1.4　熔斷器

熔斷器基于電流熱效應原理和發熱元件熱熔斷原理設計，具有一定的瞬動特性，用于電路的短路保護和嚴重過載保護。使用時，熔斷器串接于被保護的電路中。當電路發生短路故障時，熔斷器中的熔體被瞬時熔斷而分斷電路，起到保護作用。它具有結構簡單、體積小、使用維護方便、分斷能力較強、限流性能良好、價格低廉等特點。

1.4.1　熔斷器的結構與分類

（1）熔斷器的結構

熔斷器在結構上主要由熔斷管（或蓋、座）、熔體及導電部件等元器件組成。其中，熔體是主要部分，它既是感測元件，又是執行元件。熔斷管一般由硬質纖維或瓷質絕緣材料制成半封閉式或封閉式管狀外殼，熔體裝于其內。熔斷管的作用是便于安裝熔體和有利于熔體熔斷時熄滅電弧。熔體由不同金屬材料（鉛錫合金、鋅、銅或銀）制成絲狀、帶狀、片狀或籠狀，它串接于被保護電路。熔斷器的作用是當電路發生短路時，通過熔體的電流使其發熱，當達到熔化溫度時，熔體自行熔斷，從而分斷故障電路。

在電氣原理圖中，熔斷器的圖形和文字符號如圖1-20所示。

（2）熔斷器的分類

熔斷器的種類很多。按結構來分，有半封閉插入式、螺旋式、無填料密封管式和有填料密封管式；按用途來分，有一般工業用熔斷器和半導體器件保護用快速熔斷器及特殊熔斷器（如具有兩段保護特性的快慢動作熔斷器、自復式熔斷器等）。

①插入式熔斷器　主要用于低壓分支電路的短路保護，由于其分斷能力較小，一般多用于民用和照明電路中。

②螺旋式熔斷器　該系列產品的熔管內裝有石英砂或惰性氣體，用于熄滅電弧，具有較高的分斷能力，并帶熔斷指示器。當熔體熔斷時，指示器自動彈出。

③封閉管式熔斷器　這種熔斷器分為無填料、有填料和快速三種。無填料熔斷器在低壓電力網絡成套配電設備中做短路保護和連續過載保護。其特點是可拆卸，即當熔體熔斷后，用戶可以按要求自行拆開，重新裝入新的熔體。有填料熔斷器具有較大的分斷能力，用于較大電流的電力輸配電系統中，還可以用于熔斷器式隔離器、開關熔斷器等電器中。

④自復式熔斷器　這是一種新型熔斷器。它利用金屬鈉做熔體，在常溫下，鈉的電阻很小，允許通過正常的工作電流。當電路發生短路時，短路電流產生高溫，使鈉迅速氣化。氣態鈉的電阻變得很高，限制了短路電流；當故障消除后，溫度下降，金屬鈉重新固化，恢復其良好的導電性。自復式熔斷器的優點是能重復使用，不必更換熔體。它在線路中只能限制故障電流，不能切斷故障電路。

⑤快速熔斷器　它主要用于半導體整流元件或整流裝置的短路保護。由于半導體元件的過載能力很低，只能在極短時間內承受較大的過載電流，因此要求短路保護具有快速熔斷的能力。快速熔斷器的結構和有填料封閉式熔斷器基本相同，但熔體材料和形狀不同。

1.4.2　熔斷器的技術參數

（1）額定電壓

指熔斷器長期工作時和分斷后能夠承受的電壓，其值一般等于或大于電氣設備的額定電壓。

（2）額定電流

指熔斷器長期工作時，溫升不超過規定值時所能承受的電流。為了減少熔斷管的規格，熔斷管的額定電流等級比較少，而熔體的額定電流等級比較多，即在一個額定電流等級的熔斷管內可以分幾個額定電流等級的熔體，但熔體的額定電流最大不能超過熔斷管的額定電流。

（3）極限分斷能力

熔斷器在規定的額定電壓和功率因數（或時間常數）條件下能分斷的最大電流值為極限分斷能力，而在電路中出現的最大電流值一般指短路電流值。所以，極限分斷能力也反映了熔斷器分斷短路電流的能力。

1.4.3　熔斷器的選擇

熔斷器的選擇包括熔斷器類型的選擇和熔體額定電流的選擇兩部分。

（1）熔斷器類型的選擇

選擇熔斷器類型時，主要依據負載的保護特性和短路電流的大小。例如，用于保護照明設備和電動機的熔斷器，一般是考慮它們的過載保護，這時，希望熔斷器的熔化系數適當小些。所以，容量較小的照明線路和電動機宜采用熔體為鉛鋅合金的熔斷器；對于大容量的照明線路和電動機，除過載保護外，還應考慮短路時分斷短路電流的能力。若短路電流較小，可采用熔體為錫質的或熔體為鋅質的熔斷器。用于車間低壓供電線路的保護熔斷器，一般應考慮短路時的分斷能力。當短路電流較大時，宜采用具有高分斷能力的熔斷器。當短路電流相當大時，宜采用有限流作用的熔斷器。

（2）熔體額定電流的選擇

①用于保護照明或電熱設備的熔斷器，因負載電流比較穩定，熔體的額定電流一般應等于或稍大于負載的額定電流，即

Ire≥Ie　　（1-2）

式中，Ire為熔體的額定電流；Ie為負載的額定電流。

②用于保護單臺長期工作的電動機（即供電支線）的熔斷器，考慮電動機啟動時不應熔斷，即

Ire≥（1.5～2.5）Ie　　（1-3）

式中，Ire為熔體的額定電流；Ie為電動機的額定電流。

輕載啟動或啟動時間比較短時，系數可取近似1.5。重載啟動或啟動時間比較長時，系數可取近似2.5。

③用于保護頻繁啟動電動機（即供電支線）的熔斷器，考慮頻繁啟動時發熱而熔斷器不會立即熔斷，即

Ire≥（3～3.5）Ie　　（1-4）

④用于保護多臺電動機（即供電干線）的熔斷器，在出現尖峰電流時不應熔斷。通常將其中容量最大的一臺電動機啟動，將其余電動機正常運行時出現的電流作為尖峰電流。為此，熔體的額定電流應滿足下述關系：

Ire≥（1.5～2.5）Ie，max+∑Ie　　（1-5）

式中，Ie，max為多臺電動機中容量最大一臺的額定電流；∑Ie為其余電動機的額定電流之和。

⑤為防止發生越級熔斷，上、下級（即供電干、支線）熔斷器間應良好地協調、配合。為此，應使上一級（供電干線）熔斷器的熔體額定電流比下一級（供電支線）大1～2個級差。

⑥應選擇熔斷器的額定電壓等于或大于所在電路的額定電壓。