保險(xiǎn)絲簡(jiǎn)述：

 

1．結(jié)構(gòu)：在電路過(guò)電流保護(hù)元件中最常用的就是小型管狀保險(xiǎn)絲，它是由兩端帶有金屬聯(lián)接端子的管體和管內(nèi)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(shù)保險(xiǎn)絲的外型是圓柱形的，即所稱為管狀的；關(guān)鍵的功能是由內(nèi)部的熔體所決定的。

 

 2．功能：保險(xiǎn)絲是串聯(lián)在電路中的，一般要求其電阻要?。ü囊。?， 因此當(dāng)電路正常工作時(shí)，保險(xiǎn)絲只相當(dāng)于一根導(dǎo)線，能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)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(xiǎn)絲也能承受一 定范圍的過(guò)載；只有當(dāng)電路中出現(xiàn)較大的過(guò)載電流--故障或短路-- 時(shí)，保險(xiǎn)絲才會(huì)動(dòng)作，通過(guò)斷開電流來(lái)保護(hù)電路的安全。

 

3．原理：保險(xiǎn)絲通電時(shí)因電流轉(zhuǎn)換的熱量會(huì)使熔體的溫度上升，在負(fù)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，殼體和周圍環(huán)境所幅射，對(duì)流和傳導(dǎo)等方式散發(fā)的熱量能逐步達(dá)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(dá)到和超過(guò)熔體材料的熔點(diǎn)就會(huì)使它熔化，從而斷開電流，起到安全保護(hù)的作用。

 

保險(xiǎn)絲的分類

 

1．按使用地區(qū)分： 由于世界各國(guó)各地區(qū)工業(yè)發(fā)展的不同起點(diǎn)和經(jīng)歷，至今對(duì)小型管 狀保險(xiǎn)絲的設(shè)計(jì)和應(yīng)用還存在著很大的差異，目前被國(guó)際上比較認(rèn)可 的主要有：歐洲規(guī)格；北美規(guī)格；日本規(guī)格：另外還有其他一些規(guī)格 僅在有限范圍內(nèi)應(yīng)用。 

 

2．按熔斷特性分： 根據(jù)不同應(yīng)用要求，同一類型的保險(xiǎn)絲被設(shè)計(jì)成好多種不同的熔 斷特性，有此又可將保險(xiǎn)絲分為：快熔斷和慢熔斷兩大類，再細(xì)分還 有特快熔斷；中速熔斷和特慢熔斷等。

 

3．按分?jǐn)嗄芰Ψ郑?從保險(xiǎn)絲能夠安全分?jǐn)嗟淖畲箅娏鞯拇笮?lái)分，保險(xiǎn)絲可分為：高分?jǐn)嗪偷头謹(jǐn)鄡纱箢愐约敖橛趦烧咧g的增強(qiáng)分?jǐn)嗄芰ΡｋU(xiǎn)絲。 

 

4．按外形尺寸分： 管狀保險(xiǎn)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(jié)構(gòu)型式分： 管狀保險(xiǎn)絲的端帽和熔體的焊接連接方式有兩大類，它們是：管 內(nèi)焊接和管外焊接。 

 

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

 

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

 

保險(xiǎn)絲相關(guān)參數(shù)及術(shù)語(yǔ)

 

1、額定電流（In）

 

標(biāo)注在保險(xiǎn)絲上的額定工作電流。該數(shù)值由制造商確定，為該保險(xiǎn)絲所能載的電流。額定電流通常是標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)注在保險(xiǎn)絲上的額定電壓，表示該保險(xiǎn)絲可以被使用的最大工作電壓。通常標(biāo)準(zhǔn)額定電壓為32、63、125、250、600V。保險(xiǎn)絲是對(duì)電流的變化而不是對(duì)電壓的變化敏感。保險(xiǎn)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(xiǎn)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(xiǎn)絲兩端的電壓降

 

4、冷電阻（R）

 

保險(xiǎn)絲不工作時(shí)本身的電阻值。大部分保險(xiǎn)絲是用正溫度系數(shù)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(xiǎn)絲公稱額定電流10%的測(cè)量電流可測(cè)得冷電阻。熱電阻是根據(jù)保險(xiǎn)絲上流過(guò)的值等于公稱額定電流的電流時(shí)產(chǎn)生的。

 

5、環(huán)境溫度

 

指直接環(huán)繞保險(xiǎn)絲周圍的空氣溫度，不應(yīng)與室溫相混淆。在許多實(shí)際場(chǎng)合，保險(xiǎn)絲的溫度相當(dāng)高，例如保險(xiǎn)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、電感線圈等附近。

 

6、分?jǐn)嗄芰Γ˙reaking Capacitor）

 

也稱為致斷容量或短路額定容量。是指在規(guī)定的電壓下，保險(xiǎn)絲能安全地切斷的最大電流。當(dāng)保險(xiǎn)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(xiǎn)絲會(huì)破碎或爆炸，引起危險(xiǎn)。因此要求保險(xiǎn)絲在保護(hù)動(dòng)作后，還能夠保持完整的狀態(tài)（無(wú)爆裂、斷裂）。保險(xiǎn)絲的分?jǐn)嗄芰θQ于保險(xiǎn)絲的結(jié)構(gòu)，低分?jǐn)嗄芰ΡｋU(xiǎn)絲大部分都是玻璃殼體的，高分?jǐn)嗄芰ΡｋU(xiǎn)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（Overload and Time-Current Curves）

 

是保險(xiǎn)絲最重要的參數(shù)之一。當(dāng)流過(guò)保險(xiǎn)絲的電流超過(guò)額定電流時(shí)，保險(xiǎn)絲被熔斷，是一種過(guò)載狀態(tài)。保險(xiǎn)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—電流曲線是以平均數(shù)值為根據(jù)的。

 

時(shí)間電流特性－標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格

 

8、公稱熔化熱能I2t

 

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

 

9、 尺寸

 

除非另有規(guī)定，尺寸以毫米為單位。常用的管形保險(xiǎn)絲外觀尺寸有Φ6X30，Φ5X20，Φ3X10，Φ2X7；常用的表貼保險(xiǎn)絲外觀尺寸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(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的電流降額，按照UL標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的降額是0.75，即實(shí)際穩(wěn)態(tài)工作電流不應(yīng)超過(guò)In的75%。按照IEC標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的是1.0，即實(shí)際穩(wěn)態(tài)工作電流可以等于In。對(duì)于按照UL標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證保險(xiǎn)絲：在25℃條件下運(yùn)行，工作電流不應(yīng)超過(guò)保險(xiǎn)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(xiǎn)絲，通常不推薦在25℃環(huán)境溫度下在大于7.5A的電流下運(yùn)行。對(duì)于按照IEC標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證保險(xiǎn)絲：保險(xiǎn)絲可以在額定電流下運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。例如：額定10A保險(xiǎn)絲，可以用于10A實(shí)際工作電流。

 

對(duì)于單板的工作電流，應(yīng)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(xiǎn)絲時(shí)，就應(yīng)該以1A作為單板的工作電流。在輸入電壓范圍比較廣的應(yīng)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(hù)功能，比如－48V電源模塊一般在－35V時(shí)欠壓保護(hù)，但是有些電源模塊沒有欠壓保護(hù)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(dǎo)致輸入電流比正常情況下大3倍以上。

 

一般來(lái)說(shuō)，供應(yīng)商提供的可選電流規(guī)格少于標(biāo)準(zhǔn)推薦的檔位，建議叢供應(yīng)商現(xiàn)有的電流規(guī)格中選取，不推薦要求供應(yīng)商進(jìn)行另外的設(shè)計(jì)。

 

注意事項(xiàng)：UL列名認(rèn)證和UL認(rèn)可認(rèn)證

 

2、額定電壓

 

保險(xiǎn)絲的額定值應(yīng)等于或大于有效的電路電壓。

注意事項(xiàng)：交流和直流電壓的差別和選擇

 

3、工作環(huán)境溫度

 

保險(xiǎn)絲的電流承載能力試驗(yàn)是在25℃環(huán)境溫度下進(jìn)行的，這種試驗(yàn)受環(huán)境溫度變化的影響。環(huán)境溫度越高，保險(xiǎn)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(yùn)行將延長(zhǎng)保險(xiǎn)絲的壽命。因此選擇保險(xiǎn)絲額定電流的時(shí)候，要根據(jù)保險(xiǎn)絲實(shí)際工作環(huán)境溫度調(diào)整。

 

舉例：

 

某單板正常工作電流為1.5A，采用按照UL標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的慢熔斷保險(xiǎn)絲，在室溫下工作，則：

 

選擇保險(xiǎn)絲In=正常工作電流/認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)降額＝1.5/0.75＝2.0A（工作環(huán)境溫度25℃）

 

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

 

選擇保險(xiǎn)絲In =正常工作電流/（認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算比較

 

 

圖  環(huán)境溫度對(duì)電流承載能力影響的曲型曲線圖

 

其中：

 

曲線A：為傳統(tǒng)的慢熔斷保險(xiǎn)絲的曲線；

 

曲線B：為特快熔斷，快熔斷和螺旋繞制的保險(xiǎn)絲的曲線

 

表 常用溫度電流對(duì)照表

 

表中的數(shù)據(jù)是常用的溫度的降額（僅供參考）：

 

 

*指直接環(huán)繞保險(xiǎn)絲周圍的空氣溫度，不應(yīng)與室溫相混淆。在許多實(shí)際場(chǎng)合，保險(xiǎn)絲的溫度相當(dāng)高，例如保險(xiǎn)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、電感線圈等附近

 

4、電壓降和冷電阻

 

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

 

5、時(shí)間-電流特性曲線

 

是選擇保險(xiǎn)絲最重要的依據(jù)之一。決定了保險(xiǎn)絲能否有效的保護(hù)電路，在故障電流發(fā)生的時(shí)候，正確的熔斷。每種型號(hào)保險(xiǎn)絲的熔斷特性都有[y1] 各自的時(shí)間電流曲線。曲線的橫坐標(biāo)是電流，縱坐標(biāo)是熔斷的時(shí)間。一般在選擇的過(guò)程中，這條曲線作為參考，同時(shí)選用曲線中的關(guān)鍵點(diǎn)作為依據(jù)。關(guān)鍵點(diǎn)的選擇是按照保險(xiǎn)絲認(rèn)證類別不同而不同的，UL認(rèn)證保險(xiǎn)絲一般選擇110%In，135%In，200%In等關(guān)鍵點(diǎn)，IEC保險(xiǎn)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(xiǎn)絲時(shí)需要確定被保護(hù)故障電流能夠安全存在電路中的時(shí)間。

 

舉例：某快熔保險(xiǎn)絲按照IEC標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，額定電流5A。測(cè)得單板上出現(xiàn)某一故障時(shí)，流過(guò)保險(xiǎn)絲的故障電流是10A，即200%In。根據(jù)該保險(xiǎn)絲的時(shí)間電流特性曲線查到，在200%In的情況下，保險(xiǎn)絲可能工作30分鐘才會(huì)熔斷。這時(shí)將保險(xiǎn)絲短路，讓被測(cè)單板在此故障電流下工作30分鐘，結(jié)果出現(xiàn)了起火的情況，說(shuō)明這個(gè)保險(xiǎn)絲的選用是不合適的。在保險(xiǎn)絲的熔斷開始之前，被保護(hù)器件就出現(xiàn)了不安全的情況，沒有達(dá)到保護(hù)的目的。

 

注意事項(xiàng)：快熔、慢熔型保險(xiǎn)絲的差別和選擇

 

6、分?jǐn)嗄芰Φ燃?jí)

 

不同認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)保險(xiǎn)絲的分?jǐn)嗄芰Σ煌唧w數(shù)據(jù)參見3.6中的內(nèi)容。保險(xiǎn)絲的額定分?jǐn)嗄芰Ρ仨殱M足或超過(guò)電路中的最大故障電流。當(dāng)被保護(hù)系統(tǒng)是直接聯(lián)接到電源輸入電路和保險(xiǎn)絲被置于電源輸入部分時(shí)，一定要使用高分?jǐn)嗄芰ΡｋU(xiǎn)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?jǐn)嗄芰Φ谋ｋU(xiǎn)絲就足以勝任了。

 

7、公稱熔化熱能I2t

 

對(duì)于保險(xiǎn)絲必須承受高能電流的情況，即電流脈沖大而持續(xù)時(shí)間短，例如沖擊電流、起動(dòng)電流、涌入電流和其他類似的“脈沖”類型中的電路瞬變值，保險(xiǎn)絲應(yīng)能夠承受此類高能電流的能量，不應(yīng)發(fā)生異常斷路。保險(xiǎn)絲的公稱熔化熱能I2t的額定值是通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的，每種規(guī)格的保險(xiǎn)絲只有一個(gè)額定的公稱熔化熱能I2t。

 

在具體應(yīng)用中，例如1000次脈沖[y2] 要求保險(xiǎn)絲的額定公稱熔化熱能I2t降額38%使用，即額定I2t*38%應(yīng)大于實(shí)際使用中可能出現(xiàn)的瞬間能量（脈沖）。對(duì)于循環(huán)脈沖次數(shù)超過(guò)1000次的，按照?qǐng)D4.8-3進(jìn)一步降額計(jì)算。同時(shí)，由于同一編碼下，不同供應(yīng)商的I2t不同，因此要考慮額定I2t比較小的保險(xiǎn)絲，也能夠承受相應(yīng)的脈沖能量。

 

對(duì)于公司目前使用的緩啟動(dòng)電路，需要根據(jù)實(shí)際測(cè)試情況，確定保險(xiǎn)絲能否承受啟動(dòng)電流的沖擊。可參見本文案例中的說(shuō)明。

 

注意事項(xiàng)：沖擊電流和脈沖

 

舉例：

 

某種UL標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證保險(xiǎn)絲額定電壓125V/1.0A，負(fù)載正常工作電流為0.75A，環(huán)境溫度為25℃，快熔斷類，能承受圖4.8-1脈沖波形的100000次脈沖電流。

 

步驟一，計(jì)算脈沖I2t。

 

按照?qǐng)D4.8-2 典型脈沖波形能量計(jì)算公式選擇典型波形E。代入波形E公式并計(jì)算結(jié)果如下：

 

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

 

步驟二，計(jì)算所需保險(xiǎn)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(xiǎn)絲最小I2t=脈沖I2t/0.22=0.0512/0.22=0.2327A2Sec

 

步驟三，檢查該保險(xiǎn)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，如前所述，額定電流的降額為25%，該保險(xiǎn)絲也可適應(yīng)0.75安培的正常工作電流。

 

 

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