讨论下保险丝，这个常用的外围

只看该作者 · 2015-3-23 08:50

在我们的设计中，保险丝是比较常用的材料，大家了解多少呢。

只看该作者 · 2015-3-23 08:51

保险丝是电源产品中最基本，也是涉及安全问题的一个重要的器件。它在电源工作异常时，自动熔断，为产品及人身安全提供了保障。所以正确选择保险丝是很重要的。合适的保险丝应该是既能保护产品及人身安全，又能够在产品正常使用过程不会熔断，造成产品失效。要使用好保险丝，就必须了解保险丝的基本特性。
　　保险丝也称为熔断器，IEC127标准将它定义为熔断体（fuse-link）。它通常是串联在电路中的，其作用是要来保护某些重要器件或电路异常时，防止电路烧毁。当电路正常工作时，保险丝只相当于一根导线，能够长时间稳定的工作；当电源或外部干扰而发生电流波动时，保险丝也能承受一定范围的过载；只有当电路中出现较大的过载电流，如故障或短路时，保险丝就会在电流异常升高到一定的高度和一定的时候，自身熔断切断电流，保护电路安全运行。最早的保险丝于一百多年前由爱迪生发明，用来保护当时价格昂贵的白炽灯的。现在保险丝是由电阻率比较大而熔点较低的银铜合金制成。最初用铅锑合金做的保险丝已因安全原因被淘汰。
　　保险丝的工作原理是其自身存在一定的阻值，当有电流流过时，就会产生热量。在负载正常工作电流或允许的过载电流时，电流所产生的热量通过辐射、对流和传导等方式散发热量，达到平衡；当散热速度跟不上发热时，这些热量就会在熔体上积蓄，使熔体温度上升，一旦温度超过熔体的熔点时，就会使其熔化，从而断开电流，起到安全保护的作用。

只看该作者 · 2015-3-23 08:51

一般保险丝由三个部分组成：1、熔体部分，它是保险丝的核心，熔断时起到切断电流的作用；2、电极部分，通常有两个，它是熔体与电路联接的重要部件，必须有良好的导电性，接触电阻尽量小；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，必须有良好的机械强度、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；
　　除上述结构外，有些保险丝还有其它特殊的装置，如电力电路及大功率设备所使用的保险丝，具有灭弧装置，因为这类保险丝所保护的电路不仅工作电流较大，而且当熔体熔断时其两端的电压也很高，往往会出现熔体已熔断甚至已汽化，但是电流并没有切断，其原因就是在熔断的一瞬间在电压及电流的作用下，保险丝的两电极之间发生拉弧现象。这个灭弧装置必须有很强的绝缘性与很好的导热性，且呈负电性。石英砂就是常用的灭弧材料。另外，还有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，易于被发现，例如：发光、变色、弹出固体指示器等。
　　按类型分为：电流保险丝（即通常所说的保险丝），温度保险丝（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），自恢复保险丝（可重复使用，故障排除后可以自行恢复，不需要更换器件。通常由聚合物基体及使其导电的碳黑粒子组成。其原理为：当有过大的电流通过聚合物自恢复保险丝时，产生的热量将使其膨胀。从而将碳黑粒子分开、自恢复保险丝的电阻将上升，加速自恢复保险丝产生热量和膨胀，这样又进一步导致电阻升高，相当正反馈。当温度达到125°C时，电阻变化显着，从而使电流明显减小。此时流过聚合物自复保险丝的小电流足以使其保持在这个温度和高阻状态。当故障清除后，聚合物自复保险丝收缩至原来的形状，重新将碳黑粒子联结起来，阻值恢复为低阻状态。）

只看该作者 · 2015-3-23 08:51

按使用范围分为：电力保险丝、机床保险丝、电子保险丝、汽车保险丝。
　　按体积分为：大型、中型、小型及微型。
　　按额定电压分为：高压保险丝、低压保险丝和安全电压保险丝。
　　按分断能力分为：低分断型、高分断型（还可分增强分断型）。
　　按形状分为：平头管状保险丝、尖头管状保险丝、铡刀式保险丝、螺旋式保险丝、插片式保险丝、平板式保险丝、裹敷式保险丝、贴片保险丝。
　　按熔断速度分为：特慢速保险丝（TT）、慢速保险丝（T）、中速保险丝（M）、快速保险丝（F）、特快速保险丝（FF）。
　　按认证标准分为：欧规保险丝（VDE）、美规保险丝（UL）、日规保险丝（PSE）等。
　　按材质分：玻璃管保险丝，陶瓷管保险丝，环氧树脂保险丝，晶片保险丝
　　.
　　保险丝的主要参数：
　　1、额定电流（Normal operating current）：又称保险丝的公称工作电流，代号：In.是指在正常条件下，保险丝长期维持正常工作的最大电流。它是由制造部门在实验室的条件下所确定的，它并不是熔断电流。事实上保险丝有一个“熔断系数”其值大于“1”,根据认证标准的不同而不同，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，只有电流超过“常规不熔断电流”（即“熔断系数”×“额定电流”）时，才发生熔断现象。
　　2、额定电压（Application Voltage, AC or DC）：又称保险丝的公称工作电压，代号：Un.保险丝的额定电压是从安全使用保险丝角度提出的，是指保险丝断开时，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，只有这样保险丝才能安全有效地断开，否则，在保险丝熔断时，可能会出现持续飞弧和被电压击穿而危害电路的现象。
　　3、分断能力（Breaking capacity）：又称额定短路容量，代号：Ir.是指保险丝能安全切断电路的最大电流（交流时为有效值）。它是保险丝重要的安全指标之一，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、发生喷溅、燃烧、爆炸等危及周围元器件甚至人身安全的现象。

只看该作者 · 2015-3-23 08:52

对于分断能力，欧标规定了3种熔断容量等级（breaking capacity levels），基于其额定电压数值不同而不同。额定电压是32V~63V的部份必须通过35A或10倍额定电流之最大者的测试，额定电压是125V的部份必须通过50A或10倍额定电流之最大者的测试，额定电压是250V的部份进一步定义是低（low）、增强型（enhanced）或高（high）熔断容量：（1）low breaking capacity fuses:必须通过100A或10倍额定电流的测试；（2）enhanced breaking capacity fuses: 必须通过150A的电流测试；（3）high breaking capacity fuses: 必须通过1500A的电流测试。但是美标是按安培数来区分的：（1）10mA~15A:10000A/125VAC;（2）10mA~1A:35A/250VAC;（3）1.25~3.5A:100A/250VAC;（4）3.75A~10A:200A/250VAC;（5）10.1A~15A:750A/250VAC.
　　4、过载能力：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。
　　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%），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%.
　　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，也称为安-秒特性。通常有两种表达方法：
　　（1）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坐标构成的坐标系内，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。
　　（2）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，可最为检测保险丝的依据。例如IEC127和UL/CSA248-14的熔丝断开时间：

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