M74HC240P熔断器的构成与工作原理，熔断器的构成，熔断器俗称保险丝,是一种仅有一次性分断功能的过流保护电器。它的原理早在1880年由爱迪生发明的用于保护白炽灯的熔断器中就得到了应用。由于熔断器的结构很简单,使用很方便,价格又最低廉,所以应用也最广泛。飞机的电路保护电器也采用熔断器。

熔断器由熔断体和熔断器座两部分组合而成。熔断体是由制成丝状、片状或其他特殊形状的熔体固定在支持件上构成的。熔体材料通常采用锡、锌、铅、锑及它们的合金,铜、银、铜合金和银合金等。近年开始采用铝作为熔体材料。熔体应耐折,与支持件的固定要牢固,能经得起飞机的振动。熔断器座用来安装熔断体,常用的有插入式、拧入式和螺栓固定式等几种安装方式。当熔断器动作后,一般情况下只需更换熔断体。

熔断器的工作原理，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,如果通过熔断器电流达到或超过了某一定值,在熔体上产生的焦耳热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各成为“薄弱环节”,这就是设置熔断器的基本指导思想。

众所周知,作为电气设各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10倍额定电流以下的电流。短路则是特大的(超过10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。

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)qr,但熔体仍处于固体状态,并没有开始熔化。在图7-2中,这一阶段时间以t1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),在莎2(见图7-2)这段时间内,熔体温度始终保持为qr。

熔化了的金属继续被加热,一直加热到它的汽化温度汐q为止,形成第二次加热阶段t3。

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7-2中以t4表示。

上述四个阶段实际上可以看成两个连续的过程,即未产生电弧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,换句话说,即熔断器在此过程中的功能在于对故障做出反应。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却与短路时有所不同。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。           

熔断器工作的物理过程,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烧,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。

保护特性曲线,熔器的保护曲线亦称曲线,它表征的熔断时间的,是熔断器的主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r2t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。