熔斷器的分類、結構、工作原理及選型

中文名稱：熔斷器 英文名稱：fuse

定義：當電流超過規定值時，以本身產生的熱量使熔體熔斷，斷開電路的一種電器。熔斷器也被稱為保險絲，IEC127標準將它定義為"熔斷體（fuse-link)"。它是一種安裝在電路中，保證電路安全運行的電器元件。熔斷器其實就是一種短路保護器，廣泛用於配電系統和控制系統，主要進行短路保護或嚴重過載保護。

1、簡介：熔斷器是根據電流超過規定值一段時間後，以其自身產生的熱量使熔體熔化，從而使電路斷開；運用這種原理製成的一種電流保護器。熔斷器廣泛應用於低壓配電系統和控制系統以及用電設備中，作為短路和過電流的保護器，是應用最普遍的保護器件之一。

熔斷器是一種過電流保護器。熔斷器主要由熔體和熔管以及外加填料等部分組成。使用時，將熔斷器串聯於被保護電路中，當被保護電路的電流超過規定值，並經過一定時間後，由熔體自身產生的熱量熔斷熔體，使電路斷開，從而起到保護的作用。

以金屬導體作為熔體而分斷電路的電器，串聯於電路中，當過載或短路電流通過熔體時，熔體自身將發熱而熔斷，從而對電力系統、各種電工設備以及家用電器都起到了一定的保護作用。具有反時延特性，當過載電流小時，熔斷時間長；過載電流大時，熔斷時間短。因此，在一定過載電流範圍內至電流恢復正常，熔斷器不會熔斷，可以繼續使用。熔斷器主要由熔體、外殼和支座3 部分組成，其中熔體是控制熔斷特性的關鍵元件。

2、工作原理：利用金屬導體作為熔體串聯於電路中，當過載或短路電流通過熔體時，因其自身發熱而熔斷，從而分斷電路的一種電器。熔斷器結構簡單，使用方便，廣泛用於電力系統、各種電工設備和家用電器中作為保護器件。

3、特點：熔體額定電流不等於熔斷器額定電流，熔體額定電流按被保護設備的負荷電流選擇，熔斷器額定電流應大於熔體額定電流，與主電器配合確定。

熔斷器主要由熔體、外殼和支座 3部分組成，其中熔體是控制熔斷特性的關鍵元件。熔體的材料、尺寸和形狀決定了熔斷特性。熔體材料分為低熔點和高熔點兩類。低熔點材料如鉛和鉛合金，其熔點低容易熔斷，由於其電阻率較大，故製成熔體的截面尺寸較大，熔斷時產生的金屬蒸氣較多，只適用於低分斷能力的熔斷器。高熔點材料如銅、銀，其熔點高，不容易熔斷，但由於其電阻率較低，可製成比低熔點熔體較小的截面尺寸，熔斷時產生的金屬蒸氣少，適用於高分斷能力的熔斷器。熔體的形狀分為絲狀和帶狀兩種。改變變截面的形狀可顯著改變熔斷器的熔斷特性。

熔斷器具有反時延特性，即過載電流小時，熔斷時間長；過載電流大時，熔斷時間短。所以，在一定過載電流範圍內，當電流恢復正常時，熔斷器不會熔斷，可繼續使用。熔斷器有各種不同的熔斷特性曲線，可以適用於不同類型保護對象的需要。

4、分類

　　(1)　螺旋式熔斷器RL

在熔斷管 裝有石英砂，熔體埋於其中，熔體熔斷時，電弧噴向石英砂及其縫隙，可迅速降溫而熄滅。為了便於監視，熔斷器一端裝有色點，不同的顏色表示不同的熔體電流，熔體熔斷時，色點跳出，示意熔體已熔斷。螺旋式熔斷器額定電流為5～200A，主要用於短路電流大的分支電路或有易燃氣體的場所。

(2)　有填料管式熔斷器 RT

有填料管式熔斷器是一種有限流作用的熔斷器。由填有石英砂的瓷熔管、觸點和鍍銀銅柵狀熔體組成。填料管式熔斷器均裝在特別的底座上，如帶隔離刀閘的底座或以熔斷器為隔離刀的底座上，通過手動機構操作。填料管式熔斷器額定電流為50～1000A，主要用於短路電流大的電路或有易燃氣體的場所。

(3)　無填料管式熔斷器RM

無填料管式熔斷器的熔絲管是由纖維物製成。使用的熔體為變截面的鋅合金片。熔體熔斷時，纖維熔管的部分纖維物因受熱而分解，產生高壓氣體，使電弧很快熄滅。無填料管式熔斷器具有結構簡單、保護性能好、使用方便等特點，一般均與刀開關組成熔斷器刀開關組合使用。

(4)　有填料封閉管式快速熔斷器RS

有填料封閉管式快速熔斷器是一種快速動作型的熔斷器，由熔斷管、觸點底座、動作指示器和熔體組成。熔體為銀質窄截面或網狀形式，熔體為一次性使用，不能自行更換。由於其具有快速動作性，一般作為半導體整流元件保護用。

（5）熔斷器根據使用電壓可分為高壓熔斷器和低壓熔斷器

根據保護對象可分為保護變壓器用和一般電氣設備用的熔斷器、保護電壓互感器的熔斷器、保護電力電容器的熔斷器、保護半導體元件的熔斷器、保護電動機的熔斷器和保護家用電器的熔斷器等。根據結構可分為敞開式、半封閉式、管式和噴射式熔斷器。

（6）敞開式熔斷器

結構簡單，熔體完全暴露於空氣中，由瓷柱作支撐，沒有支座，適於低壓戶外使用。分斷電流時在大氣中產生較大的聲光。

（7）半封閉式熔斷器

熔體裝在瓷架上，插入兩端帶有金屬插座的瓷盒中，適於低壓戶內使用。分斷電流時,所產生的聲光被瓷盒擋住。

（8）管式熔斷器

熔體裝在熔斷體內。插在支座或直接連在電路上使用。熔斷體是兩端套有金屬帽或帶有觸刀的完全密封的絕緣管。這種熔斷器的絕緣管內若充以石英砂，則分斷電流時具有限流作用，可大大提高分斷能力,故又稱作高分斷能力熔斷器。若管內抽真空，則稱作真空熔斷器。若管內充以SF6氣體，則稱作SF6熔斷器，其目的是改善滅弧性能。由於石英砂，真空和SF6氣體均具有較好的絕緣性能，這種熔斷器不但適用於低壓也適用於高壓。

（9）噴射式熔斷器

將熔體裝在由固體產氣材料製成的絕緣管內。固體產氣材料可採用電工反白紙板或有機玻璃材料等。當短路電流通過熔體時，熔體隨即熔斷產生電弧，高溫電弧使固體產氣材料迅速分解產生大量高壓氣體，從而將電離的氣體帶電弧在管子兩端噴出，發出極大的聲光，並在交流電流過零時熄滅電弧而分斷電流。絕緣管通常是裝在一個絕緣支架上，組成熔斷器整體。有時絕緣管上端做成可活動式，在分斷電流後隨即脫開而跌落，此種噴射式熔斷器俗稱跌落熔斷器。一般適用於電壓高於6千伏的戶外場合。

此外，熔斷器根據分斷電流範圍還可分為一般用途熔斷器，後備熔斷器和全範圍熔斷器。一般用途熔斷器的分斷電流範圍指從過載電流大於額定電流1.6～2倍起，到最大分斷電流的範圍。這種熔斷器主要用於保護電力變壓器和一般電氣設備。後備熔斷器的分斷電流範圍指從過載電流大於額定電流4～7倍起至最大分斷電流的範圍。這種熔斷器常與接觸器串聯使用，在過載電流小於額定電流4～7倍的範圍時，由接觸器來實現分斷保護。主要保護電動機。

隨著工業發展的需要，還製造出適於各種不同要求的特殊熔斷器，如電子熔斷器、熱熔斷器和自復熔斷器等。

作用熔斷器一種簡單而有效的保護電器。在電路中主要起短路保護作用。熔斷器主要由熔體和安裝熔體的絕緣管(絕緣座)組成。使用時，熔體串接於被保護的電路中，當電路發生短路故障時，熔體被瞬時熔斷而分斷電路，起到保護作用。 熔斷器的作用是：當電路發生故障或異常時，伴隨著電流不斷升高，並且升高的電流有可能損壞電路中的某些重要器件或貴重器件，也有可能燒燬電路甚至造成火災。若電路中正確地安置了熔斷器，那麼，熔斷器就會在電流異常升高到一定的高度和一定的時候，自身熔斷切斷電流，從而起到保護電路安全運行的作用。最早的保險絲於一百多年前由愛迪生髮明，由於當時的工業技術不發達白熾燈很貴重，所以，最初是將它用來保護價格昂貴的白熾燈。

5、選擇

1）、熔體額定電流的選擇

由於各種電氣設備都具有一定的過載能力，允許在一定條件下較長時間運行；而當負載超過允許值時，就要求保護熔體在一定時間內熔斷。還有一些設備起動電流很大，但起動時間很短，所以要求這些設備的保護特性要適應設備運行的需要，要求熔斷器在電機起動時不熔斷，在短路電流作用下和超過允許過負荷電流時，能可靠熔斷，起到保護作用。熔體額定電流選擇偏大，負載在短路或長期過負荷時不能及時熔斷；選擇過小，可能在正常負載電流作用下就會熔斷，影響正常運行，為保證設備正常運行，必須根據負載性質合理地選擇熔體額定電流。

(1)　照明電路　熔體額定電流≥被保護電路上所有照明電器工作電流之和。

(2) 電動機：

①單臺直接起動電動機　熔體額定電流＝(1.5～2.5)×電動機額定電流。

②多臺直接起動電動機：總保護熔體額定電流＝(1.5～2.5)×各臺電動機電流之和。

③降壓起動電動機　熔體額定電流＝(1.5～2)×電動機額定電流。

④繞線式電動機　熔體額定電流＝(1.2～1.5)×電動機額定電流。

(3)　配電變壓器低壓側　熔體額定電流＝(1.0～1.5)×變壓器低壓側額定電流。

(4)　並聯電容器組　熔體額定電流＝(1.43～1.55)×電容器組額定電流。

(5)　電焊機　熔體額定電流＝ (1.5～2.5)×負荷電流。

(6)　電子整流元件　熔體額定電流≥1.57×整流元件額定電流。

說明：熔體額定電流的數值範圍是為了適應熔體的標準件額定值。

2）、熔斷器的安秒（反時限）特性

　 熔斷器的動作是靠熔體的熔斷來實現的，當電流較大時，熔體熔斷所需的時間就較短。而電流較小時，熔體熔斷所需用的時間就較長，甚至不會熔斷。因此對熔體來說，其動作電流和動作時間特性即熔斷器的安秒特性，為反時限特性。

每一熔體都有一最小熔化電流。相應於不同的溫度，最小熔化電流也不同。雖然該電流受外界環境的影響，但在實際應用中可以不加考慮。一般定義熔體的最小熔斷電流與熔體的額定電流之比為最小熔化係數，常用熔體的熔化係數大於1.25，也就是說額定電流為10A的熔體在電流12.5A以下時不會熔斷。熔斷電流與熔斷時間之間的關係如下圖所示。

從這裡可以看出，熔斷器只能起到短路保護作用，不能起過載保護作用。如確需在過載保護中使用，必須降低其使用的額定電流，如8A的熔體用於10A的電路中，作短路保護兼作過載保護用，但此時的過載保護特性並不理想。

熔斷器的選擇 主要依據負載的保護特性和短路電流的大小選擇熔斷器的類型。對於容量小的電動機和照明支線，常採用熔斷器作為過載及短路保護，因而希望熔體的熔化係數適當小些。通常選用鉛錫合金熔體的RQA系列熔斷器。對於較大容量的電動機和照明幹線，則應著重考慮短路保護和分斷能力。通常選用具有較高分斷能力的RM10和RL1系列的熔斷器；當短路電流很大時，宜採用具有限流作用的RT0和RTl2系列的熔斷器。

熔體的額定電流可按以下方法選擇：

1）保護無起動過程的平穩負載如照明線路、電阻、電爐等時，熔體額定電流略大於或等於負荷電路中的額定電流。

2）保護單臺長期工作的電機熔體電流可按最大起動電流選取，也可按下式選取：

IRN ≥ (1.5～2.5)IN

式中IRN--熔體額定電流；IN--電動機額定電流。如果電動機頻繁起動，式中係數可適當加大至3～3.5，具體應根據實際情況而定。

3）保護多臺長期工作的電機（供電幹線）

IRN ≥ (1.5～2.5)IN max+ΣIN

IN max-容量最大單臺電機的額定電流。ΣIN其餘.電動機額定電流之和。

3）熔斷器的級間配合

為防止發生越級熔斷、擴大事故範圍，上、下級(即供電幹、支線)線路的熔斷器間應有良好配合。選用時，應使上級(供電幹線)熔斷器的熔體額定電流比下級(供電支線)的大1～2個級差。常用的熔斷器有管式熔斷器R1系列、螺旋式熔斷器RLl系列、填料封閉式熔斷器RT0系列及快速熔斷器RSO、RS3系列等。

6、使用維護

低壓配電系統中熔斷器是起安全保護作用的一種電器，熔斷器廣泛應用於電網保護和用電設備保護，當電網或用電設備發生短路故障或過載時，可自動切斷電路，避免電器設備損壞，防止事故蔓延。

熔斷器由絕緣底座(或支持件)、觸頭、熔體等組成，熔體是熔斷器的主要工作部分，熔體相當於串聯在電路中的一段特殊的導線，當電路發生短路或過載時，電流過大，熔體因過熱而熔化，從而切斷電路。熔體常做成絲狀、柵狀或片狀。熔體材料具有相對熔點低、特性穩定、易於熔斷的特點。一般採用鉛錫合金、鍍銀銅片、鋅、銀等金屬。

在熔體熔斷切斷電路的過程中會產生電弧，為了安全有效地熄滅電弧，一般均將熔體安裝在熔斷器殼體內，採取措施，快速熄滅電弧。

熔斷器具有結構簡單、使用方便、價格低廉等優點，在低壓系統中廣泛被應用。

7、注意事項

(1)　熔斷器使用注意事項：

①熔斷器的保護特性應與被保護對象的過載特性相適應，考慮到可能出現的短路電流，選用相應分斷能力的熔斷器。

②熔斷器的額定電壓要適應線路電壓等級，熔斷器的額定電流要大於或等於熔體額定電流。

③線路中各級熔斷器熔體額定電流要相應配合，保持前一級熔體額定電流必須大於下一級熔體額定電流。

④熔斷器的熔體要按要求使用相配合的熔體，不允許隨意加大熔體或用其他導體代替熔體。

(2)　熔斷器巡視檢查：

①檢查熔斷器和熔體的額定值與被保護設備是否相配合。

②檢查熔斷器外觀有無損傷、變形，瓷絕緣部分有無閃爍放電痕跡。

③檢查熔斷器各接觸點是否完好，接觸緊密，有無過熱現象。

④熔斷器的熔斷信號指示器是否正常。

(3)　熔斷器使用維修：

①熔體熔斷時，要認真分析熔斷的原因，可能的原因有：

1)短路故障或過載運行而正常熔斷。

2)熔體使用時間過久，熔體因受氧化或運行中溫度高，使熔體特性變化而誤斷。

3)熔體安裝時有機械損傷，使其截面積變小而在運行中引起誤斷。

②拆換熔體時，要求做到：

1)安裝新熔體前，要找出熔體熔斷原因，未確定熔斷原因，不要拆換熔體試送。

2)更換新熔體時，要檢查熔體的額定值是否與被保護設備相匹配。

3)更換新熔體時，要檢查熔斷管內部燒傷情況，如有嚴重燒傷，應同時更換熔管。瓷熔管損壞時，不允許用其他材質管代替。填料式熔斷器更換熔體時，要注意填充填料。

③熔斷器應與配電裝置同時進行維修工作：

1)清掃灰塵，檢查接觸點接觸情況。

2)檢查熔斷器外觀(取下熔斷器管)有無損傷、變形，瓷件有無放電閃爍痕跡。

3)檢查熔斷器，熔體與被保護電路或設備是否匹配，如有問題應及時調查。

4) 注意檢查在TN接地系統中的N線，設備的接地保護線上，不允許使用熔斷器。

5)維護檢查熔斷器時，要按安全規程要求，切斷電源，不允許帶電摘取熔斷器管。

熔斷器適配器 ：熔斷器的適配器包括基座，微動指示開關和散熱器等，用戶可以根據需要與熔斷器生產廠家協商訂做。

8、低壓管裝熔斷器分類

1）用於居所和類似場合，類型gG；2）用於工業場合，類型gG, gM或aM。

第一個字母表明熔斷範圍:

*“g”表示是全範圍熔斷容量的熔斷器;

*“a”表示是部分範圍熔斷容量的熔斷器。

第二個字母表明應用類別，這個字母準確說明了時間電流特性，常規的時間和電流。

舉例:

*"gG”表示通用的全範圍熔斷容量的熔斷器;

*“gM”表示用於保護電動機電路的全範圍熔斷容量的熔斷器;

*“aM”表示用於保護電動機電路的部分範圍熔斷容量的熔斷器。

有些熔斷器有“熔斷器熔斷”機械式指示器。當流經熔斷器的電流超過給定值一定時間後，熔斷器裝置通過熔斷器熔絲切斷電路。電流與時間的關係由每種類型的性能曲線給出。

標準定義了兩類熔斷器:

*用於居所，筒裝，額定電流100A，指定類型為gG (IEC60269-1和3)。

*用於工業場合，筒裝，類型gG(通用);gM、aM(用於電動機電路),IEC60269-1和2。

熔斷器溫度分類：

按材質分：可以分為金屬殼，塑膠殼，氧化膜殼

按溫度可以分為:73度99度77度94度113度121度133度142度157度172度192度 216度227度240度70度77度84度92度95度105度110度115度121度128度130度139度141度144度152度157度 169度184度185度192度216度227度228度240度250度280度320度