保險絲簡(jiǎn)述：

 

1．結構：在電路過(guò)電流保護元件中最常用的就是小型管狀保險絲，它是由兩端帶有金屬聯(lián)接端子的管體和管內的金屬熔體這兩大主要部份所組成的，其外殼部份的作用是支撐和聯(lián)接，大多數保險絲的外型是圓柱形的，即所稱(chēng)為管狀的；關(guān)鍵的功能是由內部的熔體所決定的。

 

 2．功能：保險絲是串聯(lián)在電路中的，一般要求其電阻要?。ü囊。?， 因此當電路正常工作時(shí)，保險絲只相當于一根導線(xiàn)，能夠長(cháng)時(shí)間穩定的使用；由于電源或外部干擾而發(fā)生電流波動(dòng)時(shí)，保險絲也能承受一 定范圍的過(guò)載；只有當電路中出現較大的過(guò)載電流--故障或短路-- 時(shí)，保險絲才會(huì )動(dòng)作，通過(guò)斷開(kāi)電流來(lái)保護電路的安全。

 

3．原理：保險絲通電時(shí)因電流轉換的熱量會(huì )使熔體的溫度上升，在負載正常工作電流或允許的過(guò)載電流時(shí)，電流所產(chǎn)生的熱量和通過(guò)熔體，殼體和周?chē)h(huán)境所幅射，對流和傳導等方式散發(fā)的熱量能逐步達到平衡；如果散熱速度跟不上發(fā)熱時(shí)，這些熱量就會(huì )在熔體上逐部積蓄， 使熔體溫度上升，一旦溫度達到和超過(guò)熔體材料的熔點(diǎn)就會(huì )使它熔化，從而斷開(kāi)電流，起到安全保護的作用。

 

保險絲的分類(lèi)

 

1．按使用地區分： 由于世界各國各地區工業(yè)發(fā)展的不同起點(diǎn)和經(jīng)歷，至今對小型管 狀保險絲的設計和應用還存在著(zhù)很大的差異，目前被國際上比較認可 的主要有：歐洲規格；北美規格；日本規格：另外還有其他一些規格 僅在有限范圍內應用。 

 

2．按熔斷特性分： 根據不同應用要求，同一類(lèi)型的保險絲被設計成好多種不同的熔 斷特性，有此又可將保險絲分為：快熔斷和慢熔斷兩大類(lèi)，再細分還 有特快熔斷；中速熔斷和特慢熔斷等。

 

3．按分斷能力分： 從保險絲能夠安全分斷的最大電流的大小來(lái)分，保險絲可分為：高分斷和低分斷兩大類(lèi)以及介于兩者之間的增強分斷能力保險絲。 

 

4．按外形尺寸分： 管狀保險絲的外形尺寸有很多種，比較最常用的有：Φ 6X30 （3AG）；Φ5X20；Φ4X15（2AG）；Φ3X10；Φ2X7 等 5.按結構型式分： 管狀保險絲的端帽和熔體的焊接連接方式有兩大類(lèi)，它們是：管 內焊接和管外焊接。 

 

6．按聯(lián)接方式分： 保險絲聯(lián)接到電路中去的方式兩大類(lèi)：直接焊在電路板上（稱(chēng)為 PGT 式）的和通過(guò)其他連接件聯(lián)接的。 

 

 7．其他分類(lèi)： 按應用范圍來(lái)分，管狀保險絲可分為工業(yè)電器用和家用電器用；按應用行業(yè)來(lái)分，管狀保險絲可分為儀表用，通訊用，電源用，照明 用，車(chē)用等。 按保險絲聯(lián)接在電路中的位置來(lái)分，又有初級和次級保險絲。

 

保險絲相關(guān)參數及術(shù)語(yǔ)

 

1、額定電流（In）

 

標注在保險絲上的額定工作電流。該數值由制造商確定，為該保險絲所能載的電流。額定電流通常是標準推薦的檔位，例如1，1.25，1.5，1.6，2等（單位：A）

 

2、額定電壓（Un）

 

標注在保險絲上的額定電壓，表示該保險絲可以被使用的最大工作電壓。通常標準額定電壓為32、63、125、250、600V。保險絲是對電流的變化而不是對電壓的變化敏感。保險絲在從零到其最大額定值間的任何電壓下都保持其原狀，所以保險絲可以在小于其額定電壓的任何電壓下使用。

 

3、電壓降（Ud）

 

額定電流下保險絲兩端的電壓降

 

4、冷電阻（R）

 

保險絲不工作時(shí)本身的電阻值。大部分保險絲是用正溫度系數為材料制造的，因此，會(huì )有冷電阻和熱電阻（額定電流下的電壓降），實(shí)際的工作電阻位于其間。用不大于保險絲公稱(chēng)額定電流10%的測量電流可測得冷電阻。熱電阻是根據保險絲上流過(guò)的值等于公稱(chēng)額定電流的電流時(shí)產(chǎn)生的。

 

5、環(huán)境溫度

 

指直接環(huán)繞保險絲周?chē)目諝鉁囟?，不應與室溫相混淆。在許多實(shí)際場(chǎng)合，保險絲的溫度相當高，例如保險絲安裝在封閉空間，或者安裝在其發(fā)熱元件附近，如電阻、變壓器、電感線(xiàn)圈等附近。

 

6、分斷能力（Breaking Capacitor）

 

也稱(chēng)為致斷容量或短路額定容量。是指在規定的電壓下，保險絲能安全地切斷的最大電流。當保險絲中可能通過(guò)的瞬時(shí)過(guò)載電流超過(guò)額定值時(shí)，保險絲會(huì )破碎或爆炸，引起危險。因此要求保險絲在保護動(dòng)作后，還能夠保持完整的狀態(tài)（無(wú)爆裂、斷裂）。保險絲的分斷能力取決于保險絲的結構，低分斷能力保險絲大部分都是玻璃殼體的，高分斷能力保險絲通常有陶瓷殼體，其中許多還填充有純凈顆粒狀石英材料。

 

7、 時(shí)間—電流曲線(xiàn)（Overload and Time-Current Curves）

 

是保險絲最重要的參數之一。當流過(guò)保險絲的電流超過(guò)額定電流時(shí)，保險絲被熔斷，是一種過(guò)載狀態(tài)。保險絲的時(shí)間－電流特性是過(guò)載電流和熔斷時(shí)間之間的關(guān)系。時(shí)間—電流曲線(xiàn)是以平均數值為根據的。

 

時(shí)間電流特性－標準規格

 

8、公稱(chēng)熔化熱能I2t

 

是選擇保險絲最重要的參數之一，是使保險絲斷開(kāi)所需的能量值，是保險絲本身固有的參數，以I2t表示。I2t值是保險絲本身的一個(gè)參數，其決定因素是元件材料及保險絲元件的形狀，與溫度及電壓無(wú)關(guān)。

 

9、 尺寸

 

除非另有規定，尺寸以毫米為單位。常用的管形保險絲外觀(guān)尺寸有Φ6X30，Φ5X20，Φ3X10，Φ2X7；常用的表貼保險絲外觀(guān)尺寸6.1X2.7X2.7，10.1X3.1X3.1等

 

選型要素及舉例

 

1、額定電流

 

注意不同認證標準的電流降額，按照UL標準認證的降額是0.75，即實(shí)際穩態(tài)工作電流不應超過(guò)In的75%。按照IEC標準認證的是1.0，即實(shí)際穩態(tài)工作電流可以等于In。對于按照UL標準認證保險絲：在25℃條件下運行，工作電流不應超過(guò)保險絲的額定電流的75%，以避免有害熔斷。例如，一個(gè)額定電流為10A的保險絲，通常不推薦在25℃環(huán)境溫度下在大于7.5A的電流下運行。對于按照IEC標準認證保險絲：保險絲可以在額定電流下運行，實(shí)現保護。例如：額定10A保險絲，可以用于10A實(shí)際工作電流。

 

對于單板的工作電流，應注意是允許的最低電壓下的電流。例如額定電壓是-48—60V，允許20%的波動(dòng)。如果單板在-48V時(shí)的工作電流是0.8A，由于單板的功率恒定，則在-38V的工作電壓下的工作電流大約為1A。在選擇保險絲時(shí)，就應該以1A作為單板的工作電流。在輸入電壓范圍比較廣的應用中，這一點(diǎn)要特別注意。

 

實(shí)際使用時(shí)還要考慮電源模塊是否有欠壓保護功能，比如－48V電源模塊一般在－35V時(shí)欠壓保護，但是有些電源模塊沒(méi)有欠壓保護功能，比如華電AV10系列電源模塊，實(shí)際在－12V時(shí)就可以工作了，這樣將導致輸入電流比正常情況下大3倍以上。

 

一般來(lái)說(shuō)，供應商提供的可選電流規格少于標準推薦的檔位，建議叢供應商現有的電流規格中選取，不推薦要求供應商進(jìn)行另外的設計。

 

注意事項：UL列名認證和UL認可認證

 

2、額定電壓

 

保險絲的額定值應等于或大于有效的電路電壓。

注意事項：交流和直流電壓的差別和選擇

 

3、工作環(huán)境溫度

 

保險絲的電流承載能力試驗是在25℃環(huán)境溫度下進(jìn)行的，這種試驗受環(huán)境溫度變化的影響。環(huán)境溫度越高，保險絲的工作溫度就越高，其壽命也就越短。相反，在較低的溫度下運行將延長(cháng)保險絲的壽命。因此選擇保險絲額定電流的時(shí)候，要根據保險絲實(shí)際工作環(huán)境溫度調整。

 

舉例：

 

某單板正常工作電流為1.5A，采用按照UL標準認證的慢熔斷保險絲，在室溫下工作，則：

 

選擇保險絲In=正常工作電流/認證標準降額＝1.5/0.75＝2.0A（工作環(huán)境溫度25℃）

 

若該保險絲在70℃高溫的環(huán)境溫度下工作，根據下圖中的曲線(xiàn)A（傳統的慢熔斷保險絲），表明70℃時(shí)的溫度降額為80%，在這種情況下，

 

選擇保險絲In =正常工作電流/（認證標準降額*工作溫度降額）＝1.5/（0.75*0.8）＝2.5A（工作環(huán)境溫度70℃）

 

通過(guò)以上計算比較

 

 

圖  環(huán)境溫度對電流承載能力影響的曲型曲線(xiàn)圖

 

其中：

 

曲線(xiàn)A：為傳統的慢熔斷保險絲的曲線(xiàn)；

 

曲線(xiàn)B：為特快熔斷，快熔斷和螺旋繞制的保險絲的曲線(xiàn)

 

表 常用溫度電流對照表

 

表中的數據是常用的溫度的降額（僅供參考）：

 

 

*指直接環(huán)繞保險絲周?chē)目諝鉁囟?，不應與室溫相混淆。在許多實(shí)際場(chǎng)合，保險絲的溫度相當高，例如保險絲安裝在封閉空間，或者安裝在其發(fā)熱元件附近，如電阻、變壓器、電感線(xiàn)圈等附近

 

4、電壓降和冷電阻

 

一般情況下，保險絲的電阻和額定電流成反比。選用保險絲的電阻越小越好，這樣保險絲的損耗功率也比較小。保險絲的電壓降是在直流額定電流下測試的，由于額定電流小的保險絲有比較大的電阻，因此對低壓電力的影響也比較大，在選用小規格保險絲的過(guò)程中要注意電阻的影響。

 

5、時(shí)間-電流特性曲線(xiàn)

 

是選擇保險絲最重要的依據之一。決定了保險絲能否有效的保護電路，在故障電流發(fā)生的時(shí)候，正確的熔斷。每種型號保險絲的熔斷特性都有[y1] 各自的時(shí)間電流曲線(xiàn)。曲線(xiàn)的橫坐標是電流，縱坐標是熔斷的時(shí)間。一般在選擇的過(guò)程中，這條曲線(xiàn)作為參考，同時(shí)選用曲線(xiàn)中的關(guān)鍵點(diǎn)作為依據。關(guān)鍵點(diǎn)的選擇是按照保險絲認證類(lèi)別不同而不同的，UL認證保險絲一般選擇110%In，135%In，200%In等關(guān)鍵點(diǎn)，IEC保險絲一般選擇135%In，210%In，275%In等關(guān)鍵點(diǎn)，熔斷時(shí)間和關(guān)鍵點(diǎn)的關(guān)系可以參考3.7中的介紹。在選擇保險絲時(shí)需要確定被保護故障電流能夠安全存在電路中的時(shí)間。

 

舉例：某快熔保險絲按照IEC標準認證，額定電流5A。測得單板上出現某一故障時(shí)，流過(guò)保險絲的故障電流是10A，即200%In。根據該保險絲的時(shí)間電流特性曲線(xiàn)查到，在200%In的情況下，保險絲可能工作30分鐘才會(huì )熔斷。這時(shí)將保險絲短路，讓被測單板在此故障電流下工作30分鐘，結果出現了起火的情況，說(shuō)明這個(gè)保險絲的選用是不合適的。在保險絲的熔斷開(kāi)始之前，被保護器件就出現了不安全的情況，沒(méi)有達到保護的目的。

 

注意事項：快熔、慢熔型保險絲的差別和選擇

 

6、分斷能力等級

 

不同認證標準保險絲的分斷能力不同，具體數據參見(jiàn)3.6中的內容。保險絲的額定分斷能力必須滿(mǎn)足或超過(guò)電路中的最大故障電流。當被保護系統是直接聯(lián)接到電源輸入電路和保險絲被置于電源輸入部分時(shí)，一定要使用高分斷能力保險絲。在大部分二次電路中，特別是電壓低于電源電壓時(shí)，選用低分斷能力的保險絲就足以勝任了。

 

7、公稱(chēng)熔化熱能I2t

 

對于保險絲必須承受高能電流的情況，即電流脈沖大而持續時(shí)間短，例如沖擊電流、起動(dòng)電流、涌入電流和其他類(lèi)似的“脈沖”類(lèi)型中的電路瞬變值，保險絲應能夠承受此類(lèi)高能電流的能量，不應發(fā)生異常斷路。保險絲的公稱(chēng)熔化熱能I2t的額定值是通過(guò)實(shí)驗室測定的，每種規格的保險絲只有一個(gè)額定的公稱(chēng)熔化熱能I2t。

 

在具體應用中，例如1000次脈沖[y2] 要求保險絲的額定公稱(chēng)熔化熱能I2t降額38%使用，即額定I2t*38%應大于實(shí)際使用中可能出現的瞬間能量（脈沖）。對于循環(huán)脈沖次數超過(guò)1000次的，按照圖4.8-3進(jìn)一步降額計算。同時(shí)，由于同一編碼下，不同供應商的I2t不同，因此要考慮額定I2t比較小的保險絲，也能夠承受相應的脈沖能量。

 

對于公司目前使用的緩啟動(dòng)電路，需要根據實(shí)際測試情況，確定保險絲能否承受啟動(dòng)電流的沖擊?？蓞⒁?jiàn)本文案例中的說(shuō)明。

 

注意事項：沖擊電流和脈沖

 

舉例：

 

某種UL標準認證保險絲額定電壓125V/1.0A，負載正常工作電流為0.75A，環(huán)境溫度為25℃，快熔斷類(lèi)，能承受圖4.8-1脈沖波形的100000次脈沖電流。

 

步驟一，計算脈沖I2t。

 

按照圖4.8-2 典型脈沖波形能量計算公式選擇典型波形E。代入波形E公式并計算結果如下：

 

脈沖I2t=（1/5）ip2t =（1/5）×82×0.004=0.0512A2Sec

 

步驟二，計算所需保險絲最小I2t

 

圖4.8-3給出100000次脈沖時(shí)I2t的降額為22%。

 

所需保險絲最小I2t=脈沖I2t/0.22=0.0512/0.22=0.2327A2Sec

 

步驟三，檢查該保險絲額定I2t為0.281A2Sec>0.2327A2Sec，即可以承受脈沖循環(huán)能量。同時(shí)，由于是UL標準規格，如前所述，額定電流的降額為25%，該保險絲也可適應0.75安培的正常工作電流。

 

 

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