熔断器熔断机理与故障分析

刘春雷 孙桂爱

江西工业工程职业技术学院 江西萍乡 337000

熔断器是一种广泛运用的最简单有效的保护电器，电器符号见图1，安装在单相断路器前，用作过载过流保护，以克服可能发生的断路器的不动作，保证使用安全。它一般安装于开关电路的交流电源输入端[1-2]。

1 熔断丝的保护作用

电动机的过载或频繁的启停动作瞬间会产生大幅感应电流窜入电网；或者其他大功率（如可控硅击穿、线圈短路）负载短路产生大电流。熔断器能瞬间熔断以切断交流电源，保护电路中的其他器件。所以，电动机启停动作瞬间的停机故障，应当先查电源是否被切断，如是，而外电网正常的话，当检查保险丝是否熔断。

熔体材料、形状及尺寸不同，它们的保护特性与分析能力也不同。

交流电源无输出故障现象中，熔断器本身以及使用不当也可能成为故障原因。

（1）熔体安装时受损伤——熔断器本身的质量问题

（2)熔体允许电流规格太小——熔断器规格选用不当

(3)熔体两端或接地线端接触不良，熔丝实际未断但电路不通——熔断器安装不良或其夹座的接触不良故障。

2 熔断机理

当过电流不太大时，熔丝熔断时间将增长，慢慢地熔断将会使金属蒸汽增多，保险管内呈白雾状。当瞬间过电流极大时，熔丝的熔断点呈光亮的烧结点，管壁发黑——所在电路必定存在严重短路。

因此，在开关电路失电故障中，可以根据熔断的保险管所呈现的状态情况来判断故障成因。

（1）管内呈白雾状。可能是半桥中的个别开关管不良或击穿（一般不易检查出来）造成的局部短路。

（2)管壁发黑。必定对应有高压滤波电容击穿或者整流管击穿造成的严重短路故障。

3 案例分析

某厂一台德国CWK500加工中心开机后手动托盘不能进行手动转动，其相关控制动作流程图如图2所示。

故障分析与检查：无报警显示。检查电网电源正常。更换保险丝无效。查故障记录有多次保险丝熔断记录。由于是手动操作，与PLC程序及软件无关，初步判断故障类型为机械故障和电器元器件故障。不能动，说明同正输入的指令信号与共同的励磁电路等有关，也和负输入的传动阻力与制动有关。故障大致定位为励磁回路与托盘传动轴系统。流程图中的每个环节都可能成为故障原因，最可能的故障环节为励磁回路断路[3]。

故障处理与总结： 采用观察法，查励磁回路断路器与保险丝——查电磁阀——托盘锁销。发现在励磁回路中，6A保险丝熔断，管壁发黑，表明存在严重短路故障。究其原因，查出电动机内电磁抱闸线圈匝间短路，整流管烧坏。换件，机床恢复正常使用。

为避免在这台机床上的故障重演，还必须找出历次保险丝熔断的真正原因。观察操作者动作过程为按下手动托盘松开按钮——托盘松开——转动托盘——装上工件——夹紧工件——完成其他工作后卡紧托盘按钮，从而发现前几次保险丝熔断是因为操作不当。因为全过程电动机电磁抱闸线圈一直处于通电状态，造成托盘电动机内温升过高，电磁抱闸线圈绝缘层破坏而造成匝间短路。每次保险丝熔断后未查清原因又继续使用扩大了故障（逐渐扩大了短路范围），短路电流的增大，导致电动机内整流电路中整流管烧坏[4]。

改进操作方法：每次转动托盘到位后立即卡紧托盘，切断电磁抱闸线圈电源，彻底消除故障隐患。