制成半封闭式或封闭式管状外壳，熔体装于其内。熔断管的作用是便于安装熔体和有利于熔体熔断时熄灭电弧。熔体由不同金属材料（铅锡合金、锌、铜或银）制成丝状、带状、片状或笼状，它串接于被保护电路。熔断器的作用是当电路发生短路时，通过熔体的电流使其发热，当达到熔化温度时，熔体自行熔断，从而分断故障电路。

在电气原理图中，熔断器的图形和文字符号如图1-20所示。

（2）熔断器的分类

熔断器的种类很多。按结构来分，有半封闭插入式、螺旋式、无填料密封管式和有填料密封管式；按用途来分，有一般工业用熔断器和半导体器件保护用快速熔断器及特殊熔断器（如具有两段保护特性的快慢动作熔断器、自复式熔断器等）。

①插入式熔断器　主要用于低压分支电路的短路保护，由于其分断能力较小，一般多用于民用和照明电路中。

②螺旋式熔断器　该系列产品的熔管内装有石英砂或惰性气体，用于熄灭电弧，具有较高的分断能力，并带熔断指示器。当熔体熔断时，指示器自动弹出。

③封闭管式熔断器　这种熔断器分为无填料、有填料和快速三种。无填料熔断器在低压电力网络成套配电设备中做短路保护和连续过载保护。其特点是可拆卸，即当熔体熔断后，用户可以按要求自行拆开，重新装入新的熔体。有填料熔断器具有较大的分断能力，用于较大电流的电力输配电系统中，还可以用于熔断器式隔离器、开关熔断器等电器中。

④自复式熔断器　这是一种新型熔断器。它利用金属钠做熔体，在常温下，钠的电阻很小，允许通过正常的工作电流。当电路发生短路时，短路电流产生高温，使钠迅速气化。气态钠的电阻变得很高，限制了短路电流；当故障消除后，温度下降，金属钠重新固化，恢复其良好的导电性。自复式熔断器的优点是能重复使用，不必更换熔体。它在线路中只能限制故障电流，不能切断故障电路。

⑤快速熔断器　它主要用于半导体整流元件或整流装置的短路保护。由于半导体元件的过载能力很低，只能在极短时间内承受较大的过载电流，因此要求短路保护具有快速熔断的能力。快速熔断器的结构和有填料封闭式熔断器基本相同，但熔体材料和形状不同。

1.4.2　熔断器的技术参数

（1）额定电压

指熔断器长期工作时和分断后能够承受的电压，其值一般等于或大于电气设备的额定电压。

（2）额定电流

指熔断器长期工作时，温升不超过规定值时所能承受的电流。为了减少熔断管的规格，熔断管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分几个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）极限分断能力

熔断器在规定的额定电压和功率因数（或时间常数）条件下能分断的最大电流值为极限分断能力，而在电路中出现的最大电流值一般指短路电流值。所以，极限分断能力也反映了熔断器分断短路电流的能力。

1.4.3　熔断器的选择

熔断器的选择包括熔断器类型的选择和熔体额定电流的选择两部分。

（1）熔断器类型的选择

选择熔断器类型时，主要依据负载的保护特性和短路电流的大小。例如，用于保护照明设备和电动机的熔断器，一般是考虑它们的过载保护，这时，希望熔断器的熔化系数适当小些。所以，容量较小的照明线路和电动机宜采用熔体为铅锌合金的熔断器；对于大容量的照明线路和电动机，除过载保护外，还应考虑短路时分断短路电流的能力。若短路电流较小，可采用熔体为锡质的或熔体为锌质的熔断器。用于车间低压供电线路的保护熔断器，一般应考虑短路时的分断能力。当短路电流较大时，宜采用具有高分断能力的熔断器。当短路电流相当大时，宜采用有限流作用的熔断器。

（2）熔体额定电流的选择

①用于保护照明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

Ire≥Ie　　（1-2）

式中，Ire为熔体的额定电流；Ie为负载的额定电流。

②用于保护单台长期工作的电动机（即供电支线）的熔断器，考虑电动机启动时不应熔断，即

Ire≥（1.5～2.5）Ie　　（1-3）

式中，Ire为熔体的额定电流；Ie为电动机的额定电流。

轻载启动或启动时间比较短时，系数可取近似1.5。重载启动或启动时间比较长时，系数可取近似2.5。

③用于保护频繁启动电动机（即供电支线）的熔断器，考虑频繁启动时发热而熔断器不会立即熔断，即

Ire≥（3～3.5）Ie　　（1-4）

④用于保护多台电动机（即供电干线）的熔断器，在出现尖峰电流时不应熔断。通常将其中容量最大的一台电动机启动，将其余电动机正常运行时出现的电流作为尖峰电流。为此，熔体的额定电流应满足下述关系：

Ire≥（1.5～2.5）Ie，max+∑Ie　　（1-5）

式中，Ie，max为多台电动机中容量最大一台的额定电流；∑Ie为其余电动机的额定电流之和。

⑤为防止发生越级熔断，上、下级（即供电干、支线）熔断器间应良好地协调、配合。为此，应使上一级（供电干线）熔断器的熔体额定电流比下一级（供电支线）大1～2个级差。

⑥应选择熔断器的额定电压等于或大于所在电路的额定电压。