保險絲特性及作用

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何謂保險絲,其作用是什么？

保險絲也被稱為熔斷器，IEC127標準將它定義為"熔斷體（fuse-link)"。它是一種安裝在電路中，保證電路安全運行的電器元件。熔斷器的作用是：當電路發生故障或異常時，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。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候，自身熔斷切斷電流，從而起到保護電路安全運行的作用。最早的熔斷器于一百多年前由愛迪生發明，由于當時的工業技術不發達白熾燈很貴重，所以，最初是將它用來保護價格昂貴的白熾燈的。

保險絲的工作原理是怎樣的？

我們都知道，當電流流過導體時，因導體存在一定的電阻，所以導體將會發熱。且發熱量遵循著這個公式：Q=0.24I2RT；其中Q是發熱量，0.24是一個常數，I是流過導體的電流，R是導體的電阻，T是電流流過導體的時間；依此公式我們不難看出熔斷器的簡單的工作原理了。

當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）。當電流流過它時，它就會發熱，隨著時間的增加其發熱量也在增加。電流與電阻的大小確定了產生熱量的速度，熔斷器的構造與其安裝的狀況確定了熱量耗散的速度，若產生熱量的速度小于熱量耗散的速度時，熔斷器是不會熔斷的。若產生熱量的速度等于熱量耗散的速度時，在相當長的時間內它也不會熔斷。若產生熱量的速度大于熱量耗散的速度時，那么產生的熱量就會越來越多。又因為它有一定比熱及質量，其熱量的增加就表現在溫度的升高上，當溫度升高到熔斷器的熔點以上時熔斷器就發生了熔斷。這就是熔斷器的工作原理。們從這個原理中應該知道，您在設計制造熔斷器時必須認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。因為這些因素對熔斷器能否正常工作起了致關重要的作用。同樣，您在使用它的時候，一定要正確地安裝它。

熔斷器的構造如何？各有什么功效？又有什么要求？

一般熔斷器由三個部分組成：一是熔體部分，它是熔斷器的核心，熔斷時起到切斷電流的作用，同一類、同一規格熔斷器的熔體，材質要相同、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，它是熔體與電路聯接的重要部件，它必須有良好的導電性，不應產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柔軟的，支架的作用就是將熔體固定并使三個部分成為剛性的整體便于安裝、使用，它必須有良好的機械強度、絕緣性、耐熱性和阻燃性，在使用中不應產生斷裂、變形、燃燒及短路等現象；

電力電路及大功率設備所使用的熔斷器，不僅有一般熔斷器的三個部分，而且還有滅弧裝置，因為這類熔斷器所保護的電路不僅工作電流較大，而且當熔體發生熔斷時其兩端的電壓也很高，往往會出現熔體已熔化（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生拉弧現象。這個滅弧裝置必須有很強的絕緣性與很好的導熱性，且呈負電性。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，它的作用就是當熔斷器動作（熔斷）后其本身發生一定的外觀變化，易于被維修人員發現，例如：發光、變色、彈出固體指示器等。

保險絲有哪些種類？

按保護形式分，可分為：過電流保護與過熱保護。用于過電流保護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合金形與感溫觸發形還有記憶合金形等等（溫度熔斷器是防止發熱電器或易發熱電器溫度過高而進行保護的，例如：電吹風、電熨斗、電飯鍋、電爐、變壓器、電動機等等；它響應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。

按分斷能力分，可分為：高、低分斷能力熔斷器。

按形狀分，可分為：平頭管狀熔斷器（又可分為內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）。

按標準分，可分為：歐規熔斷器、美規熔斷器、日規熔斷器。

慢速熔斷器是怎樣一回事？

慢速保險絲也叫延時熔斷器，它的延時特性表現在電路出現非故障脈沖電流時保持完好而能對長時間的過載提供保護。有些電路在開關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，但是它出現的時間很短，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了，若使用更大規格的熔斷器，那么當電路過載時又得不到保護。延時熔斷器的熔體經特殊加工而成，它具有吸收能量的作用，調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。標準對延時特性都有規定，若標準的規定特性無法滿足您的要求，您可以與制造商聯系以得到解決。

保險絲的額定電流是否就是使保險絲熔斷的電流？

不是。應該僅將它看成是一種規格的標稱，而流過熔斷器的電流大到何種地步、何時熔斷這在熔斷器產品標準中對它有詳細的規定，又因標準的不同而規定有所不同。熔斷器有一個"熔斷系數"其值大于"1"（一般在1.1至1.5之間），它是"常規不熔斷電流"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不熔斷電流，熔斷器也不應該發生熔斷現象。

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。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，在熔斷器熔斷時將會出現持續飛弧和被電壓擊穿而危害電路的現象。

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阻，其值不應過大。若將內阻（電壓降）過大的熔斷器安裝在電路中，它將影響電路的系統參數，使得電路不能正常工作。標準對電壓降不僅有其值的上限規定，而且對其一致性也作了規定。

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，熔斷器的溫度上升值，即實測溫度減去環境溫度的值。UL標準將其上限規定在75Co。因為熔斷器的熔體對溫度較為敏感，在一定高的溫度長時間的作用下，它的熔點及阻抗將發生變化，這種變化會影響熔斷器的準確性。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的，所以，我們在制作和使用熔斷器時都應該注重熔斷器的溫升。同理，我們也應該注意到，即使經過長時間使用的熔斷器未發生熔斷，它也有可能已經老化了，此時最好進行更換。

保熔斷器的分斷能力是什么意思？

當介于常規不熔斷電流與相關標準規定的額定分斷能力（的電流）之間的電流作用于熔斷器時，熔斷器應能滿意地動作，而且不會危及周圍環境。熔斷器被安置的電路的預期故障電流必須小于標準規定的額定分斷能力電流，否則，當故障發生熔斷器熔斷時會出現持續飛弧、引燃、熔斷器燒毀、連同接觸件一起熔融、熔斷器標記無法辨認等現象。當然，劣質熔斷器的分斷能力達不到標準規定的要求，使用時同樣會發生上述的危害。

如何選擇熔斷器

在很多電子設備中，都離不開熔斷器（FUSE）。自從十九世紀九十年代愛迪生發明了把細導線封閉在臺燈座里的第一個插塞式熔斷器之后，熔斷器的種類越來越多，應用越來越廣。這里介紹一些保熔斷器參數、選擇及應用常識。

熔斷器的各項額定值及其性能指標是根據實驗室條件及驗收規范測定的。國際上有多家權威的測試和鑒定機構，如美國的保險商實驗公司的UL認證，加拿大標準協會的CSA認證、日本國際與貿易工業部的MTTI認證和國際電氣技術委員會的ICE認證。

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間。

5.熔斷器的環境溫度。

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范的特殊要求。

8.安裝結構的尺寸限制。

9.要求的認證機構。

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和術語作一些說明。

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

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。一般標準電壓額定值系列為32V、125V、250V、600V。

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

環境溫度：熔斷器的電流承載能力，其實驗是在環境溫度為25℃情況下進行的，這種實驗受環境溫度變化的影響。環境溫度越高，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熔斷的最大許可電流。短路時，熔斷器中會多次通過比正常工作電流大的瞬間過載電流。安全運行時要求熔斷器保持完整的狀態（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荷做出反應的迅速程度。熔斷器按性能常分為正常響應、延時斷開、快動作和電流限制四種類型。

有害斷路：常常是由于對所設計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、環境溫度和過載量。在使用時，不能只根據正常工作電流和環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”。一般在權威認證機構，都要進行熔化熱能測試：給熔斷器施加一個電流增量并測量融化發生的時間，如果在約0.008秒或更長的時間內不發生融化，那么就增加脈沖電流的強度。重復進行實驗直到熔斷器的熔斷時間在0.008秒以內。這一測試的目的是確保所產生的熱能沒有足夠的時間從熔斷器部件通過熱傳導跑掉，也就是說，全部熱能用于溶斷熔斷器。

因此，選用熔斷器時，除了考慮前面所說的正常工作電流、減少額定值、環境溫度外，還要考慮I2t值。另外還要注意：由于大多數熔斷器有焊接接頭，因此在焊接這些熔斷器時要特別小心。因為焊接熱量過多會使保險絲內的焊料回流而改變它的額定值。熔斷器類似于半導體的熱敏元件，因此，在焊接熔斷器時最好采用吸熱裝置。