熔断器的作用(断路器的作用)

一、熔断器

熔断器是对电路、用电设备短路和过载进行保护的电器。熔断器一般串接在电路中,当电路正常工作时,熔断器就相当于一根导线;当电路出现短路或过载时,流过熔断器的电流很大,熔断器就会开路,从而保护电路和用电设备。

熔断器的种类很多,常见的有RC插入式熔断器、RL螺旋式熔断器、RM无填料封闭管式熔断器、RS快速熔断器、RT有填料管式熔断器和RZ自复式熔断器等。熔断器的型号含义说明如下:

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1.RC插入式熔断器

RC插入式熔断器主要用于电压在380V及以下、电流在5~200A之间的电路中,如照明电路和小容量的电动机电路中。图13所示是一种常见的RC插入式熔断器。这种熔断器用在额定电流在30A以下的电路中时,熔丝一般采用铅锡丝;当用在电流为30~100A的电路中时,熔丝一般采用铜丝;当用在电流达100A以上的电路中时,一般用变截面的铜片作熔丝。

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图13 一种常见的RC插入式熔断器

2.RL螺旋式熔断器

图14所示是一种常见的RL螺旋式熔断器,这种熔断器在使用时,要在内部安装一个螺旋状的熔管,在安装熔管时,先将熔断器的瓷帽旋下,再将熔管放入内部,然后旋好瓷帽。熔管上、下方为金属盖,熔管内部装有石英砂和熔丝,有的熔管上方的金属盖中央有一个红色的熔断指示器,当熔丝熔断时,指示器颜色会发生变化,以指示内部熔丝已断。指示器的颜色变化可以通过熔断器瓷帽上的玻璃窗口观察到。

RL螺旋式熔断器具有体积小、分断能力较强、工作安全可靠、安装方便等优点,通常用在工厂200A以下的配电箱、控制箱和机床电动机的控制电路中。

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图14 一种常见的RL螺旋式熔断器

3.RM无填料封闭式熔断器

图15所示是一种典型的RM无填料封闭管式熔断器,它可以拆卸。这种熔断器的熔体是一种变截面的锌片,它被安装在纤维管中,锌片两端的刀形接触片穿过黄铜帽,再通过垫圈安插在刀座中。这种熔断器通过大电流时,锌片上窄的部分首先熔断,使中间大段的锌片脱断,形成很大的间隔,从而有利于灭弧。

RM无填料封闭式熔断器具有保护性好、分断能力强、熔体更换方便和安全可靠等优点,主要用在交流380V以下、直流440V以下,电流600A以下的电力电路中。

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图15 一种典型的RM无填料封闭管式熔断器

4.RS有填料快速熔断器

RS有填料快速熔断器主要用于硅整流器件、晶闸管器件等半导体器件及其配套设备的短路和过载保护,它的熔体一般采用银制成,具有熔断迅速、能灭弧等优点。图16所示是两种常见的RS有填料快速熔断器。

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图16 两种常见的RS有填料快速熔断器

5.RT有填料封闭管式熔断器

RT有填料封闭管式熔断器又称为石英熔断器,它常用作变压器和电动机等电气设备的过载和短路保护。图17a所示是几种常见的RT有填料封闭管式熔断器,这种熔断器可以用螺钉、卡座等与电路连接起来;图17b所示是将一种熔断器插在卡座内的情形。

RT有填料封闭管式熔断器具有保护性好、分断能力强、灭弧性能好和使用安全等优点,主要用在短路电流大的电力电网和配电设备中。

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图17 几种常见的RT有填料封闭管式熔断器

6.RZ自复式熔断器

RZ自复式熔断器的结构示意图如图18所示。其内部采用金属钠作为熔体,在常温下,钠的电阻很小,整个熔丝的电阻也很小,可以通过正常的电流,若电路出现短路,则会导致流过钠熔体的电流很大,钠被加热汽化,电阻变大,熔断器相当于开路,当短路消除后,流过的电流减小,钠又恢复成固态,电阻又变小,熔断器自动恢复正常。

RZ自复式熔断器通常与低压断路器配套使用,其中RZ自复式熔断器用作短路保护,断路器用作控制和过载保护,这样可以提高供电可靠性。

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图18 R自复式熔断器结构示意图

二、断路器

断路器又称为自动空气开关,它既能对电路进行不频繁的通断控制,又能在电路出现过载、短路和欠电压(电压过低)时自动掉闸(即自动切断电路),因此它既是一个开关电器,又是一个保护电器。

1.外形与符号

断路器种类较多,图19a是一些常用的塑料外壳式断路器,断路器的电路符号如图19b所示,从左至右依次为单极(1P)、两极(2P)和三极(3P)断路器。在断路器上标有额定电压、额定电流和工作频率等内容。

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a) 外形

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b) 符号

图19 断路器的外形与符号

2.结构与工作原理

断路器的典型结构如图20所示。该断路器是一个三相断路器,内部主要由主触点、反力弹簧、搭钩、杠杆、电磁脱扣器、热脱扣器和欠电压脱扣器等组成。该断路器可以实现过电流、过热和欠电压保护功能。

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图20 断路器的典型结构

(1)过电流保护

三相交流电源经断路器的三个主触点和三条线路为负载提供三相交流电,其中一条线路中串接了电磁脱扣器线圈和发热元件。当负载有严重短路时,流过线路的电流很大,流过电磁脱扣器线圈的电流也很大,线圈产生很强的磁场并通过铁芯吸引衔铁,衔铁动作,带动杠杆上移,两个搭钩脱离,依靠反力弹簧的作用,三个主触点的动、静触点断开,从而切断电源以保护短路的负载。

(2)过热保护

如果负载没有短路,但若长时间超负荷运行,负载比较容易损坏。虽然在这种情况下电流也较正常时大,但还不足以使电磁脱扣器动作,断路器的热保护装置可以解决这个问题。若负载长时间超负荷运行,则流过发热元件的电流长时间偏大,发热元件温度升高,它加热附近的双金属片(热脱扣器),其中上面的金属片热膨胀小,双金属片受热后向上弯曲,推动杠杆上移,使两个搭钩脱离,三个主触点的动、静触点断开,从而切断电源。

(3)欠电压保护

如果电源电压过低,则断路器也能切断电源与负载的连接,进行保护。断路器的欠电压脱扣器线圈与两条电源线连接,当三相交流电源的电压很低时,两条电源线之间的电压也很低,流过欠电压脱扣器线圈的电流小,线圈产生的磁场弱,不足以吸引住衔铁,在拉力弹簧的拉力作用下,衔铁上移,并推动杠杆上移,两个搭钩脱离,三个主触点的动、静触点断开,从而断开电源与负载的连接。

3.型号含义

断路器种类很多,其型号含义说明如下:

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4.种类及特点

根据结构形式来分,断路器主要有塑料外壳式和框架式(万能式)。图21所示是几种常见的断路器。

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图21 几种常见的断路器

(1)塑料外壳式断路器

塑料外壳式断路器又称为装置式断路器,它采用封闭式结构,除按钮或手柄外,其余的部件均安装在塑料外壳内。这种断路器的电流容量较小,分断能力弱,但分断速度快。它主要用在照明配电和电动机控制电路中,起保护作用。

常见的塑料外壳式断路器型号有DZ5系列和DZ10系列。其中DZ5系列为小电流断路器,额定电流范围一般为10~50A;DZ10系列为大电流断路器,额定电流等级有100A、250A、600A三种。

(2)框架式断路器

框架式断路器又称为万能式熔断器,它一般都有一个钢制的框架,所有的部件都安装在这个框架内。这种断路器电流容量大,分断能力强,热稳定性好。它主要用在380V的低压配电系统中作过电流、欠电压和过热保护。常见的框架式断路器有DW10系列和DW15系列,其额定电流等级有200A、400A、600A、1000A、1500A、2500A和4000A七种。

此外,还有一种限流式断路器,当电路出现短路故障时,能在短路电流还未达到预期的电流峰值前,迅速将电路断开。这种断路器由于具有分断速度快的特点,因此常用在分断能力要求高的场合,常见的限流式断路器有DWX系列和DZX系列等。

三、漏电保护器

断路器具有过流、过热和欠压保护功能,但当用电设备绝缘性能下降而出现漏电时却无保护功能,这是因为漏电电流一般较短路电流小得多,不足以使断路器跳闸。漏电保护器是一种具有断路器功能和漏电保护功能的电器,在线路出现过流、过热、欠压和漏电时,均会脱扣跳闸保护。

1.外形与符号

漏电保护器又称为漏电保护开关,英文缩写为RCD,其外形和符号如图22所示。在图22a中,左边的为单极漏电保护器,当后级电路出现漏电时,只切断一条L线路(N线路始终是接通的),中间的为两极漏电保护器,漏电时切断两条线路,右边的为三相漏电保护器,漏电时切断三条线路。对于图22a后面两种漏电保护器,其下方有两组接线端子,如果接左边的端子(需要拆下保护盖),则只能用到断路器功能,无漏电保护功能。

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a) 外形

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b) 符号

图22 漏电保护器的外形与符号

2.结构与工作原理

图23是漏电保护器的结构示意图。

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图23 漏电保护器的结构示意图

工作原理说明:

220V的交流电压经漏电保护器内部的触点在输出端接负载(灯泡),在漏电保护器内部两根导线上缠有线圈E1,该线圈与铁芯上的线圈E2连接,当人体没有接触导线时,流过两根导线的电流I1、I2大小相等,方向相反,它们产生大小相等方向相反的磁场,这两个磁场相互抵消,穿过线圈E1的磁场为0,线圈E1不会产生电动势,衔铁不动作。一旦人体接触导线,如图所示,一部分电流I3(漏电电流)会经人体直接到地,再通过大地回到电源的另一端,这样流过漏电保护器内部两根导线的电流I1、I2就不相等,它们产生的磁场也就不相等,不能完全抵消,即两根导线上的线圈E1有磁场通过,线圈会产生电流,电流流入铁芯上的线圈E2,线圈E2产生磁场吸引衔铁而脱扣跳闸,将触点断开,切断供电,触电的人就得到了保护。

为了在不漏电的情况下检验漏电保护器的漏电保护功能是否正常,漏电保护器一般设有“TEST(测试)”按钮,当按下该按钮时,L线上的一部分电流通过按钮、电阻流到N线上,这样流过线圈E1内部的两根导线的电流不相等(I2>I1),线圈E1产生电动势,有电流过线圈E2,衔铁动作而脱扣跳闸,将内部触点断开。如果测试按钮无法闭合或电阻开路,测试时漏电保护器不会动作,但使用时发生漏电会动作。

3.在不同供电系统中的接线

漏电保护器在不同供电系统中的接线方法如图24所示。

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a) 在TT系统中的接线 b) 在TN-C系统中的接线

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c) 在TN-S系统中的接线 d) 在TN-C-S系统中的接线

图24 漏电保护器在不同供电系统中的接线方法

图24a所示为漏电保护器在TT供电系统中的接线方法。TT系统是指电源侧中性线直接接地,而电气设备的金属外壳直接接地。

图24b所示为漏电保护器在TN-C供电系统中的接线方法。TN-C系统是指电源侧中性线直接接地,而电气设备的金属外壳通过接中性线而接地。

图24c所示为漏电保护器在TN-S供电系统中的接线方法。TN-S系统是指电源侧中性线和保护线都直接接地,整个系统的中性线和保护线是分开的。

图24d所示为漏电保护器在TN-C-S供电系统中的接线方法。TN-C-S系统是指电源侧中性线直接接地,整个系统中有一部分中性线和保护线是合一的,而在末端是分开的。

上一篇为大家介绍了最常用的低压电器:

后面还会为大家介绍几种低压电器,希望大家持续关注!

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