《低壓電器——項目式教學》教案教師姓名授課專業授課班級課程名稱課程類別授課時間2授課章節名稱單元二常用低壓電器的使用項目一常用低壓保護電器任務1低壓熔斷器的使用教學目標能夠認識低壓熔斷器的用途、型號掌握熔斷器的結構及工作原理教學重點熔斷器的結構及安裝教學難點熔斷器的檢測更新、補充、刪節內容無教學方法和手段實踐操作法作業實訓報告教學小結本節內容較為簡單，學生較容易掌握。注：課程類別：公共基礎課專業基礎課專業必修課專業選修課公共選修課等授課主要內容與教學過程設計教學環節教學內容及活動課題引入上節內容回顧教師活動：分析上節課留下的課后作業學生活動：將回答錯誤的地方改正通過作業分析，回顧上節課所學，以便引入本節內容。內容講授熔斷器是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、分斷能力較高、限流性能良好、價格低廉等特點。一、熔斷器的結構和分類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，熔體則裝于其內。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(又稱做熔件)是由不同金屬材料(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符號和文字符號如圖2-1-1所示。圖2-1-1熔斷器的圖形和文字符號2．熔斷器的分類圖2-1-2各類熔斷器外觀形狀熔斷器的種類很多。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和特殊熔斷器(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)封閉管式熔斷器該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，用戶可以個自行拆開，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)自復式熔斷器自復式熔斷器是一種新型熔斷器。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；氣態鈉電阻變得很高，從而限制了短路電流。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；其優點是能重復使用，不必更換熔體。它在線路中只能限制故障電流，而不能切斷故障電路。(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。二、熔斷器的保護特性熔斷器的保護特性亦稱熔化特性(或稱安秒特性)，是指熔體的熔化電流與熔化時間之問的關系。它和熱繼電器的保護特性一樣，也具有反時限特性，如圖3-40所示。在保護特性中有一熔體熔斷與不熔斷的分界線，與此相應的電流就是最小熔化電流Ir，。當熔體通過電流等于或大于Ir時，熔體熔斷。當熔體通過電流小于Ir時，熔體不熔斷。根據對熔斷器的要求，熔體在額定電流Ire時絕對不熔斷。圖2-1-3熔斷器的保護特性最小熔化電流Ir與熔體額定電流Ire之比稱做熔斷器的熔化系數，即K=Ir/Ire熔化系數主要取決于熔體的材料和工作溫度以及它的結構。當熔體采用低熔點的金屬材料(如鉛、錫合金及鋅等)時，熔化時所需熱量小，故熔化系數較小，有利于過載保護。但它們的電阻系數較大，熔體截面積較大，熔斷時產生的金屬蒸氣較多，不利于滅弧，故分斷能力較低。當熔體采用高熔點的金屬材料(如鋁、銅和銀等)時，熔化時所需熱量大，故熔化系數大，不利于過載保護，而且可能使熔斷器過熱；然而，它們的電阻系數低，熔體截面積較小，有利于滅弧，故分斷能力較高。由此看來，不同熔體材料的熔斷器，在電路中起保護作用的側重點是不同的。三、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是指短路電流值。所以，極限分斷能力也反映了熔斷器分斷短路電流的能力。四、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熔斷器，而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。若短路電流較小時，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，一般是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(2-1-1)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(2-1-2)輕載啟動或啟動時間比較短時，系數可取近似l．5。帶重載啟動或啟動時問比較長時，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也不應熔斷，即(2-1-3)式中：Ire為熔體的額定電流，Ie為電動機的額定電流。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R,J4x應熔斷。通常將其中容量最大的一臺電動機啟動，而其余電動機正常運行時出現的電流作為其尖峰電流。為此，熔體的額定電流應滿足下述關系(2-1-4)式中：Ie.max為多臺電動機中容量最大的一臺電動機額定電流，∑Ie為其余電動機額定電流之和。⑤為防止發生越級熔斷，上、下級(即供電干、支線)熔斷器問應有良好的協調配合。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。兩級熔體的額定電流比值不小于1.6:1。⑥熔斷器額定電壓的選擇應等于或大于所在電路的額定電壓。四、使用熔斷器的注意事項