一、熔断器的工作原理
熔断器是一种结构最简单、使用最方便、价格又最低廉的保护电器，它主要由熔体
和安装熔体的绝缘管或绝缘座所组成。在使用中，熔断器是同它所保护的电路串联的，
当该电路中发生过载或短路故障时，如果通过熔体的电流达到或超过了某一定值，在熔
体上产生的焦耳热量便会使其温度升高到熔体金属的熔点，于是熔体自行熔断，并以此
切断故障电流，完成保护任务。这样，熔体虽然损坏了，但它却以局部的损坏，防止住
整个线路中的电气设备因遭受过多的热量或过大的电动力而损坏。从这一点来看，相对
被保护的电路来说，熔断器的熔体是一个“薄弱环节”，以人为的“薄弱环节”来限制
乃至消灭事故，防止被保护的电气设备成为“薄弱环节”，这就是建立熔断器的基本指
导思想。
众所周知，作为电气设备的电流保护有两种主要方式：过载延时保护和短路瞬时保
护。过载一般是指!" 倍额定电流以下的过电流，短路则是指特大的（超过!" 倍额定电
流以上）过电流。初看起来，过载保护和短路保护似乎只不过是电流倍数不同而已，但
实际上却有很大差异。从特性方面来看，过载需要反时限保护特性；短路则需要瞬动
（有时也需要很短的延时）保护特性。从参数方面来看，过载要求熔化系数小，发热时
间常数大；短路则要求较大的限流系数、较小的发热时间常数、较高的分断能力和较低
的过电压。从工作原理来看，过载动作的物理过程主要是热熔化过程，而短路主要是电
弧的熄灭过程。
一般来说，在电路中出现了很大的短路电流时，希望熔断器在短路电流尚未达到其
最大值之前，便迅速地将电路切断，即所谓限流作用。但当熔体熔断之后，通常必然会
产生电弧，如果不能立即将电弧熄灭，不仅要延缓切断过程，无法起到限流作用，有时
甚至会引起熔管爆炸，使事故扩大。另外，当电网分为数级的时候，上下级电网之间的
保护动作就需要有选择性，以免切断过多不应当切断的负载。
二、熔断器工作的物理过程
熔断器工作的物理过程大致可以分为四个阶段：
（!）熔断器的熔体因有过载电流或短路电流通过，其温度升高到熔化温度（熔点）
!!
，但熔体仍处于固体状态，并没有开始熔化。在下图中，这一阶段以"!
段表示。
（#）熔体中的部分金属开始从固体状态转变为液体状态。由于熔体熔化需要吸收一
部分热量（熔解热），在"#
（见图）这个阶段内，熔体温度始终保持为!$
。
（%）熔化了的金属继续被加热，一直加热到达到它的汽化温度!#
为止，形成第二
次加热阶段"%
。
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熔断器工作的物理过程
（!）熔体断裂，出现间隙，在间隙中产生电弧，直至
该电弧被熄灭为止。这段时间在图中以!!
表示。
上述四个阶段实际上可以看成为两个连续的过程：未
产生电弧之前的弧前过程和已产生电弧之后的弧后过程。
弧前过程的主要特征是熔体的发热与熔化，换言之，
即熔断器在此过程中的功能在于对故障作出反应。显然，
过载电流相对额定电流的倍数越大，产生的热量就越多，
温度上升也越迅速，弧前过程就越短暂。反之，过载电流
倍数越小，弧前过程就越长。
必须指出，当过载电流不大时，熔体的熔化和蒸发情
况都与短路时有所不同。在前一种场合，熔化和蒸发只发
生在熔体中很窄的局部地段，例如，在靠近熔体中间位置的地方。在后一种场合，熔化
和蒸发几乎同时沿着整个熔体长度窄截面处发生，而且过程带有爆炸性质。
弧后过程的主要特征是含有大量金属蒸气的电弧在间隙内蔓延、燃烧，并在电动力
的作用下在介质中运动，为介质所冷却，最后因弧隙增大以及电弧能量被吸收而无法持
续燃炽，终于熄灭。这个过程的持续时间决定于熔断器的有效熄弧能力。
三、主要技术参数
（"）保护特性曲线
熔断器的保护特性曲线亦称安秒特性曲线，它表征流过熔体的电流与熔体的熔断时
熔断器的保护特性曲线
间的关系，是熔断器的主要技术参数之一。
右图所示是熔断器的保护特性曲线，它的形状如同热继
电器的保护特性曲线，都是反时限的。这是因为熔断器和热
继电器一样，都是以过载时的发热现象作为它们动作的基础，
而在电流引起的发热过程中，总是存在"# ! 为常数的规律，
即熔断时间与电流平方成反比，所以电流越大，熔断越快。
在熔断器的保护特性曲线中，有一个熔断电流与不熔断
电流的分界线，与此相应的电流叫做最小熔化电流或界限电
流。所谓最小熔化电流是指这样的一个电流值，当通过熔体
的电流等于这个电流值时，熔体能够达到其稳定温度，并且
熔断，而比这个电流值略小一点的电流，则无法使得熔体熔断。从理论上来说，熔体达
到稳定温度所需的时间为无限大，故最小熔断电流用符号"$
表示。考虑到熔断器的发
热时间常数一般都比较小，在它工作过" % #& 以后，即可认为已经到达稳定状态。因
此，习惯上往往是以试验中的界限电流（即在" % #& 内能使熔体熔断的最小电流值）作
为最小熔化电流。
根据对熔断器的要求，熔体在额定电流下绝不应熔断，所以最小熔化电流必须大于
额定电流。
最小熔化电流与熔体的额定电流之比称为最小熔化系数!，它是表征熔断器保护小
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第二篇低压熔断器
倍数过裁时的灵敏度的指标。从过载保护的观点来看，熔化系数小些，对小倍数过载保
护有利。例如，从电缆和电动机的过载保护来看，! 值最好在!"# $ !"% 之间。但是，
熔化系数也不宜过小，因为假如!值接近于!，则不仅熔体在额定电流下的工作温度会
过高，而且还有可能因为安秒特性本身的误差发生熔断器在额定电流下也熔断的现象，
这就影响了熔断器工作的可靠性。
熔化系数主要决定于熔体的材料和它的工作温度，而安秒特性也与熔体的材料和结
构有关，所以对整个熔断器来说，熔体乃是其最主要的构件。
根据熔断器的工作原理，熔断器安秒特性中的熔断时间为熔化时间与灭弧时间之
和。在过载电流倍数较大时，熔断时间接近于熔化时间；在大倍数过载的情况下，对熔
断时间中的灭弧时间就不容忽视了。
应当指出，由于熔体材料成分的变化、熔体加工的尺寸偏差、熔体表面状态和冷却
条件的变化、熔断器的接触不良以及周围介质温度变化的影响，熔断器的熔断时间也会
发生变化，以致熔断器的保护特性曲线不稳定，形成了一个有!& $ #&’误差的一条带。
这样，就有可能在额定电流下熔断，而在小倍数过载下反而不熔断的现象发生。因此，
在安装和使用中均应充分注意。
（#）分断能力
熔断器的分断能力通常是指它在额定电压及一定的功率因数（或时间常数）下切断
有限流作用熔断器切
断交流电流的示波图
短路电流的极限能力，所以常常用极限断开电流值，（周期分
量的有效值）来表示。
众所周知，从发生短路开始到短路电流达到其最大值为
止，需要一定的时间，这段时间的长短，就取决于电路的参
数。如果熔断器的熔断时间小于这段时间，则电路中的短路电
流在它还未来得及达到其最大值之前就已被切断。这时，熔断
器起了“限流作用”。右图示出了熔断器在有限流作用时切断
交流电流的示波图。在此图中， !&
是电路被切断时的实际短路
电流值， !(
是无限流作用时的短路电流的幅值。在限流式熔断
器中， !(
称为预期短路电流，或简称为预期电流。由示波图中
可见，欲使交流熔断器产生限流作用，其分断的弧前时间就必
须小于四分之一周期。
熔断器的限流作用可以显著地降低对保护对象的电动力稳定性和热稳定性的要求。
但是，要获得这种特性，熔断器就必须有合适的结构形式，以便增强分断灭弧能力和缩
短熔体的熔化时间。
很明显，熔断器的限流作用越强，其分断能力就越大。在无限流作用的熔断器回路
中，短路电流是在第一个半周自然过零时，或在其他半周自然过零时被切断的。
及早熄灭电弧，减少切断电路时的电弧能量，以及增强熔断器结构的机械强度，均
有助于提高熔断器的分断能力。但是，有一点需要注意，即并非一切熔断器都有限流作
用，也不是一切短路故障都需要限流。
综上所述，熔断器的主要技术参数有：安秒特性和分断能力。这两个参数都体现了
