熔断器的工作原理

电气知识 2022-08-06

所谓熔断器,根据这么名字也能明白个一二,即熔化、断开的器件。其作用原理非常简单:我们知道,当电路如果发生短路时瞬间的电流会非常高,同时会使导电线发热。如果电路中没有熔断器来保护,那么很可能就烧坏用电设备了。

为了保护用电设备不会被偶然短路而烧坏,人们发明了熔断器并将其串联接入电路中,其关键部分就是熔点较低的特殊金属导线或导电片,当发生短路、过载等产生的大电流会时熔断器的导电部分升温、达到熔点熔化、断开而失去链接切断了电流。从而保护了用电设备。保险丝大保险管家应该听说过,那便是熔断器了。如下图所示一些适用于低电压环境下的低压熔断器,它们广泛应用于各种电气设备及数码电子产品内部。

熔断器的工作原理

高压熔断器:工作原理基本一样,主要区别是熔丝管中填充用于灭弧的石英砂细粒。其主要应用于高压环境下,如高压输电线路、变压器、变电所等环境起到为防止电器设备因过载和短路而烧坏的作用。如下图所示为高压熔断器的典型外观:

熔断器的工作原理

熔断器的工作原理

利用金属导体作为熔体串联于电路中,当过载或短路电流通过熔体时,因其自身发热而熔断,从而分断电路的一种电器。熔断器结构简单,使用方便,广泛用于电力系统、各种电工设备和家用电器中作为保护器件。

熔断器主要由熔体、外壳和支座3部分组成,其中熔体是控制熔断特性的关键元件。熔体的材料、尺寸和形状决定了熔断特性。

熔体材料分为低熔点和高熔点两类。低熔点材料如铅和铅合金,其熔点低容易熔断,由于其电阻率较大,故制成熔体的截面尺寸较大,熔断时产生的金属蒸气较多,只适用于低分断能力的熔断器。

高熔点材料如铜、银,其熔点高,不容易熔断,但由于其电阻率较低,可制成比低熔点熔体较小的截面尺寸,熔断时产生的金属蒸气少,适用于高分断能力的熔断器。熔体的形状分为丝状和带状两种。改变变截面的形状可显著改变熔断器的熔断特性。

常用的熔断器  

(1)插入式熔断器   如图1所示,它常用于380V及以下电压等级的线路末端,作为配电支线或电气设备的短路保护用。

熔断器的工作原理

1-动触点 2-熔体 3-瓷插件 4-静触点 5-瓷座  

(2)螺旋式熔断器   如图2所示。熔体上的上端盖有一熔断指示器,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,它常用于机床电气控制设备中。螺旋式熔断器。分断电流较大,可用于电压等级500V及其以下、电流等级200A以下的电路中,作短路保护。

熔断器的工作原理

1-底座   2-熔体   3-瓷帽  

(3)封闭式熔断器   封闭式熔断器分有填料熔断器和无填料熔断器两种,如图3和图4所示。有填料熔断器一般用方形瓷管,内装石英砂及熔体,分断能力强,用于电压等级500V以下、电流等级1KA以下的电路中。无填料密闭式熔断器将熔体装入密闭式圆筒中,分断能力稍小,用于500V以下,600A以下电力网或配电设备中。 

熔断器的工作原理

1-铜圈  2-熔断管  3-管帽   4-插座   5-特殊垫圈  6-熔体  7-熔片   

(4)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,它是以银片冲制的有V形深槽的变截面熔体。 

5)自复熔断器   采用金属钠作熔体,在常温下具有高电导率。当电路发生短路故障时,短路电流产生高温使钠迅速汽化,汽态钠呈现高阻态,从而限制了短路电流。当短路电流消失后,温度下降,金属钠恢复原来的良好导电性能。自复熔断器只能限制短路电流,不能真正分断电路。其优点是不必更换熔体,能重复使用。 

工作时,熔断器串连在被保护的电路中。当电路发生短路或严重过载时,熔断器中的熔断体将自动熔断,起到保护作用,最常见的就是保险丝。