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標(biāo)題: 保險(xiǎn)絲特性及作用 [打印本頁]

作者: ipolo 時(shí)間: 2011-8-12 09:31
標(biāo)題: 保險(xiǎn)絲特性及作用
何謂保險(xiǎn)絲,其作用是什么？

保險(xiǎn)絲也被稱為熔斷器，IEC127標(biāo)準(zhǔn)將它定義為"熔斷體（fuse-link)"。它是一種安裝在電路中，保證電路安全運(yùn)行的電器元件。熔斷器的作用是：當(dāng)電路發(fā)生故障或異常時(shí)，伴隨著電流不斷升高，并且升高的電流有可能損壞電路中的某些重要器件或貴重器件，也有可能燒毀電路甚至造成火災(zāi)。若電路中正確地安置了熔斷器，那么，熔斷器就會在電流異常升高到一定的高度和一定的時(shí)候，自身熔斷切斷電流，從而起到保護(hù)電路安全運(yùn)行的作用。最早的熔斷器于一百多年前由愛迪生發(fā)明，由于當(dāng)時(shí)的工業(yè)技術(shù)不發(fā)達(dá)白熾燈很貴重，所以，最初是將它用來保護(hù)價(jià)格昂貴的白熾燈的。

保險(xiǎn)絲的工作原理是怎樣的？

我們都知道，當(dāng)電流流過導(dǎo)體時(shí)，因?qū)w存在一定的電阻，所以導(dǎo)體將會發(fā)熱。且發(fā)熱量遵循著這個(gè)公式：Q=0.24I2RT；其中Q是發(fā)熱量，0.24是一個(gè)常數(shù)，I是流過導(dǎo)體的電流，R是導(dǎo)體的電阻，T是電流流過導(dǎo)體的時(shí)間；依此公式我們不難看出熔斷器的簡單的工作原理了。

當(dāng)制作熔斷器的材料及其形狀確定了，其電阻R就相對確定了（若不考慮它的電阻溫度系數(shù)）。當(dāng)電流流過它時(shí)，它就會發(fā)熱，隨著時(shí)間的增加其發(fā)熱量也在增加。電流與電阻的大小確定了產(chǎn)生熱量的速度，熔斷器的構(gòu)造與其安裝的狀況確定了熱量耗散的速度，若產(chǎn)生熱量的速度小于熱量耗散的速度時(shí)，熔斷器是不會熔斷的。若產(chǎn)生熱量的速度等于熱量耗散的速度時(shí)，在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)它也不會熔斷。若產(chǎn)生熱量的速度大于熱量耗散的速度時(shí)，那么產(chǎn)生的熱量就會越來越多。又因?yàn)樗幸欢ū葻峒百|(zhì)量，其熱量的增加就表現(xiàn)在溫度的升高上，當(dāng)溫度升高到熔斷器的熔點(diǎn)以上時(shí)熔斷器就發(fā)生了熔斷。這就是熔斷器的工作原理。們從這個(gè)原理中應(yīng)該知道，您在設(shè)計(jì)制造熔斷器時(shí)必須認(rèn)真地研究您所選材料的物理特性，并確保它們有一致幾何尺寸。因?yàn)檫@些因素對熔斷器能否正常工作起了致關(guān)重要的作用。同樣，您在使用它的時(shí)候，一定要正確地安裝它。

熔斷器的構(gòu)造如何？各有什么功效？又有什么要求？

一般熔斷器由三個(gè)部分組成：一是熔體部分，它是熔斷器的核心，熔斷時(shí)起到切斷電流的作用，同一類、同一規(guī)格熔斷器的熔體，材質(zhì)要相同、幾何尺寸要相同、電阻值盡可能地小且要一致，最重要的是熔斷特性要一致；二是電極部分，通常有兩個(gè)，它是熔體與電路聯(lián)接的重要部件，它必須有良好的導(dǎo)電性，不應(yīng)產(chǎn)生明顯的安裝接觸電阻；三是支架部分，熔斷器的熔體一般都纖細(xì)柔軟的，支架的作用就是將熔體固定并使三個(gè)部分成為剛性的整體便于安裝、使用，它必須有良好的機(jī)械強(qiáng)度、絕緣性、耐熱性和阻燃性，在使用中不應(yīng)產(chǎn)生斷裂、變形、燃燒及短路等現(xiàn)象；

電力電路及大功率設(shè)備所使用的熔斷器，不僅有一般熔斷器的三個(gè)部分，而且還有滅弧裝置，因?yàn)檫@類熔斷器所保護(hù)的電路不僅工作電流較大，而且當(dāng)熔體發(fā)生熔斷時(shí)其兩端的電壓也很高，往往會出現(xiàn)熔體已熔化（熔斷）甚至已汽化，但是電流并沒有切斷，其原因就是在熔斷的一瞬間在電壓及電流的作用下，熔斷器的兩電極之間發(fā)生拉弧現(xiàn)象。這個(gè)滅弧裝置必須有很強(qiáng)的絕緣性與很好的導(dǎo)熱性，且呈負(fù)電性。石英砂就是常用的滅弧材料。

另外，還有一些熔斷器有熔斷指示裝置，它的作用就是當(dāng)熔斷器動作（熔斷）后其本身發(fā)生一定的外觀變化，易于被維修人員發(fā)現(xiàn)，例如：發(fā)光、變色、彈出固體指示器等。

保險(xiǎn)絲有哪些種類？

按保護(hù)形式分，可分為：過電流保護(hù)與過熱保護(hù)。用于過電流保護(hù)的熔斷器就是平常說的熔斷器（也叫限流熔斷器）。用于過熱保護(hù)的熔斷器一般被稱為"溫度熔斷器"。溫度熔斷器又分為低熔點(diǎn)合金形與感溫觸發(fā)形還有記憶合金形等等（溫度熔斷器是防止發(fā)熱電器或易發(fā)熱電器溫度過高而進(jìn)行保護(hù)的，例如：電吹風(fēng)、電熨斗、電飯鍋、電爐、變壓器、電動機(jī)等等；它響應(yīng)于用電電器溫升的升高，不會理會電路的工作電流大小。其工作原理不同于"限流熔斷器"）。

按使用范圍分，可分為：電力熔斷器、機(jī)床熔斷器、電器儀表熔斷器（電子熔斷器）、汽車熔斷器。

按體積分，可分為：大型、中型、小型及微型。

按額定電壓分，可分為：高壓熔斷器、低壓熔斷器和安全電壓熔斷器。

按分?jǐn)嗄芰Ψ郑煞譃椋焊摺⒌头謹(jǐn)嗄芰θ蹟嗥鳌?

按形狀分，可分為：平頭管狀熔斷器（又可分為內(nèi)焊熔斷器與外焊熔斷器）、尖頭管狀熔斷器。

按熔斷速度分，可分為：特慢速熔斷器（一般用TT表示）、慢速熔斷器（一般用T表示）、中速熔斷器（一般用M表示）、快速熔斷器（一般用F表示）、特快速熔斷器（一般用FF表示）。

按標(biāo)準(zhǔn)分，可分為：歐規(guī)熔斷器、美規(guī)熔斷器、日規(guī)熔斷器。

慢速熔斷器是怎樣一回事？

慢速保險(xiǎn)絲也叫延時(shí)熔斷器，它的延時(shí)特性表現(xiàn)在電路出現(xiàn)非故障脈沖電流時(shí)保持完好而能對長時(shí)間的過載提供保護(hù)。有些電路在開關(guān)瞬間的電流大于幾倍正常工作電流，盡管這種電流峰值很高，但是它出現(xiàn)的時(shí)間很短，我們稱它為脈沖電流也有稱它為沖擊電流或叫它為浪涌電流。普通的熔斷器是承受不了這種電流的，這樣的電路中若使用的是普通熔斷器恐怕就無法正常開機(jī)了，若使用更大規(guī)格的熔斷器，那么當(dāng)電路過載時(shí)又得不到保護(hù)。延時(shí)熔斷器的熔體經(jīng)特殊加工而成，它具有吸收能量的作用，調(diào)整能量吸收量就能使它即可以抗住沖擊電流又能對過載提供保護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)對延時(shí)特性都有規(guī)定，若標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定特性無法滿足您的要求，您可以與制造商聯(lián)系以得到解決。

保險(xiǎn)絲的額定電流是否就是使保險(xiǎn)絲熔斷的電流？

不是。應(yīng)該僅將它看成是一種規(guī)格的標(biāo)稱，而流過熔斷器的電流大到何種地步、何時(shí)熔斷這在熔斷器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中對它有詳細(xì)的規(guī)定，又因標(biāo)準(zhǔn)的不同而規(guī)定有所不同。熔斷器有一個(gè)"熔斷系數(shù)"其值大于"1"（一般在1.1至1.5之間），它是"常規(guī)不熔斷電流"與"額定電流"的比值。由此可以看出，即使流過熔斷器的電流大于它的額定電流而未超過常規(guī)不熔斷電流，熔斷器也不應(yīng)該發(fā)生熔斷現(xiàn)象。

如何理解熔斷器的額定電壓？

熔斷器熔斷與否取決于流過它的電流的大小，與電路的工作電壓無關(guān)。熔斷器的額定電壓是從安全使用熔斷器角度提出的，它是熔斷器處于安全工作狀態(tài)所安置的電路的最高工作電壓。這說明熔斷器只能安置在工作電壓小于等于熔斷器額定電壓的電路中。只有這樣熔斷器才能安全有效地工作，否則，在熔斷器熔斷時(shí)將會出現(xiàn)持續(xù)飛弧和被電壓擊穿而危害電路的現(xiàn)象。

熔斷器的電壓降說明了什么？

熔斷器的電壓降是熔斷器在額定電流條件下，其兩端的電壓降。它反映了熔斷器的內(nèi)阻，其值不應(yīng)過大。若將內(nèi)阻（電壓降）過大的熔斷器安裝在電路中，它將影響電路的系統(tǒng)參數(shù)，使得電路不能正常工作。標(biāo)準(zhǔn)對電壓降不僅有其值的上限規(guī)定，而且對其一致性也作了規(guī)定。

研究熔斷器溫升有何意義？

熔斷器的溫升是指熔斷器中流過1.1倍（110%）額定電流時(shí)，熔斷器的溫度上升值，即實(shí)測溫度減去環(huán)境溫度的值。UL標(biāo)準(zhǔn)將其上限規(guī)定在75Co。因?yàn)槿蹟嗥鞯娜垠w對溫度較為敏感，在一定高的溫度長時(shí)間的作用下，它的熔點(diǎn)及阻抗將發(fā)生變化，這種變化會影響熔斷器的準(zhǔn)確性。這就是通常說的熔斷器老化。老化的熔斷器使用于電路中是非常危險(xiǎn)的，所以，我們在制作和使用熔斷器時(shí)都應(yīng)該注重熔斷器的溫升。同理，我們也應(yīng)該注意到，即使經(jīng)過長時(shí)間使用的熔斷器未發(fā)生熔斷，它也有可能已經(jīng)老化了，此時(shí)最好進(jìn)行更換。

保熔斷器的分?jǐn)嗄芰κ鞘裁匆馑迹?

當(dāng)介于常規(guī)不熔斷電流與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的額定分?jǐn)嗄芰Γǖ碾娏鳎┲g的電流作用于熔斷器時(shí)，熔斷器應(yīng)能滿意地動作，而且不會危及周圍環(huán)境。熔斷器被安置的電路的預(yù)期故障電流必須小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的額定分?jǐn)嗄芰﹄娏鳎駝t，當(dāng)故障發(fā)生熔斷器熔斷時(shí)會出現(xiàn)持續(xù)飛弧、引燃、熔斷器燒毀、連同接觸件一起熔融、熔斷器標(biāo)記無法辨認(rèn)等現(xiàn)象。當(dāng)然，劣質(zhì)熔斷器的分?jǐn)嗄芰︖_(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，使用時(shí)同樣會發(fā)生上述的危害。

如何選擇熔斷器

在很多電子設(shè)備中，都離不開熔斷器（FUSE）。自從十九世紀(jì)九十年代愛迪生發(fā)明了把細(xì)導(dǎo)線封閉在臺燈座里的第一個(gè)插塞式熔斷器之后，熔斷器的種類越來越多，應(yīng)用越來越廣。這里介紹一些保熔斷器參數(shù)、選擇及應(yīng)用常識。

熔斷器的各項(xiàng)額定值及其性能指標(biāo)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件及驗(yàn)收規(guī)范測定的。國際上有多家權(quán)威的測試和鑒定機(jī)構(gòu)，如美國的保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)公司的UL認(rèn)證，加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會的CSA認(rèn)證、日本國際與貿(mào)易工業(yè)部的MTTI認(rèn)證和國際電氣技術(shù)委員會的ICE認(rèn)證。

熔斷器的選擇涉及下列因素：

1. 正常工作電流。

2.施加在熔斷器上的外加電壓。

3.要求熔斷器斷開的不正常電流。

4.允許不正常電流存在的最短和最長時(shí)間。

5.熔斷器的環(huán)境溫度。

6.脈沖、沖擊電流、浪涌電流、啟動電流和電路瞬變值。

7.是否有超出熔斷器規(guī)范的特殊要求。

8.安裝結(jié)構(gòu)的尺寸限制。

9.要求的認(rèn)證機(jī)構(gòu)。

10.熔斷器座件：熔斷器夾、安裝盒、面板安裝等。

下面把熔斷器選型中常見的參數(shù)和術(shù)語作一些說明。

正常工作電流：在25℃條件下運(yùn)行，熔斷器的電流額定值通常要減少25%以避免有害熔斷。大多數(shù)傳統(tǒng)的熔斷器其采用的材料具有較低的熔化溫度。因此，該種熔斷器對環(huán)境溫度的變化比較敏感。例如一個(gè)電流額定值為10A的熔斷器通常不能在25℃環(huán)境溫度下大于7.5A的電流運(yùn)行。

電壓額定值：熔斷器的電壓額定值必須等于或大于有效的電路電壓。一般標(biāo)準(zhǔn)電壓額定值系列為32V、125V、250V、600V。

電阻：熔斷器的電阻在整個(gè)電路中并不十分重要。但對于安培數(shù)小于1的熔斷器的電阻會有幾個(gè)歐姆，所以在低電壓電路中采用保險(xiǎn)絲時(shí)應(yīng)考慮這個(gè)問題。大部分的熔斷器是用正溫度系數(shù)材料制成，所以也有冷電阻和熱電阻之分。

環(huán)境溫度：熔斷器的電流承載能力，其實(shí)驗(yàn)是在環(huán)境溫度為25℃情況下進(jìn)行的，這種實(shí)驗(yàn)受環(huán)境溫度變化的影響。環(huán)境溫度越高，熔斷器的工作溫度就越高，其熔斷器的電流承載能力就越低，壽命也就越短。相反，在較低的溫度下允許會延長熔斷器的壽命。

熔斷額定容量：也稱為致斷容量。熔斷額定容量是熔斷器在額定電壓下能夠確實(shí)熔斷的最大許可電流。短路時(shí)，熔斷器中會多次通過比正常工作電流大的瞬間過載電流。安全運(yùn)行時(shí)要求熔斷器保持完整的狀態(tài)（無爆裂或斷裂）。

熔斷器性能：熔斷器的性能是指熔斷器對各種電流負(fù)荷做出反應(yīng)的迅速程度。熔斷器按性能常分為正常響應(yīng)、延時(shí)斷開、快動作和電流限制四種類型。

有害斷路：常常是由于對所設(shè)計(jì)的電路分析不完整造成的。在前面所列出的熔斷器選擇所涉及的所有因素中，必須特別注意正常工作電流、環(huán)境溫度和過載量。在使用時(shí)，不能只根據(jù)正常工作電流和環(huán)境溫度來選擇熔斷器，還要注意其他使用條件。例如，造成常規(guī)電源有害斷路的一種常見原因就是沒有充分考慮熔斷器的公稱熔化熱能的額定值，它也必須滿足由電源平滑濾波的輸入電容器產(chǎn)生的浪涌電流對熔斷器提出的要求。如果要熔斷器安全可靠工作，那么要選用熔斷器的熔化熱能不大于該熔斷器公稱溶化熱能額定值的20%。

公稱溶化熱能：就是指熔化溶斷部件所需的能量，用I2t表示，讀為“安培平方秒”。一般在權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu)，都要進(jìn)行熔化熱能測試：給熔斷器施加一個(gè)電流增量并測量融化發(fā)生的時(shí)間，如果在約0.008秒或更長的時(shí)間內(nèi)不發(fā)生融化，那么就增加脈沖電流的強(qiáng)度。重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)直到熔斷器的熔斷時(shí)間在0.008秒以內(nèi)。這一測試的目的是確保所產(chǎn)生的熱能沒有足夠的時(shí)間從熔斷器部件通過熱傳導(dǎo)跑掉，也就是說，全部熱能用于溶斷熔斷器。

因此，選用熔斷器時(shí)，除了考慮前面所說的正常工作電流、減少額定值、環(huán)境溫度外，還要考慮I2t值。另外還要注意：由于大多數(shù)熔斷器有焊接接頭，因此在焊接這些熔斷器時(shí)要特別小心。因?yàn)楹附訜崃窟^多會使保險(xiǎn)絲內(nèi)的焊料回流而改變它的額定值。熔斷器類似于半導(dǎo)體的熱敏元件，因此，在焊接熔斷器時(shí)最好采用吸熱裝置。

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