熔断器VS断路器内部结构及工作原理分析

时间： 2023-11-23 来源：VICFUSE公众号

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在低压电力电路过电流保护系统方案的选择上，选用熔断器还是断路器（MCCB:Molded Case Circuit Breaker）,一直以来争论不休。但是对保护元器件的安全、可靠、简单、经济等属性要求未变，我们可以从二者的内部结构及工作原理等方面开始进行比较。

图1：北美标准管状熔断器结构

图2：IEC标准方体熔断器结构

图3：IEC标准管状熔断器结构

图4 熔断器熔体熔断过程图

图5 断路器结构图

图6 断路器、熔断器短路时间比较

由于断路器和熔断器均可在过载条件下断开，二者由于标准规定（断路器：IEC61008/61009/IEC60947/IEC61540/IEC62020/IEC61557/UL489;熔断器：IEC60127/IEC60269/UL248）的测试点差异，没有可比性。我们采用10In(接近短路条件)的电流进行比较。

当断路器的跳脱单元感应到故障电流时，动作机构动作，断开触点，同时灭弧机构动作，灭掉电弧。由于断路器结构较复杂，各个机构断开有先后依赖关系，断路器断开故障电流需要在1.5-2个故障电流脉冲方可实现。

熔断器的工作过程（图1—图4）为正常工作的熔断器流过故障电流，故障电流在熔体设计熔断部位（狭径）因导通面积变小，电流密度陡增，由此产生的热量叠加，达到熔体的熔化温度（银约960℃；铜约1050℃），故障电流持续，熔体完成固-液-气-离子状态转化，内部发生电弧，熔断器内部的压力增大，填充的灭弧材料（一般为石英砂）吸收热量并强迫灭弧，最终与金属离子凝结在一起，形成绝缘体，切断故障电流。由于熔断器设计有抑制故障电流的持续增大的特性（限流特性），使得熔断器能够在故障电流到达峰值前（8-10mS）内切断故障电流。从断开故障大电流的速度上比较，熔断器的动作速度比断路器要快。

短路电流发生后，过电流保护元器件除了要及时切断故障电流，保护用户和用电设备安全外，还要能够承受毫秒级的瞬间电弧电压（额定电压的2.5-3倍）、热冲击（如果10000A的故障电流持续0.01S，I²T=1000000A²t；如果故障电流在0.01S内从10000A降低到1000A，热量仅减少了1%）、电磁压力（100kA的分断电流产生的电磁压力超过了3000公斤），熔断器熔断后固然要进行更换，断路器在承受如此高的短路能量后，需要专业人员进行检修，如果要更换，检修和更换费用是熔断器成本的数倍。

在熔断器和断路器长期工作可靠性研究方面，欧洲（以德国为例）40年的故障分析数据显示：各类断路器的故障率最低为2.4%；美国35年的数据均值为8.8%。国内没有搜集到相关数据，根据笔者日常的用电体验，国内民用断路器主次分级保护方面做的很差，经常是插座故障，主回路保护断路器跳脱。熔断器的稳定性就要好很多，以笔者所在公司的10年熔断器替代断路器方案跟踪，故障率低于1ppm. 如果说欧美的研究数据因标准差异和环境的影响有差异，显示断路器故障率较高，我们可以继续以安全、可靠、简单、经济性等方面再展开比较。

结论：通过以上比较，会发现熔断器具有比断路器更多的使用优点。在低压电力电路过电流保护元器件选择上，无论熔断器还是断路器，应该考虑以下两点：

1）选用尽可能低的允通电流（Peak Let-through）以减小故障电流对整个系统的冲击；

2）选用尽可能快的保护速度尽量减少故障电流及保护过程中对整个系统的热冲击。

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vicfuse高压电力熔断器选型表

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选型表 - Vicfuse 立即选型

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vicfuse微型保险丝选型器

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产品型号	品类	额定电流(mA、A)	额定电压(V)	分断能力	工作温度范围(℃)	熔断特性	尺寸(mm)
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【电气】Vicfuse推出UL标准的熔断器Class CC系列，额定电压600V，分断能力可达200kA

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产品发布时间 : 2023-11-23

Vicfuse（威可特）跌落式熔断器选型指南

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型号- 12VASL100HWF,24VASL100CW,12VASL100CW,12VASL200HW,V38025R/F,V38040R/F,24VASL200CW,12VASL100CWF,V38008R/F,V38200R/F,V38006R/F,38VASL100CPWG,V38030R/F,12VASL200CW,12VASL50CPW,V38080R/F,24VASL200HW,10VASLCW,38VASL*CXW,VXXXXXXXX,10VASL*CXW,V38015R/F,12VASL100HW,V38020R/F,24VASL100CWF,38VASL200HPWG,24VASL100HW,12VASL200CWF,V38001R/F,38VASLCW,V38003R/F,12VASL200HWF,24VASL100HWF,□VASL□□□□□□□□□,V38140R/F,24VASL200HWF,V38005R/F,V38060R/F,12VASL100CPW,V38050R/F,38VASL100HPWG,V38012R/F,38VASL200CPWG,V38010R/F,24VASL200CWF

选型指南 - VICFUSE - V3.0. - 03/30/23 PDF 中英文下载

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