保险丝的基础知识
何谓保险丝其作用是什么?
保险丝也被称为熔断器,IEC127标准将它定义为“熔断体(fuse-link)”。它是 一种安装在屯路中,保证屯路安全运行的电器元件。
保险丝的作用是:当电路发生故障或异常时,伴随着电流不断升高,并且升高的 电流冇可能损坏电路屮的某些重要器件或贵重器件,
也有可能烧毁电路甚至造成火灾。若电路中正确地安置了保险丝,那么,保险丝 就会在电流异常升高到一定的高度和一定的吋候,自身熔断切断电流,从而起到 保护屯路安全运行的作用。
最早的保险丝于一百多年前由爱迪生发明,由于当时的工业技术不发达白炽灯很 贵重,所以,最初是将它用来保护价格昂贵的白炽灯。 保险丝的工作原理是怎样的?
我们都知道,当电流流过导体吋,因导体存在一定的电阻,所以导体将会发热。 且发热量遵循着这个公式:Q=0. 24T2RT;其中Q是
发热量,0. 24是一个常数,I是流过导体的电流,R是导体的电阻,T是电流流过 导体的时间;依此公式我们不难看出保险丝的简单的工作原理了。一旦制作保险 丝的材料及其形状确定了,其电阻R就相对确定了(若不考虑它的电阻温度系数)。 当电流流过它吋,它就会发热,随着时间的增加其发热量也在增加。电流与电阻 的人小确定了产生热量的速度,保险丝的构造与其安装的状况确定了热量耗散的 速度,若产生热量的速度小于热量耗散的速度时,保险丝是不会熔断的。若产生 热量的速度等丁热量耗散的速度时,在相当长的时间内它也不会熔断。若产生热 量的速度大于热量耗散的速度时,那么产生的热量就会越来越多。乂因为它有一 定比热及质量,其热量的增加就表现在温度的升高上,当温度升高到保险丝的熔 点以上时保险丝就发生了熔断。这就是保险丝的工作原理。从这个原理中应该知 道,在设计制造保险丝时必须认真地研究所选材料的物理特性,并确保它们有一 致几何尺寸。因为这些因素对保险丝能否正常工作起到了致关重要的作用。同样, 您在使用它的时候,一定要正确地安装它。 保险丝的构造如何?各有什么功效?又有什么要求?
一般保险丝曲三个部分组成:一是熔体部分,它是保险丝的核心,熔断吋起到切 断电流的作用,同一类、同一规格保险丝的熔体,材质耍相同、几何尺寸要相同、 电阻值尽可能地小冃耍一致,最重要的是熔断特性耍一致;二是电极部分,通常 有两个,它是熔体与电路联接的重要部件,它必须有良好的导电性,不应产生明 显的安装接触电阻;三是支架部分,保险丝的熔体一般都纤细柔软的,支架的作 用就是将熔体固定并使三个部分成为刚性的整体便于安装、使用,它必须冇良好 的机械强度、绝缘性、耐热性和阻燃性,在使用中不应产生断裂、变形、燃烧及 短路等现象;电力电路及大功率设备所使用的保险丝,不仅冇一般保险丝的三个 部分,而且还有灭弧装置,因为这类保险丝所保护的电路不仅工作电流较大,而 且当熔体发生熔断吋其两端的电压也很高,往往会出现熔体已熔化(熔断)甚至 已汽化,但是电流并没冇切断,其原因就是在熔断的一瞬间在电压及电流的作用 下,保险丝的两电极Z间发生拉弧现象。这个灭弧装置必须有很强的绝缘性与很 好的导热性,R呈负电性。石英砂就是常用的灭弧材料。另外,还冇一些保险丝 有熔断指示装置,它的作用就是当保险丝动作(熔断)后其本身发生一定的外观 变化,易于被维修人员发现,例如:发光、变色、弹出固体指示器等。
保险丝有哪些种类?按保护形式分,可分为:过电流保护与过热保护。用于过电
流保护的保险丝就是平常说的保险丝(也叫限流保险丝)。用于过热保护的保险 丝一般被称为“温度保险丝”。温度保险丝乂分为低熔点合金形与感温触发形还 有记忆合金形等等。温度保险丝是防止发热电器或易发热电器温度过高而进行保 护的,例如:电吹风、电熨斗、电饭锅、电炉、变压器、电动机等等;它响应于 用电电器温升的升高,不会理会电路的工作电流大小。其工作原理不同于“限流 保险丝”。按使用范围分,可分为:电力保险丝、机床保险丝、电器仪表保险丝 (电子保险丝)、汽车保险丝。按体积分,可分为:大型、中型、小型及微型。 按额定电压分,可分为:高压保险丝、低压保险丝和安全电压保险丝。按分断能 力分,可分为:高、低分断能力保险丝。按形状分,可分为:平头管状保险丝(又 可分为内焊保险丝与外焊保险丝)、尖头管状保险丝、侧刀式保险丝、螺旋式保 险丝、插片式保险丝、平板式保险丝、裹敷式保险丝、贴片式保险丝。
按熔断速度分,可分为:特慢速保险丝(一般用TT表示)、慢速保险丝(一般用 T表示)、屮速保险丝(一般用M表示)、快速保险丝(一般用F表示)、特快速 保险丝(一般用FF表示)。按标准分,可分为:欧规保险丝(VDE)、美规保险 丝(UL)、日规保险丝(PSE)。
慢速保险丝是怎样一冋事?
慢速保险丝也叫延吋保险丝,它的延吋特性表现在电路出现非故障脉冲电流吋保 持完好而能对长吋间的过载提供保护。冇些电路在开关瞬间的电流人于几倍正常 工作电流,尽管这种电流峰值很高,但是它出现的时间很短,我们称它为脉冲电 流也冇称它为冲击电流或叫它为浪涌电流。普通的保险丝是承受不了这种电流 的,这样的电路中若使用的是普通保险丝恐怕就无法正常开机了,若使用更大规 格的保险丝,那么当电路过载吋又得不到保护。延吋保险丝的熔体经特殊加工而 成,它具冇吸收能量的作用,调整能量吸收量就能使它即可以抗住冲击电流又能 对过载提供保护。标准对延时特性都有规定,若标准的规定特性无法满足耍求时, 可与制造商联系以得到解决。保险丝的额定电流是否就是使保险丝熔断的电流? 不是。应该仅将它看成是一种规格的标称,而流过保险丝的电流大到何种地步、 何吋熔断这在保险丝产詁标准屮对它有详细的规定,又因标准的不同而规定有所 不同。保险丝有一个“熔断系数”其值大于“1”(一般在1?1至1.5之间),它 是“常规不熔断电流”与“额定电流”的比值。由此可以看出,即使流过保险丝 的电流大丁?它的额定电流而未超过常规不熔断电流,保险丝也不应该发生熔断现 象。
如何理解保险丝的额定电压?
保险丝熔断与否取决于流过它的电流的大小,与电路的工作电压无关。保险丝的 额定电压是从安全使用保险丝角度提出的,它是保险丝处于安全工作状态所安置 的电路的最高工作电压。这说明保险丝只能安置在工作电压小于等于保险丝额定 电压的电路中。只有这样保险丝才能安全有效地工作,否则,在保险丝熔断时将 会出现持续飞弧和被电压击穿而危害电路的现象。 保险丝的屯压降说明了什么?
保险丝的电压降是保险丝在额定电流条件厂其两端的电压降。它反映了保险丝 的内阻,其值不应过大。若将内阻(电压降)过大的保险丝安装在电路屮,它将 影响电路的系统参数,使得电路不能正常工作。标准对电压降不仅有其值的上限 规定,而且对其-致性也作了规定。 研究保险丝的温升有何意义?
保险丝的温升是指保险丝屮流过1?1倍(110%)额定电流时,保险丝的温度上升 值,即实测温度减去环境温度的值。UL标准将其上限规定在75°C。因为保险丝的 熔体对温度较为敏感,在一定高的温度长吋间的作用下,它的熔点及阻抗将发生 变化,这种变化会影响保险丝的准确性。这就是通常说的保险丝老化。老化的保 险丝使用丁?电路中是非常危险的,所以,我们在制作和使用保险丝时都应该注重 保险丝的温升。同理,我们也应该注意到,即使经过长时间使用的保险丝未发生 熔断,它也有可能已经老化了,此时最好进行更换。 保险丝的分断能力是什么意思?
当介于常规不熔断电流与相关标准规定的额定分断能力(的电流)之间的电流作 用丁?保险丝时,保险丝应能满意地动作,而且不会危及周围环境。保险丝被安置 的电路的预期故障电流必须小于标准规定的额定分断能力电流,否则,当故障发 生保险丝熔断时会出现持续飞弧、引燃、保险丝烧毁、连同接触件一起熔融、保 险丝标记无法辨认等现象。当然,劣质保险丝的分断能力达不到标准规定的要求, 使用吋同样会发生上述的危害。 保险丝的选用
为便于用户针对所需保护的元件、电路或设备选用合适的保险丝管,特制定本指 南。保险丝管的选用可依以下流程:
需考虑因素根据整机所需的安全认证决定保险丝管的安全认证,在此保险丝管可 初步决定为TEC规格或UL规格。 1、 设计时电路中空间的限制。 2、 安装方式。
额定电压应大于等于有效的电路电压,分断能力应大于电路中的最大故障电流。 整机开关吋电路屮是否存在起动电流,起动电流在某些电路屮是正常的,这种场 合应使用延吋型和中等延吋型保险丝管。保险丝管必须切断的电流及持续时间 (该条件由设计人员依具体电路的保护需求而定)。参考相应型号的I-T曲线, 取满足要求的最大额定电流作为上限值A1。
1, 通过保险丝管的稳定电流(依具体电路而定)。
2, IEC规格及UL规格保险丝的额定电流的差别,详见“稳定电流”。 3, 环境温度对保险丝管承载能力的影响,详见“环境温度”。
4, 脉冲(冲击电流,浪涌电流,起动电流及电流I舜变值)对保险丝管寿命的影 响,详见“脉冲” o
5, 起动电流及持续时间与相应型号的I—T曲线比较。
综合考虑以上五个因素后,选出满足要求的最小额定电流作为下限A2。 综合考虑以上因索后,选出最合适的型号及额定电流。
当A1>A2时,则选额定电流为A2的相应型号保险丝管。 当A1WA2时,则选额定电流为A1的相应型号保险丝管。 样品应在实际电路中试运行 保险丝选用流程:
开始一安全认证一形状尺寸一额定电压-> 分断能力-> 初步选择型号-> 决定额电 流上限A1-决定额定电流下限A2-具体的型号及电流一测试一结束。稳态电流 在实际应用屮和实验室之间冇不同的条件如:
A、 有时使用保险丝盒; B、 电路屮的电线横截面积;