电流保险丝工作原理及应用

电流保险丝工作原理及应用

 

 

 

    一、 保险丝的作用：_ au J?*qN
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1、正常情况下，保险丝在电路中起连接电路作用。L1V uV/~PQ
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2、非正常（超负载）情况下，保险丝做为电路中的安全保护元件，通过自身熔断安全切断并保护电路。0 )rd3 S5]
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二、 保险丝的工作原理：8fG[Ty{(e{
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保险丝通电时，由电能转换的热量使可熔体的温度上升。正常工作电流或允许的过载电流通过时，产生的热量通过可熔体、外壳体向周围环境辐射，通过对流、传导等方式散发的热量与产生的热量逐渐达到平衡。如果产生的热量大于散发的热量，多余的热量就逐渐积聚在可熔体上，使可熔体温度上升；当温度达到和超过可熔体的熔点时，就会使可熔体熔化、熔断而切断电流，起到了安全保护电路的作用。U>@=. T`o
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三、 保险丝的分类：9j - )hOZ
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1、按外型尺寸分为：φ2、φ3、φ4、φ5、φ6及其它。sVv(*V%O8
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2、按熔断特性分为：快速熔断型、中等延时熔断型、延时熔断型。（还可分特快、强延时）。-VXbm[-H
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3、按分断能力分为：低分断型、高分断型（还可分增强分断型）。AV$m[ 0k/
X   " 1 4、按安全标准（或使用地区）分为：UL/CSA（北美）规格、IEC（中国、欧洲等）规格、MIT/KTL（日本/韩国）规格等。h|FK7H
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5、其它分类。N"R{8r6q~1
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四、 保险丝的特性术语：9   LI ^)2.
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1、额定电流：保险丝管的公称工作电流（正常条件下，保险丝长期维持正常工作的最大电流）。A 0 F}4
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2、额定电压：保险丝的公称工作电压（保险丝断开瞬间，能安全承受的最大电压）。选用保险丝时，被选用保险丝的额定电压，应大于被保护回路的输入电压。v ,"7? +?.
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3、分断能力：当电路中出现很大的过载电流（如强短路）时，保险丝能安全切断（分断）电路的最大电流。它是保险丝最重要的安全指标。安全分断是指在分断电路中不发生喷溅、燃烧、爆炸等危及周围元、部件以至人身安全的现象。(M U1l-L
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4、过载能力(承载能力)：保险丝能在规定时间内维持工作的最大过载电流。当流经保险丝的电流超过额定电流时，一段时间后熔体温度将逐渐上升以至最后被熔断。H IRh~: XC
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UL标准规定：保险丝维持工作4小时以上，最大不熔断电流是额定电流的110%（微型保险丝管为100%）aY-M 5{]
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IEC标准规定：保险丝维持工作1小时以上，最大不熔断电流是额定电流的150%fH    w =$z
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5、熔断特性（I-T）：保险丝所加负载电流与保险丝熔断时间的关系。MveE)2J wB
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A、熔断特性曲线（I-T曲线）：在以负载电流为X轴，熔断时间为Y坐标的对数坐标系内，由保险丝在不同负载电流下的平均熔断时间坐标点连成的曲线。每一种型号规格的保险丝都有一条相应的曲线可代表其熔断特性，这种曲线很好地描绘了保险丝的过载性能。可供保险丝选用时参考。＇C>hI6   )v
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B、熔断特性表：由几个规定的具有代表性的负载电流值和对应的熔断时间范围所组成的表格。各安全标准都已明确规定，这是验收保险丝的最主要依据。EF _ /XKy$
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例如UL、CSA、MIT/KTLA种规格快速熔断型，规定为：ur.cJ I4`
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In 100% 4小时最小&o~ ]f w 8
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In135% 1小时最大jGK   +L Fz
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In 200% 2分钟最大uVr3}<2( +
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6、熔化热能值（I2T）：使保险丝的熔断体熔化，部份汽化的切断电流所需要的公称能量值，简单说就是使保险丝熔断所需的最小热能值。q 3=+k z
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总量I2t=熔化I2t+飞弧I2t{＇8 K;xK)
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其中熔化I2t（相当于IEC标准中的预飞弧I2t），指从熔体熔化到飞弧开始瞬间所需要的能量；飞弧I2t是指飞弧开始瞬间到飞弧最终熄灭所需要的能量。对于低压保险丝来说，飞弧时间非常短，常可忽略，即飞弧I2t可以按零计算。O{_oTX=
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UL和IEC都未对I2t作要求，但I2t对选用fuse有些帮助。保险丝的I2t测算是在保险丝的熔断时间小于10ms（通常是以8 ms）时的I2t来计算。我公司样本上有各规格的I-T曲线，有相应规格I2t参考值，供选用保险丝时参考。@PVM , <0
VU|+UA   0D
7、电压降：在额定电流条件下，达到热平衡后保险丝两端的电压差。1nS$ clAk$
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8、温升：在一定电流条件下，达到热平衡后保险丝表面温度与通电初始温度（可以理解为环境温度）之差，即温升=保险丝表面温度—环境温度。:U m?lv g@
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五、 保险丝管的安全标准及标志：*+c PCI0
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1、UL、CSA标准：美国、加拿大等北美地区安全标准；小型电流保险丝管标准为UL248-1/14、CSA248-1/14。g Sfm . |A
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安全标志：i]uM $ x
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--- UL/CSA LIST（列名标志），完全按照UL/CSA248-1/14标准测试认证通过的产品安全标志。+ "JfL 6 1
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--- UL/CSA RECOGNIZED（认可标志），部分按照UL/CSA248-1/14标准测试认证通过的产品安全标志。eGo0 ?u~
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--- UL测试通过、CSA互认的列名/认可安全标志，等同于q7PsY& c
+DDb#O
2、JIS标准：日本电器安全标准。小型电流保险丝管标准为JIS C6575。_ X＇#.V gT
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安全标志：P[!Nfx＇4:
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--- T[{*YBx~25^
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--- PSE[}    #"t`
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2006年底前两个标志都有效，之后只有“PSE”标志有效。- u )+V:
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3、KTL标准：韩国电器安全标准。L   af-E fG
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安全标志：~＇SN4V _
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--- KCHG   bQ
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4、IEC标准：国际电工委员会标准，欧洲及中国地区使用的安全标准。小型电流保险丝管标准为IEC60 127，GB 9364（中国）。;+ie `(T B
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安全标志：p f7^[+]4/
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CCC --- 中国l7JTs[?e_n
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UL --- 美国Yc*Q=eTk ~
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CSA --- 加拿大uC qzn Npk
SEMKO --- 瑞典3 8d9 pA/q
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VDE --- 德国bqYDXh~Q
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BSI --- 英国5I m T/.
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IMQ --- 意大利y`m &t%
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PSE --- 日本T| ?6 ,e   o
TUV --- 德国$" yv& 5J
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六、、影响保险丝寿命的因素及评估保险丝寿命：J6MP uty f
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1、影响保险丝寿命的因素：,+ R& 938
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a、 工作环境温度：!dd@ ae   Q
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环境温度过高有损于保险丝的寿命。延时型（慢熔断型）保险丝如锡球型，温度约等于160℃（150~170℃）时锡开始向金属丝扩散；快速熔断型保险丝的可熔体（金属丝）开始较剧烈氧化的温度约等于200℃（175~225℃）。随熔丝由外向里的氧化、多次的扩散、热应力疲劳等，保险丝的寿命将逐渐缩短。0 ;[y T G~7:rT
因而建议延时型保险丝熔丝不应长时间在150℃以上工作，快速熔断型保险丝不应长时间在175~225℃以上工作。/ @- CKryt
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b 、脉冲电流：AA A Vqu){
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不断的脉冲冲击，会产生热循环，从而致使熔丝的扩散、氧化、热应力等产生，甚至加速。保险丝将 随着脉冲能量和次数的增加而渐渐老化。 保险丝的抗冲击寿命，取决于脉冲的I2t占保险丝本身I2t的百分比；通常情况，应小于20%，那样保险丝可承受10万次以上的冲击。; c_r5b r
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c 、其它：v "t=1 KN`
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如与保险丝接触的管夹、及连接电线的长度、截面积等。保险丝与管夹的接触电阻大，有损于寿命，UL标准中规定，试验时保险丝与管夹的接触电阻小于3mΩ。当接触电阻大时，管夹不是散热而是产生热并向熔丝传送。jx9"}. av
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2、保险丝老化后对使用的影响：kcpl>I G0@
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保险丝老化后，不会产生应切断的电流而保险丝不熔断的危险。保险丝 老化后，相当于是额定值（电流）的下降而非上升，因而在电路中不会产生安全性问题，只是会在较小的过载电流或脉冲下即切断电路。Q - xRiKVy
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3、保险丝寿命的测试评估：P".|nFu&-
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在IEC标准中规定有“耐久性试验法”，而UL标准中无类似的规定。w> qTNk d
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IEC标准中的耐久性试验即是寿命试验，其方法是，在正常温度下使用直流电源测试：Bc VG- ( ;
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a 、额电流直到温度稳定下测电压降；"j^L8]6!.#
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b 、1.2倍额定电流1h 切断电流15min。循环100次；0u[9 z z
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c 、通电1.5In 1h 测电压降；s f0/a ms
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d 、同a法测电压降。;B 9 1 I
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要求：试验前后电压降变化不应超过10%，且标识仍清楚可辩，端帽焊点不出现任何劣变。n aH[%k% X
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七、保险丝适用的电路：C+vgZ PQE
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1、特快速和快速熔断型保险丝管：适用于较恒定电流的电路，或浪涌电流较小的电路，且电路中存在抗冲击脆弱元件或部件。＇ | } ＇u4
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2、中等延时和延时熔断型保险丝管：适用于存在正常浪涌电流的电路，且电路中不存在抗冲击脆弱元件或部件。抗雷击型保险丝管，适用于需要承受瞬间雷击的特殊电路，如电话机等。r5 7:)6@V
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3、分断电流保险丝管：适用于可能出现较大短路电流的电路。K{ k J}t 4
"8f; Xbg{h
4、氧树脂封装和塑料外壳型保险丝管：适用于安装密集元件或可能出现接触短路的回路中。C^O_P) 8ba
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5、350V、300V的保险丝管：适用于电子整流器等产品。1O_!< =# <
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八、保险丝管使用中的一些注意事项：V   x 3 zcz
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1、被选用保险丝的额定电压，应大于被保护回路的输入电压。m{8c F3) M
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2、UL规格保险丝的额定电流是在实验室条件下确定的，实际使用时应小于标称值的75%使用。例如，电路工作电流为0.75A，最小选用额定电流为1A的保险丝管。a(cMjgn f@
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3、IEC规格保险丝管的额定电流，实际使用时可按标称值的90%或100%使用。例如，电路工作电流为0.9A，最小可选用额定电流为0.9A或1A的保险丝管。E h R t
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4、不同使用环境温度下，保险丝的工作寿命不一样，温度越高，保险丝的工作寿命越短；实际选用时，需按系数提高保险丝的额定电流选用。我司产品目录中已标明温度影响曲线，供选用保险丝管时参考。(k j" I3d
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5、保险丝管的分断能力与其体积成正比，与额定电压成反比。即，体积越大或额定电压越小，保险丝管的分断能力就越大；体积越小或额定电压越大，保险丝管的分断能力就越小。所以，如选用小尺寸的保险丝管，需判定被保护电路可能出现的短路电流不会太大；如被保护电路可能出现较大的短路电流，则须选用有较大分断电流的较大尺寸保险丝管。产品目录中标明了各型号、规格的分断电流，共选用保险丝管时参考。GN7X6c g
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6、 保护回路的浪涌I2T应小于保险丝管额定I2T的20%，保险丝管在被保护回路中才能承受10万次以上的浪涌冲击。IaQ: YNBDJ
)ChOls 2
九、保险丝管的选用：[%o.7&I
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a) 确定安全标志：根据产品将销售的市场要求，选定保险丝管的安全认证标志及安全标准（UL标准或IEC标准保险丝管）。L*N_ [uO$p
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b) 确定外型尺寸：根据安装空间和确定的安全认证标志及安全标准，选定保险丝管的外型尺寸。: k? v
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c) 确定型号：根据被保护回路的电流特性，选定保险丝管的型号。例如，被保护回路的电流特性为恒定电流，则选用快速熔断型。^Rx"J K h＇
I}(: V*o d
d) 确定额定电压：根据被保护回路的输入电压及使用要求，确定保险丝管的额定电压。例如，被保护回路的输入电压为220V，则须选用额定电压220V以上的保险丝管，可选250V、300V、350V等；但考虑成本因素，不必选用过高的额定电压。j ,^(7
H5 0.c-Zn
e) 确定最小额定电流：根据被保护回路的稳太工作电流及相关的使用折损系数，初步确定保险丝管的额定电流。例如，被保护回路的稳太工作电流为1A，选用UL标准延时保险丝管，工作环境温度约80℃，则保险丝管的额定电流最小选：1A×1.25÷0.5=2.5A。{%Xe A!8
v zkQ8 ＇+r
f) 确定保险丝管的最小I2T：根据被保护回路的浪涌I2T，确定保险丝管的I2T。例如，被保护回路的浪涌I2T为1（A2S），为保证保险丝管能承受10万次以上的冲击，保险丝管的I2T应大于：1÷0.2=5（A2S）。) 7y P"
jlo( m"Rw
确定保险丝管的额定电流：根据最小额定电流和最小I2T值，查产品目录中对应型号规格，取既大于最小额定电流值且其I2T值也大于最小I2T值的初级额定电流规格为选用保险丝管的额定电流。例如，依据以上最小值，（1）如额定电流2.5A的I2T为4.3 A2S，3A的I2T为5.4A2S，则取3A为选用保险丝管的额定电流；（2）如额定电流2A的I2T为5.3 A2S，2.5A的I2T为7.6A2S，则取2.5A为选用保险丝管的额定电流