《工厂电气控制设备》熔断器（举一反三考点练）- 讲义

举一反三考点练 《工厂电气控制设备》熔断器-讲义 1. 了解熔断器结构及工作原理。 2. 了解熔断器的保护特性。 3. 了解熔断器的主要技术参数及典型产品。 4. 掌握熔断器的选用。 知识点一 熔断器的定义、结构及工作原理 1、 熔断器的定义： 熔断器是一种当电流超过规定值一定时间后，以它自身产生的热量使熔体熔化而分断电路的电器：是一种结构简单、使用方便、价格低廉的保护电器，广泛应用于低压配电系统控制系统及用电设备中，主要用作短路保护和过电流保护。 2、 熔断器的结构： 熔断器主要由熔体、熔断管(座)、填料及导电部件等组成。其中熔体是熔断器的核心部件，它既是感测元件又是执行元件，常做成丝状、片状、带状或笼状。熔体的材料有两类：一类为低熔点材料，如铅、锡的合金，锑、铝合金，锌等，这些材料熔点低，熔化时所需热量少，有利于过载保护，但是其电阻率较大，在一定电阻值下熔体截面积较大，熔断时产生的金属蒸气较多，不利于熄弧，所以分断能力较低；另一类为高熔点材料，如银、铜、铝等，这些材料熔点较高，熔化时所需热量多，不利于过载保护，优点是这些材料的电阻率较低，制成的熔体截面积较小，因此熔断时产生的金属蒸汽少，有利于熄弧，所以分断能力较高。 填料目前广泛应用的是石英砂，主要有两个作用，即作为灭弧介质和帮助熔体散热。 3、 熔断器的工作原理： 当熔断器接入电路时，熔体串接在电路中，负载电流经过熔体当电路发生短路或过电流时，通过熔体的电流使其发热，当达到熔体金属的熔化温度时就会自行熔断，期间伴随着燃弧和熄弧过程，随之切断故障电路，起到保护作用。当电路正常工作时，熔体在额定电流下不会熔断，所以其最小熔化电流必须大于额定电流。 熔断器是一种当电流超过规定值一定时间后，通过什么方式分断电路的电器（ ） A. 电磁感应 B. 自身产生的热量使熔体熔化 C. 机械力切断 D. 气压变化 【答案】B 【解析】熔断器通过电流超过规定值时，熔体自身产生的热量使其熔化，从而分断电路。 1. 熔断器的核心部件是（ ） A. 熔断管 B. 熔体 C. 填料 D. 导电部件 【答案】B 【解析】熔体是熔断器的核心部件，既是感测元件又是执行元件。 2. 低熔点材料的熔体（如铅、锡合金）主要适用于哪种保护（ ） A. 短路保护 B. 过载保护 C. 欠压保护 D. 漏电保护 【答案】B 【解析】低熔点材料熔化时所需热量少，有利于过载保护，但分断能力较低。 3. 高熔点材料的熔体（如银、铜）的主要优点是（ ） A. 熔化时所需热量少 B. 分断能力高 C. 电阻率大 D. 熔断时金属蒸气多 【答案】B 【解析】高熔点材料电阻率低，熔断时金属蒸气少，有利于熄弧，分断能力高。 1.熔断器中填料石英砂的主要作用是（ ） A. 导电 B. 灭弧和散热 C. 增加熔体强度 D. 装饰 【答案】B 【解析】石英砂作为填料，主要作用是灭弧和帮助熔体散热。 2. 当电路正常工作时，熔体的电流应满足什么条件（ ） A. 等于额定电流 B. 小于额定电流 C. 大于额定电流 D. 无要求 【答案】B 【解析】电路正常工作时，熔体在额定电流下不会熔断，最小熔化电流必须大于额定电流。 3. 熔断器接入电路时，熔体的连接方式是（ ） A. 并联 B. 串联 C. 混联 D. 无需连接 【答案】B 【解析】熔断器接入电路时，熔体串接在电路中。 · 熔断器的定义与作用：熔断器是一种当电流超过规定值时，通过自身热量使熔体熔化而分断电路的保护电器。它结构简单、价格低廉，广泛应用于低压配电系统中，主要用作短路保护和过电流保护，防止设备因电流过大而损坏。 · 熔断器的结构与材料：熔断器由熔体、熔断管（座）、填料及导电部件组成。熔体是核心部件，材料分为低熔点（如铅、锡合金）和高熔点（如银、铜）两类。填料常用石英砂，用于灭弧和散热。导电部件连接电路，确保电流通过。 · 熔断器的工作原理与选型：熔断器通过熔体串接在电路中，当电流超过规定值时，熔体发热熔化，切断故障电路。选型时需考虑熔体的材料（低熔点或高熔点）、额定电流和分断能力，确保熔断器能可靠保护电路，同时避免误动作。 知识点二 熔断器的保护特性 熔断器的保护特性是指流过熔体的电流与熔体熔断时间的关系曲线，称作“时间-电流特性”曲线或称作“安一秒特性”曲线，如图1所示。图中Imin为最小熔化电流或称临界电流，当熔体电流小于临界电流时，熔体不会熔断。最小熔化电流Imin与熔体额定电流IN之比称为熔断器的熔化系数，即K=Imin/IN，当K小时对小倍数过载保护有利，但K也不宜接近于1，因为当K为1时，不仅熔体在IN下工作时温度会过高，而且还有可能因保护特性本身的误差而发生熔体在IN下也熔断的现象，影响熔断器工作的可靠性。 如前所述，熔体采用低熔点的金属材料，有利于过载保护，但分断能力较低；熔体采用高熔点的金属材料，不利于过载保护，但分断能力高。所以，不同熔体材料的熔断器在电路中保护作用的侧重点是不同的。 图1 熔断器的保护特性 熔断器的保护特性是指什么与熔体熔断时间的关系曲线（ ） A. 流过熔体的电压 B. 流过熔体的电流 C. 熔体的电阻 D. 熔体的功率 【答案】B 【解析】熔断器的保护特性是指流过熔体的电流与熔体熔断时间的关系曲线，称作“时间-电流特性”曲线或“安一秒特性”曲线。 1. 图1中Imin代表什么电流（ ） A. 额定电流 B. 最大熔化电流 C. 最小熔化电流或称临界电流 D. 短路电流 【答案】C 【解析】图中Imin为最小熔化电流或称临界电流，当熔体电流小于临界电流时，熔体不会熔断。 2. 熔化系数K的计算公式是什么（ ） A. K=IN/Imin B. K=Imin/IN C. K=Imin*IN D. K=Imin+IN 【答案】B 【解析】最小熔化电流Imin与熔体额定电流IN之比称为熔断器的熔化系数，即K=Imin/IN。 3. 当K值较小时，对哪种保护有利（ ） A. 短路保护 B. 过载保护 C. 欠压保护 D. 漏电保护 【答案】B 【解析】当K小时对小倍数过载保护有利。 1. 当K为1时，可能会出现什么情况（ ） A. 熔体在额定电流下不会熔断 B. 熔体在额定电流下工作温度正常 C. 熔体在额定电流下也可能熔断 D. 熔断器分断能力提高 【答案】C 【解析】当K为1时，不仅熔体在IN下工作时温度会过高，而且还有可能因保护特性本身的误差而发生熔体在IN下也熔断的现象，影响熔断器工作的可靠性。 2. 熔体采用低熔点的金属材料，主要有利于哪种保护（ ） A. 短路保护 B. 过载保护 C. 欠压保护 D. 过压保护 【答案】B 【解析】熔体采用低熔点的金属材料，有利于过载保护，但分断能力较低。 3. 熔体采用高熔点的金属材料，其特点是什么（ ） A. 有利于过载保护，分断能力低 B. 不利于过载保护，分断能力高 C. 有利于过载保护，分断能力高 D. 不利于过载保护，分断能力低 【答案】B 【解析】熔体采用高熔点的金属材料，不利于过载保护，但分断能力高。 · 熔断器的保护特性：熔断器的保护特性是通过“时间-电流特性”曲线来描述的，它反映了流过熔体的电流与熔体熔断时间的关系。这一特性是熔断器选择和使用的重要依据。 · 熔化系数的意义：熔化系数K是最小熔化电流与熔体额定电流之比，它反映了熔断器对小倍数过载的敏感程度。K值较小时对过载保护有利，但不宜接近于1，以免影响熔断器工作的可靠性。 · 熔体材料的选择：熔体材料的选择对熔断器的保护作用有重要影响。低熔点材料有利于过载保护但分断能力低；高熔点材料分断能力高但不利于过载保护。因此，在选择熔断器时需要根据电路的具体需求来选择合适的熔体材料。 知识点三 熔断器的主要技术参数、典型产品及其选用 一、熔断器的主要技术参数 1. 额定电压 从灭弧的角度出发，熔断器长期工作时和分断后能承受的电压。其值一般大于或等于所接电路的额定电压，有220V、380V、415V、500V、660V、1140V 等多个等级。 2. 额定电流 熔断器长期工作时，各部件温升不超过允许温升的最大工作电流。熔断器的额定电流有两种：一个是熔管额定电流，也称为熔断器额定电流；另一个是熔体的额定电流。熔管额定电流等级较少，而熔体额定电流等级较多，在一种规格的熔管内可安装多种电流规格的熔体，但熔体的额定电流最大不能超过熔管的额定电流。熔体的额定电流有 2A、4A、6A、8A、10A、12A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A、80A、100A、125A、160A.、200A、250A、315A、400A、500A、630A、800A、1000A、1250A等多个等级。 3. 极限分断能力熔断器在规定的额定电压和功率因数(或时间常数)条件下，能可靠分断的最大短路电流值，也就是熔断器可以分断的最大电流值，称为熔断器的极限分断能力。熔断器的限流作用越强，其分断能力就越大。 4. 最小熔化电流 通过熔体并使其熔化的最小电流。 熔断器的主要技术参数分为分断能力和保护特性两类，这两类参数都体现了在保护方面对熔断器提出的要求。其中，分断能力主要是为短路保护服务的，反映的是瞬时的限流特性:而保护特性主要是为过载保护服务的，具有反时限特性。 2、 熔断器的典型产品 熔断器的种类很多，按结构分有半封闭瓷插式、螺旋式、无填料密封管式和有填料密封管式。按用途分有一般工业用熔断器、半导体保护用快速熔断器和特殊熔断器。典型产品有RL6、RL7、RL96、RLS2系列螺旋式熔断器，RL1B系列带断相保护螺旋式熔断器，RM10系列无填料密封管式熔断器，RT18、RT18-□X系列熔断器以及RT14系列有填料密封管式熔断器。此外，还有引进国外技术生产的NT系列高分断能力有填料封闭式刀型触头熔断器与NGT系列半导体器件保护用快速熔断器等。 RL系列熔断器型号含义如下： RL6、RL7、RL96、RLS2系列熔断器技术数据见表1。图2所示为螺旋式熔断器外形、结构和符号。 表1 RL6、RL7、RL96、RLS2系列熔断器技术数据 图2 螺旋式熔断器的外形、结构和符号 a)外形 b)结构 c)符号 1-瓷帽 2-金属螺管 3-指示器 4-熔管 5-瓷套 6-下接线端 7-上接线端 8-瓷座 三、 熔断器的选用 熔断器主要按熔断器的类型、熔断器额定电压、额定电流和熔体额定电流等进行选用。 1. 熔断器的选择原则 1) 根据使用条件确定熔断器的类型。 2) 首先选定熔体的规格，然后再根据熔体去选择熔断器的规格。 3) 熔断器的保护特性应与被保护对象的过载特性有良好的配合。 4) 在配电系统中，各级熔断器应相互匹配，一般上一级熔体的额定电流要比下一级熔体的额定电流大2~3倍。 5) 对于保护电动机的熔断器，应注意电动机起动电流的影响。熔断器一般只作为电动机的短路保护，过载保护应采用热继电器。 6) 熔断器的额定电流应不小于熔体的额定电流;额定分断能力应大于电路中可能出现的最大短路电流。 2. 一般熔断器的选择 (1) 熔断器类型的选择 主要根据负载的情况和电路短路电流大小来选择熔断器类型。对于容量较小的照明电路或电动机的保护，宜采用RC1A系列插人式熔断器或RM10系列无填料密封管式熔断器;对于短路电流较大的电路或有易燃气体的场合，宜采用具有高分断能力的RL系列螺旋式熔断器或RT(包括NT)系列有填料密封管式熔断器;对于保护硅整流器件及晶闸管的场合，则应采用快速熔断器。 熔断器结构形式根据使用环境选择，管式熔断器常用于大型设备及容量较大的变电设备中，插入式熔断器常用于无振动场合，螺旋式熔断器多用于机床电路中，电子设备一般采用熔丝座。 (2) 熔断器额定电压的选择 熔断器的额定电压应大于或等于所接电路的额定电压。 (3) 熔体额定电流的选择熔体额定电流的选择原则是电气设备正常工作及短时过电流时熔体不应熔断；出现故障电流或短路电流时，熔体熔断。熔体额定电流大小与负载大小、性质有关。对于负载平稳、无冲击电流的照明电路、电热电路等可按负载电流大小来确定熔体的额定电流;对于有冲击电流的电动机负载，为起到短路保护作用并保证电动机的正常起动，对三相笼型电动机其熔断器熔体的额定电流应按以下原则进行选用。 1) 单台长期工作电动机 INP=(1.5～2.5）INM （1-1） 式中，INP为熔体额定电流（A）；INM电动机额定电流（A）. 2) 单台频繁起动电动机 INP=(3~3.5)INM （1-2） 3) 多台电动机共用一熔断器保护 IMP=(1.5~2.5)INMmax+∑INM(1-10) （1-3） 式中，INMmax为多台电动机中容量最大一台电动机的额定电流(A);∑INM为其余各台电动机额定电流之和(A)。 在式(1-1)与式(1-3)中，电动机轻载起动或起动时间较短时，式中系数取1.5;电动机重载起动或起动时间较长时，系数取2.5。 (4) 熔断器额定电流的选择 每一种电流等级的熔断器可选配多种不同电流等级的熔体。当熔体额定电流确定后，根据熔断器额定电流应大于或等于熔体额定电流来确定熔断器额定电流。 在熔断器中，熔体的额定电流最大不能超过哪个参数（ ） A. 熔管额定电压 B. 熔管额定电流 C. 电路额定电流 D. 极限分断能力 【答案】B 【解析】熔断器的额定电流有两种：熔管额定电流和熔体额定电流。熔管额定电流等级较少，熔体额定电流等级较多，在一种规格的熔管内可安装多种电流规格的熔体，但熔体的额定电流最大不能超过熔管的额定电流。 1. 熔断器的极限分断能力指的是什么（ ） A. 熔断器长期工作的最大电流 B. 熔断器能承受的最大电压 C. 熔断器能可靠分断的最大短路电流值 D. 熔断器熔体的最小熔化电流 【答案】C 【解析】熔断器的极限分断能力是在规定的额定电压和功率因数(或时间常数)条件下，能可靠分断的最大短路电流值，也就是熔断器可以分断的最大电流值。 2. 对于负载平稳、无冲击电流的照明电路，熔体额定电流应如何确定（ ） A. 按电动机额定电流选取 B. 按负载电流大小来确定 C. 选取熔断器额定电流即可 D. 按电路最大短路电流选取 【答案】B 【解析】对于负载平稳、无冲击电流的照明电路、电热电路等可按负载电流大小来确定熔体的额定电流。 3. 单台长期工作电动机熔断器熔体的额定电流应如何计算（ ） A. INP=INM B. INP=(1.5～2.5)INM C. INP=(3～3.5)INM D. INP=2INM 【答案】B 【解析】对于单台长期工作电动机，熔断器熔体的额定电流应按INP=(1.5～2.5)INM进行选用，其中INP为熔体额定电流（A），INM为电动机额定电流（A）。 1. 熔断器的保护特性主要是为哪种保护服务的（ ） A. 短路保护 B. 过载保护 C. 欠压保护 D. 漏电保护 【答案】B 【解析】熔断器的主要技术参数分为分断能力和保护特性两类，分断能力主要是为短路保护服务的，反映瞬时限流特性；保护特性主要是为过载保护服务的，具有反时限特性。 2. 在配电系统中，各级熔断器应如何匹配（ ） A. 上一级和下一级熔体额定电流相同 B. 上一级熔体额定电流比下一级小 C. 上一级熔体额定电流比下一级大2~3倍 D. 无需匹配 【答案】C 【解析】在配电系统中，各级熔断器应相互匹配，一般上一级熔体的额定电流要比下一级熔体的额定电流大2~3倍。 3. 对于保护硅整流器件及晶闸管的场合，应采用哪种熔断器（ ） A. RC1A系列插入式熔断器 B. RM10系列无填料密封管式熔断器 C. RL系列螺旋式熔断器 D. 快速熔断器 【答案】D 【解析】对于保护硅整流器件及晶闸管的场合，应采用快速熔断器。 · 熔断器额定电压要点：熔断器的额定电压是从灭弧角度出发设定的，它表示熔断器长期工作时以及分断后能够承受的电压。其值一般要大于或等于所接电路的额定电压，常见的额定电压等级有220V、380V、415V、500V、660V、1140V 等。正确选择额定电压能确保熔断器在电路中正常工作并可靠灭弧。 · 熔断器极限分断能力要点：极限分断能力指熔断器在规定的额定电压和功率因数（或时间常数）条件下，能可靠分断的最大短路电流值，即熔断器可分断的最大电流。熔断器的限流作用越强，其分断能力就越大。该参数反映了熔断器在短路故障时的分断性能，是衡量熔断器对电路保护能力的重要指标。 · 熔断器熔体额定电流选择要点：熔体额定电流选择原则是电气设备正常工作及短时过电流时熔体不应熔断，出现故障电流或短路电流时熔体熔断。对于负载平稳、无冲击电流的照明电路等可按负载电流大小确定；对于有冲击电流的电动机负载，单台长期工作电动机按INP=(1.5～2.5)INM选用，单台频繁起动电动机按INP=(3～3.5)INM选用，多台电动机共用按IMP=(1.5～2.5)INMmax+∑INM选用。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$