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低压保护电器主要用于对电路和设备进行保护等方面。电路中常见的故障如过载和短路，如不及时地切断，就会烧毁设备和电路，造成很大的损失。因此，电路中必须安装低压保护电器。常用的低压保护电器有熔断器、热继电器和低压断路器（自动空气开关）。
1．熔断器的工作原理和保护特性
熔断器是一种结构简单、使用方便、价格低廉的保护电器，广泛用于供电电路和电气设备的短路保护。熔断器由熔体和安装熔体的熔断管等部分组成。熔体是熔断器的核心，通常用低熔点的铅锡合金、锌、铜、银的丝状或片状材料制成，新型的熔体通常设计成灭弧栅状和具有变截面片状结构。当通过熔断器的电流超过一定数值并经过一定的时间后，电流在熔体上产生的热量使熔体某处熔化而分断电路，从而保护了电路和设备。熔体的外形如图2-26所示。
图2-26 熔体（保险丝）的外形
熔断器熔体熔断的电流值与熔断时间的关系称为熔断器的保护特性曲线，也称为熔断器的安-秒（ I - t ）特性，如图2-27所示。由特性曲线可以看出，流过熔体的电流越大，熔断所需的时间越短。熔体的额定电流 I fN 是熔体长期工作而不致熔断的电流。
图2-27 熔断器的安-秒（ I - t ）特性
2．常用熔断器的种类及技术数据
熔断器按其结构形式分为插入式、螺旋式、有填料密封管式、无填料密封管式等，品种规格很多。在电气控制系统中经常选用螺旋式熔断器，它有明显的分断指示不用任何工具就可取下或更换熔体等优点。
熔断器的主要技术参数有以下几种：
（1）额定电压。指熔断器长期工作时和分断后能够承受的电压，其值一般等于或大于电气设备的额定电压。
（2）额定电流。指熔断器长期工作时，设备部件温升不超过规定值时所能承受的电流。厂家为了减少熔断管额定电流的规格，熔断管的额定电流等级比较少，而熔体的额定电流等级比较多，也即在一个额定电流等级的熔管内可以分几个额定电流等级的熔体，但熔体的额定电流最大不能超过熔断管的额定电流。
（3）极限分断能力。是指熔断器在规定的额定电压和功率因素（或时间常数）的条件下，能分断的最大电流值，在电路中出现的最大电流值一般指短路电流值。因此，极限分断能力也反映了熔断器分断短路电流的能力。
熔断器的图形和文字符号如图2-28所示。
图2-28 熔断器的图形和文字符号
3．熔断器的选择
熔断器的选择主要包括熔断器类型、额定电压、熔断器额定电流和熔体额定电流的确定。熔断器的类型主要由电控系统整体设计确定，熔断器的额定电压应大于或等于实际电路的工作电压；熔断器额定电流应大于等于所装熔体的额定电流。
确定熔体电流是选择熔断器的主要任务，具体来说有下列几条原则：
（1）对于照明电路或电阻炉等电阻性负载，熔体的额定电流应大于或等于电路的工作电流，即
式中， I fN 为熔体的额定电流； I 为电路的工作电流。
（2）保护一台异步电动机时，要考虑电动机冲击电流的影响，熔体的额定电流按下式计算：
式中， I N 为电动机的额定电流。
（3）保护多台异步电动机时，若各台电动机不同时启动，则应按下式计算：
式中， I Nmax 为容量最大的一台电动机的额定电流；∑ I N 为其余电动机额定电流的总和。
（4）为防止发生越级熔断，上、下级（供电干、支线）熔断器间应有良好的协调配合，为此，应使上一级（供电干线）熔断器的熔体额定电流比下一级（供电支线）大1～2个级差。
电动机在实际运行中，常常遇到过载的情况。若过载时间长，过载电流大，电动机绕组的温升就会超过允许值，使电动机绕组绝缘老化，缩短电动机的使用寿命，严重时甚至会使电动机绕组烧坏，这种过载是电动机不能承受的。
热继电器就是利用电流的热效应原理，在出现电动机不能承受的过载情况时切断电动机电路，为电动机提供过载保护的电器。热继电器可以根据过载电流的大小自动调整动作时间，具有反时限保护特性，当电动机的工作电流为额定电流时，热继电器应长期不动作。
1.热继电器的结构及工作原理
热继电器主要由热元件、双金属片和触点三部分组成。双金属片是热继电器的感测元件，由两种线膨胀系数不同的金属片用机械碾压而成。线膨胀系数大的称为主动层，小的称为被动层。在加热以前，两金属片长度基本一致。当串联在电动机定子电路中的热元件有电流通过时，热元件产生的热量使两金属片伸长。由于线膨胀系数不同，并且它们紧密结合在一起，所以双金属片就会发生弯曲。电动机正常运行时，双金属片的弯曲程度不足以使热继电器动作，当电动机过载时，热元件中电流增大，加上时间效应。因此，双金属片接受的热量就会大大增加，从而使弯曲程度加大，最终使双金属片推动导板使热继电器的触点动作，切断电动机的控制电路。热继电器工作原理如图2-29（a）所示，外形如图2-29（b）所示。
图2-29 热继电器工作原理和外形
1—热元件；2—双金属片；3—导板；4—触点
2.热继电器的型号及选用
我国目前生产的热继电器主要有JR0、JR5、JR10、JR14、JR15、JR16等系列。按热元件的数量分为两相结构和三相结构。三相结构中有三相带断相保护和不带断相保护装置两种。
热继电器的图形符号及文字符号如图2-30所示。
图2-30 热继电器的图形及文字符号
选择热继电器的原则如下：根据电动机的额定电流确定热继电器的型号及热元件的额定电流等级，对采用星形接法的电动机及电源对称性较好的场合，可选用两相结构的热继电器；对采用三角形接法的电动机或电源对称性不够好的场合，应选用三相结构或三相结构带断相保护的热继电器。热继电器热元件的额定电流原则上按被控电动机的额定电流选取，即热元件额定电流应接近或略大于电动机的额定电流。
低压断路器又称为自动空气开关，它可用来分配电能，不频繁启动异步电动机，对电源电路及电动机等实行保护。当发生严重的过载或短路及欠电压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式断路器与过流、欠压、热继电器等的组合，而且在分断故障电流后一般不需要更换零部件，因而获得了广泛的应用。
1.低压断路器的结构及工作原理
低压断路器的结构及工作原理如图2-31所示，主要由触点、灭弧系统、各种脱扣和操作结构等组成。
图2-31 低压断路器的结构及工作原理
1—热脱扣器整定电流；2—手动脱扣按钮；3—脱扣弹簧；4—手动合闸机构；5—合闸联杠；6—热脱扣器；7—脱扣锁钩；
8—电磁脱扣器；9—脱扣联杠；10，11—动/静触点；12，13—弹簧；14—发热元件；15—电磁脱扣弹簧；16—调节旋钮
手动合闸后，动/静触点闭合，脱扣联杠9被脱扣锁钩7的锁钩钩住，它又将合闸联杠5钩住，将触点保持在闭合状态。
发热元件14与主电路串联，有电流流过时产生热量使热脱扣器6的下端向左弯曲，发生过载时，热脱扣器6弯曲到将脱扣锁钩7推离开脱扣联杠9，从而松开合闸联杠5，动/静触点10、11受脱扣弹簧3的作用而迅速分开。
电磁脱扣器8有一个匝数很少的线圈与主电路串联。当发生短路时，它使铁芯脱扣器上部的吸力大于弹簧的反力，脱扣锁钩7向左转动，最后也使触点断开。
如果要求手动脱扣时，按下按钮2就可使触点断开。
脱扣器可以对脱扣电流进行整定，只要改变热脱扣器整定按钮1使热脱扣器达到所需要的弯曲程度，调节电磁脱扣器8的调节旋钮16可以调节铁芯机构的气隙大小。热脱扣器6和电磁脱扣器8互相配合，热脱扣器6担负主电路的过载保护，电磁脱扣器8担负短路故障保护。当低压断路器由于过载而断开后，应等待2～3min才能重新合闸，以使热脱扣器6回复原位。
低压断路器的主要触点由耐压电弧合金（如银钨合金）制成，采用灭弧栅片加陶瓷罩来灭弧。
低压断路器的图形和文字符号如图2-32（a）所示，某型号低压断路器的外形如图2-32（b）所示。
图2-32 低压断路器的图形、文字符号和外形
2.低压断路器的主要参数
（1）额定电压：断路器在长期工作时的允许电压。通常，它等于或大于电路的额定电压。
（2）额定电流：断路器在长期工作时的允许持续电流。
（3）通断能力：断路器在规定的电压、频率以及规定的电路参数（交流电路的电路参数为功率因素，直流电路的电路参数为时间常数）下，所能接通和分断的断路电流值。
（4）分断时间：断路器切断故障电流所需的时间。
3.低压断路器的选择
（1）低压断路器的额定电流和额定电压应大于或等于电路、设备的正常工作电压和工作电流。
（2）低压断路器的极限通断能力应大于或等于电路最大短路电流。
（3）欠电压脱扣器的额定电压等于电路的额定电压。
（4）过电流脱扣器的额定电流大于或等于电路的最大负载电流。
使用低压断路器实现短路保护比选用熔断器优越，因为当三相电路短路时，很可能只有一相的熔断器熔断，造成单相运行。对于低压断路器来说，只要造成短路都会使开关跳闸，将三相同时切断。另外，它还有其他自动保护作用。但它结构复杂，操作频率低，价格较高，因此，适用于要求较高的场合，如电源总配电盘。