M74HC240P熔斷器的構成與工作原理，熔斷器的構成，熔斷器俗稱保險絲,是一種僅有一次性分斷功能的過流保護電器。它的原理早在1880年由愛迪生發明的用于保護白熾燈的熔斷器中就得到了應用。由于熔斷器的結構很簡單,使用很方便,價格又最低廉,所以應用也最廣泛。飛機的電路保護電器也采用熔斷器。

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。熔體應耐折,與支持件的固定要牢固,能經得起飛機的振動。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的電路串聯的。當該電路中發生過載或短路故障時,如果通過熔斷器電流達到或超過了某一定值,在熔體上產生的焦耳熱便會使其溫度升高到熔體金屬的熔點,于是熔體自行熔斷。并以此切斷故障電流,完成保護任務。這樣,熔體雖然損壞了,但它卻以局部的損壞,防止整個線路中的電氣設備因遭受過多的熱量或過大的電動力而損壞。從這一點來看,相對被保護的電路來說,熔斷器的熔體是一個“薄弱環

節”。以人為的“薄弱環節”來限制乃至消滅事故,防止被保護的電氣設各成為“薄弱環節”,這就是設置熔斷器的基本指導思想。

眾所周知,作為電氣設各的電流保護有兩種主要方式:過載延時保護和短路瞬時保護。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,過載保護和短路保護似乎只不過是電流倍數不同而已,但實際上卻有很大差異。從特性方面來看,過載需要反時限保護特性;短路則需要瞬動(有時也需要很短的延時)保護特性。從參數方面來看,過載要求熔化系數小,發熱時間常數大;短路則要求較大的限流系數,較小的發熱時間常數,較高的分斷能力和較低的過電壓。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,在電路中出現了很大的短路電流時,希望熔斷器在短路電流尚未達到其最大值之前,便迅速地將電路切斷,即所謂限流作用。但當熔體熔斷之后,通常必然會產生電弧。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,有時甚至會引起熔管爆炸,使事故擴大。另外,當電網分為數級的時候,上下級電網之間的保護動作就需要有選擇性,以免切斷過多不應當切斷的負載。

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)qr,但熔體仍處于固體狀態,并沒有開始熔化。在圖7-2中,這一階段時間以t1段表示。

熔體中的部分金屬開始從固體狀態轉變為液體狀態。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)這段時間內,熔體溫度始終保持為qr。

熔化了的金屬繼續被加熱,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,出現間隙,在間隙中產生電弧,直至該電弧被熄滅為止。這段時間在

圖7-2中以t4表示。

上述四個階段實際上可以看成兩個連續的過程,即未產生電弧前的弧前過程和已產生電弧之后的弧后過程。

弧前過程的主要特征是熔體的發熱與熔化,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。顯然,過載電流相對額定電流的倍

數越大,產生的熱量就越多,溫度上升也越迅速,弧前過程就越短暫。反之,過載電流倍數越小,弧前過程就越長。

必須指出,當過載電流不大時,熔體的熔化和蒸發情況卻與短路時有所不同。在前一種場合熔化和蒸發只發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,熔化和蒸發幾乎同時沿著整個熔體長度窄截面處發生,而且過程帶有爆炸性質。           

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蔓延、燃燒,并在電動力的作用下在介質中運動,為介質所冷卻。最后因弧隙增大以及電弧能量被吸收而無法持續燃燒,終于熄滅。這個過程的持續時間決定于熔斷器的有效熄弧能力。

保護特性曲線,熔器的保護曲線亦稱曲線,它表征的熔斷時間的,是熔斷器的主熔斷器的保護特性曲線,它的形狀如同熱繼電器的保護特性曲線,都是反時限的。這是因為熔斷器和熱繼電器一樣,都是以過載時的發熱現象作為它們動作的基礎,而在電流引起的發熱過程中,總是存在r2t為常數的規律,即熔斷時間與電流平方成反比,所以電流越大,熔斷越快。