理论教育 低压熔断器:小型电路保护利器

低压熔断器:小型电路保护利器

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:低压熔断器在低压电路中可与刀开关配合,作为小型动力的短路保护和照明线路的过流保护。低压熔断器的核心是熔体。低压熔断器在低压配电线路中主要作为短路保护用。有填料螺旋式熔断器在熔丝或熔片熔断后无法更换,只能整体更换熔断管。低压熔断器的熔化系数主要取决于熔体的金属材料。但是由于其熔点高,在过载熔断前常会引起低压熔断器过热,而影响其他部件,以致不能正常工作,所以熔化系数需取得较高。

低压熔断器:小型电路保护利器

低压熔断器在低压电路中可与刀开关配合,作为小型动力的短路保护和照明线路的过流保护。低压熔断器主要由熔体(有的熔体装在具有灭弧作用的绝缘管中)、触头插座和绝缘底板组成。熔体常做成丝状或片状,熔体的金属材料有低熔点材料,如铅锡合金、锌等,也有高熔点材料,如银、铜、铝等。低压熔断器的核心是熔体。

低压熔断器在使用时,串联在被保护电器的电路中,当被保护电器发生短路故障时,有很大的故障电流流过熔体,熔体在自身产生的高温作用下熔断,迅速将故障电路切断,从而达到保护目的。低压熔断器熔体熔断所需的时间与通过熔体的电流成反比,电流越大,熔断越快,电流越小,熔断越慢,这种物性称为低压熔断器的反时限特性。

低压熔断器在低压配电线路中主要作为短路保护用。当低压熔断器通过的电流大于规定值时,利用它本身产生的热量,使熔体(熔丝)自身熔化,而自动分断电路。

1.低压熔断器的分类

低压熔断器按结构的不同可分为开启式、半封闭式和封闭式。封闭式熔断器又分为有填料管式、无填料封闭管式和有填料螺旋式等。低压熔断器按用途的不同可分为一般工业用熔断器和保护硅元件用快速熔断器,具有二段保护特性的快慢动作熔断器和自复式熔断器等。

1)瓷插式熔断器

瓷插式熔断器属于无填料式熔断器,RC1A系列是我国目前大量生产的瓷插式熔断器。它由瓷插、瓷底座、动静触头和熔体组成。瓷插和瓷底座由电工陶瓷制成,电源线和负载线分别接在瓷底座的静触头上,熔体接在瓷插两个动触头之间。熔体(即熔丝)一般采用铅锡合金圆线和锑铅合金圆线,当额定电流在30 A以上时,多采用铅锡合金圆线。

RC1A系列瓷插式熔断器具有结构简单、价格便宜、更换熔体方便等优点,因此广泛用于照明和小容量电动机中,起保护作用。

2)无填料封闭管式熔断器

RM 10系列无填料封闭管式熔断器的外形如图3-20(a)所示。熔断器的熔件用锌片冲制成变截面,如图3-20(b)所示。由于熔件本身有宽有窄,因此在通过短路电流时,窄部因产生的热量来不及传导而首先熔断。当几处狭部同时熔断时,形成数段短电弧;数段宽部同时落下时又使电弧拉长,故加速电弧的熄灭。另外,纤维管壁在电弧的高温作用下分解出大量氢和二氧化碳气体,这些气体具有很好的灭弧性能,且使管内压力增大,也促使电弧快速熄灭。但这种熔断器不能在短路冲击电流到来之前熔断,故属于不限流熔断器。

图3-20 RM 10系列无填料封闭管式熔断器

1—铜帽;2—管夹;3—纤维管;4—变截面锌熔件;5—接触闸刀

当过负荷电流通过无填料封闭管式熔断器时,由于窄部散热较好,因此熔件往往不在窄部熔断,而在宽窄之间的斜部熔断,如图3-20(b)所示。这种熔断器由于采用了变截面熔件和纤维管外壳,因此提高了灭弧能力,且具有一定的过负荷保护性能。熔体熔断后,可将熔断管从底座上拔下并更换。

无填料封闭管式熔断器多用在手动启动器和磁力启动器中,用作短路保护。

3)有填料螺旋式熔断器

RL1系列有填料螺旋式熔断器结构示意如图3-21所示。它由瓷帽、熔断管、瓷套、上接线端、下接线端及底座等部分组成。熔断管内装有熔丝(或片)、石英砂填料和熔断指示器(带有红点),当熔丝熔断时指示器跳出,可以通过瓷帽的玻璃窗口观察。由于在熔丝周围充填有石英砂,石英砂导热性能较好,热容量大,因此在熔丝熔断产生电弧时能大量吸收电弧热量,迅速熄灭电弧,从而提高分断能力。有填料螺旋式熔断器在熔丝或熔片熔断后无法更换,只能整体更换熔断管。为了保证更换熔断管时的安全,电源进线应接在下接线端。

图3-21 RL1系列有填料螺旋式熔断器结构示意(www.daowen.com)

1—瓷帽;2—熔断指示器(红点);3—熔断器;4—瓷套;5—上接线端;6—下接线端;7—底座

RL1系列有填料螺旋式熔断器为有限流作用的快速熔断器,具有分断能力强、熔断时间短、体积小、安全可靠、更换熔体方便等优点,常用于60 A以下的交流电路和保护硅变流装置中,用作短路保护。

4)有填料管式熔断器

RTO系列有填料管式熔断器结构示意如图3-22所示,由熔断管和底座两部分组成。其底座和RM 10系列无填料封闭管式熔断器相似。熔断管由管体、熔体、指示器、石英砂填料组成。熔体用薄铜片冲制而成,采用变截面网形式且分成两半,中间用锡焊接在一起成为锡桥;锡桥在较低的温度下先熔化,铜质熔体和熔化的锡结合,变成具有较高电阻的低熔点合金而迅速熔断。熔体卷成笼状后放入熔断管内,再将它点焊在金属底板上,以保证熔体和接触闸刀良好接触。在熔体熔断后,熔断指示器自动弹出。

图3-22 RTO系列有填料管式熔断器结构示意

1—熔断指示器;2—指示熔件;3—石英砂;4—工作熔件;5—接触闸刀;6—波纹方管;7—盖板;8—锡桥;9—点燃栅

RTO系列有填料管式熔断器由于具有限流作用,分断能力强,且分断时间短,因此广泛地应用于要求保护性能较好和断流能力较大的低压配电装置以及保护硅变流装置。

2.低压熔断器的特性及选用

1)低压熔断器的特性

低压熔断器的动作时间与通过低压熔断器的电流的关系称为安秒特性,用曲线来表示,这是低压熔断器的一项重要特性,一般根据安秒特性选择熔体。

低压熔断器的熔化系数主要取决于熔体的金属材料。若属于低熔点材料,则在临界电流时发热对熔断器各部分温度影响不大,不致超过规定值,其熔化系数可取小些,但它的电阻率较大,在一定阻值时需有较大的截面面积,体积增大,熔断时会产生大量金属蒸气,不利于电弧熄灭,其分断能力也受到限制,所以低熔点材料只适宜作小电流的低压熔断器。若属于高熔点材料,则其电阻率较低,在一定阻值时所需截面面积较小,在熔化时金属蒸气较少,有利于电弧的熄灭,其分断能力较强。因此,高熔点材料一般用于大电流的低压熔断器。但是由于其熔点高,在过载熔断前常会引起低压熔断器过热,而影响其他部件,以致不能正常工作,所以熔化系数需取得较高。常应用“冶金效应”克服高熔点材料的缺点,即将铜丝中部焊上一点小锡球,当熔体温度上升到锡球熔化温度时,锡球熔成液态,使被包围的铜丝提前在数百摄氏度时就熔断。这样低压熔断器温度对其他部件影响不大,又可降低最小熔化电流,使较低的过载也能得到保护,有效地改善了保护特性。

2)低压熔断器的选用

选用低压熔断器要根据线路电压确定相应的电压等级。低压熔断器的额定电流一般应大于熔体的额定电流。某一额定电流等级的低压熔断器,可以选配几个不同额定电流等级的熔体。通常先确定选用熔体规格后,再根据熔体选择低压熔断器。

选择低压熔断器的注意事项如下:

(1)低压熔断器的保护特性必须与被保护对象的过载特性有良好的配合,使其在整个曲线范围内获得可靠的保护。

(2)低压熔断器的极限分断电流应大于或等于所保护电路可能出现的短路冲击电流的有效值,否则不能获得可靠的短路保护。

(3)在配电系统中,各级低压熔断器必须相互配合以实现选择性,一般要求前一级熔体比后一级熔体的额定电流大2~3倍,这样才能避免因发生越级动作而扩大停电范围。

(4)只有要求不高的电动机才采用低压熔断器作过载和短路保护,一般过载保护宜使用热继电器,低压熔断器只作为短路保护。

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