熔斷器熔斷機理與故障分析

劉春雷 孫桂愛

江西工業(yè)工程職業(yè)技術學院 江西萍鄉(xiāng) 337000

熔斷器是一種廣泛運用的最簡單有效的保護電器，電器符號見圖1，安裝在單相斷路器前，用作過載過流保護，以克服可能發(fā)生的斷路器的不動作，保證使用安全。它一般安裝于開關電路的交流電源輸入端[1-2]。

1 熔斷絲的保護作用

電動機的過載或頻繁的啟停動作瞬間會產(chǎn)生大幅感應電流竄入電網(wǎng)；或者其他大功率（如可控硅擊穿、線圈短路）負載短路產(chǎn)生大電流。熔斷器能瞬間熔斷以切斷交流電源，保護電路中的其他器件。所以，電動機啟停動作瞬間的停機故障，應當先查電源是否被切斷，如是，而外電網(wǎng)正常的話，當檢查保險絲是否熔斷。

熔體材料、形狀及尺寸不同，它們的保護特性與分析能力也不同。

交流電源無輸出故障現(xiàn)象中，熔斷器本身以及使用不當也可能成為故障原因。

（1）熔體安裝時受損傷——熔斷器本身的質量問題

（2)熔體允許電流規(guī)格太小——熔斷器規(guī)格選用不當

(3)熔體兩端或接地線端接觸不良，熔絲實際未斷但電路不通——熔斷器安裝不良或其夾座的接觸不良故障。

2 熔斷機理

當過電流不太大時，熔絲熔斷時間將增長，慢慢地熔斷將會使金屬蒸汽增多，保險管內呈白霧狀。當瞬間過電流極大時，熔絲的熔斷點呈光亮的燒結點，管壁發(fā)黑——所在電路必定存在嚴重短路。

因此，在開關電路失電故障中，可以根據(jù)熔斷的保險管所呈現(xiàn)的狀態(tài)情況來判斷故障成因。

（1）管內呈白霧狀。可能是半橋中的個別開關管不良或擊穿（一般不易檢查出來）造成的局部短路。

（2)管壁發(fā)黑。必定對應有高壓濾波電容擊穿或者整流管擊穿造成的嚴重短路故障。

3 案例分析

某廠一臺德國CWK500加工中心開機后手動托盤不能進行手動轉動，其相關控制動作流程圖如圖2所示。

故障分析與檢查：無報警顯示。檢查電網(wǎng)電源正常。更換保險絲無效。查故障記錄有多次保險絲熔斷記錄。由于是手動操作，與PLC程序及軟件無關，初步判斷故障類型為機械故障和電器元器件故障。不能動，說明同正輸入的指令信號與共同的勵磁電路等有關，也和負輸入的傳動阻力與制動有關。故障大致定位為勵磁回路與托盤傳動軸系統(tǒng)。流程圖中的每個環(huán)節(jié)都可能成為故障原因，最可能的故障環(huán)節(jié)為勵磁回路斷路[3]。

故障處理與總結： 采用觀察法，查勵磁回路斷路器與保險絲——查電磁閥——托盤鎖銷。發(fā)現(xiàn)在勵磁回路中，6A保險絲熔斷，管壁發(fā)黑，表明存在嚴重短路故障。究其原因，查出電動機內電磁抱閘線圈匝間短路，整流管燒壞。換件，機床恢復正常使用。

為避免在這臺機床上的故障重演，還必須找出歷次保險絲熔斷的真正原因。觀察操作者動作過程為按下手動托盤松開按鈕——托盤松開——轉動托盤——裝上工件——夾緊工件——完成其他工作后卡緊托盤按鈕，從而發(fā)現(xiàn)前幾次保險絲熔斷是因為操作不當。因為全過程電動機電磁抱閘線圈一直處于通電狀態(tài)，造成托盤電動機內溫升過高，電磁抱閘線圈絕緣層破壞而造成匝間短路。每次保險絲熔斷后未查清原因又繼續(xù)使用擴大了故障（逐漸擴大了短路范圍），短路電流的增大，導致電動機內整流電路中整流管燒壞[4]。

改進操作方法：每次轉動托盤到位后立即卡緊托盤，切斷電磁抱閘線圈電源，徹底消除故障隱患。