M74HC240P熔斷器的構(gòu)成與工作原理，熔斷器的構(gòu)成，熔斷器俗稱保險(xiǎn)絲,是一種僅有一次性分?jǐn)喙δ艿倪^流保護(hù)電器。它的原理早在1880年由愛迪生發(fā)明的用于保護(hù)白熾燈的熔斷器中就得到了應(yīng)用。由于熔斷器的結(jié)構(gòu)很簡單,使用很方便,價(jià)格又最低廉,所以應(yīng)用也最廣泛。飛機(jī)的電路保護(hù)電器也采用熔斷器。

熔斷器由熔斷體和熔斷器座兩部分組合而成。熔斷體是由制成絲狀、片狀或其他特殊形狀的熔體固定在支持件上構(gòu)成的。熔體材料通常采用錫、鋅、鉛、銻及它們的合金,銅、銀、銅合金和銀合金等。近年開始采用鋁作為熔體材料。熔體應(yīng)耐折,與支持件的固定要牢固,能經(jīng)得起飛機(jī)的振動。熔斷器座用來安裝熔斷體,常用的有插入式、擰入式和螺栓固定式等幾種安裝方式。當(dāng)熔斷器動作后,一般情況下只需更換熔斷體。

熔斷器的工作原理，在使用中,熔斷器是同它所保護(hù)的電路串聯(lián)的。當(dāng)該電路中發(fā)生過載或短路故障時(shí),如果通過熔斷器電流達(dá)到或超過了某一定值,在熔體上產(chǎn)生的焦耳熱便會使其溫度升高到熔體金屬的熔點(diǎn),于是熔體自行熔斷。并以此切斷故障電流,完成保護(hù)任務(wù)。這樣,熔體雖然損壞了,但它卻以局部的損壞,防止整個(gè)線路中的電氣設(shè)備因遭受過多的熱量或過大的電動力而損壞。從這一點(diǎn)來看,相對被保護(hù)的電路來說,熔斷器的熔體是一個(gè)“薄弱環(huán)

節(jié)”。以人為的“薄弱環(huán)節(jié)”來限制乃至消滅事故,防止被保護(hù)的電氣設(shè)各成為“薄弱環(huán)節(jié)”,這就是設(shè)置熔斷器的基本指導(dǎo)思想。

眾所周知,作為電氣設(shè)各的電流保護(hù)有兩種主要方式:過載延時(shí)保護(hù)和短路瞬時(shí)保護(hù)。過載一般是指10倍額定電流以下的電流。短路則是特大的(超過10倍額定電流以上)過電流。初看起來,過載保護(hù)和短路保護(hù)似乎只不過是電流倍數(shù)不同而已,但實(shí)際上卻有很大差異。從特性方面來看,過載需要反時(shí)限保護(hù)特性;短路則需要瞬動(有時(shí)也需要很短的延時(shí))保護(hù)特性。從參數(shù)方面來看,過載要求熔化系數(shù)小,發(fā)熱時(shí)間常數(shù)大;短路則要求較大的限流系數(shù),較小的發(fā)熱時(shí)間常數(shù),較高的分?jǐn)嗄芰洼^低的過電壓。從工作原理來看,過載動作的物理過程主要是熱熔化過程,而短路主要是電弧的熄滅過程。

一般來說,在電路中出現(xiàn)了很大的短路電流時(shí),希望熔斷器在短路電流尚未達(dá)到其最大值之前,便迅速地將電路切斷,即所謂限流作用。但當(dāng)熔體熔斷之后,通常必然會產(chǎn)生電弧。如果不能立即將電弧熄滅,不僅要延緩切斷過程,無法起到限流作用,有時(shí)甚至?xí)?/span>引起熔管爆炸,使事故擴(kuò)大。另外,當(dāng)電網(wǎng)分為數(shù)級的時(shí)候,上下級電網(wǎng)之間的保護(hù)動作就需要有選擇性,以免切斷過多不應(yīng)當(dāng)切斷的負(fù)載。

熔斷器工作的物理過程，熔斷器工作的物理過程大致可以分為四個(gè)階段。

熔斷器的熔體因有過載電流或短路電流通過,其溫度升高到熔化溫度(熔點(diǎn))qr,但熔體仍處于固體狀態(tài),并沒有開始熔化。在圖7-2中,這一階段時(shí)間以t1段表示。

熔體中的部分金屬開始從固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w狀態(tài)。由于熔體熔化需要吸收一部分熱量(熔解熱),在莎2(見圖7-2)這段時(shí)間內(nèi),熔體溫度始終保持為qr。

熔化了的金屬繼續(xù)被加熱,一直加熱到它的汽化溫度汐q為止,形成第二次加熱階段t3。

熔體斷裂,出現(xiàn)間隙,在間隙中產(chǎn)生電弧,直至該電弧被熄滅為止。這段時(shí)間在

圖7-2中以t4表示。

上述四個(gè)階段實(shí)際上可以看成兩個(gè)連續(xù)的過程,即未產(chǎn)生電弧前的弧前過程和已產(chǎn)生電弧之后的弧后過程。

弧前過程的主要特征是熔體的發(fā)熱與熔化,換句話說,即熔斷器在此過程中的功能在于對故障做出反應(yīng)。顯然,過載電流相對額定電流的倍

數(shù)越大,產(chǎn)生的熱量就越多,溫度上升也越迅速,弧前過程就越短暫。反之,過載電流倍數(shù)越小,弧前過程就越長。

必須指出,當(dāng)過載電流不大時(shí),熔體的熔化和蒸發(fā)情況卻與短路時(shí)有所不同。在前一種場合熔化和蒸發(fā)只發(fā)生在熔體中很窄的局部地段,例如,在靠近熔體中間位置的地方。在后一種場合,熔化和蒸發(fā)幾乎同時(shí)沿著整個(gè)熔體長度窄截面處發(fā)生,而且過程帶有爆炸性質(zhì)。           

熔斷器工作的物理過程,弧后過程的主要特征是含有大量金屬蒸氣的電弧在間隙內(nèi)蔓延、燃燒,并在電動力的作用下在介質(zhì)中運(yùn)動,為介質(zhì)所冷卻。最后因弧隙增大以及電弧能量被吸收而無法持續(xù)燃燒,終于熄滅。這個(gè)過程的持續(xù)時(shí)間決定于熔斷器的有效熄弧能力。

保護(hù)特性曲線,熔器的保護(hù)曲線亦稱曲線,它表征的熔斷時(shí)間的,是熔斷器的主熔斷器的保護(hù)特性曲線,它的形狀如同熱繼電器的保護(hù)特性曲線,都是反時(shí)限的。這是因?yàn)槿蹟嗥骱蜔崂^電器一樣,都是以過載時(shí)的發(fā)熱現(xiàn)象作為它們動作的基礎(chǔ),而在電流引起的發(fā)熱過程中,總是存在r2t為常數(shù)的規(guī)律,即熔斷時(shí)間與電流平方成反比,所以電流越大,熔斷越快。