选择熔断器(保险丝)的十个要素节选
优质熔断器(保险丝)的定义
一个优质的或合适的熔断器(保险丝)至少应该符合三项要求:该断的时侯要断,不该断的时侯不能断,断的过程必须保证安全。
熔断器(保险丝)的第一功能是保护功能,也就是在需要保护的时侯熔断器(保险丝)应该起到作用,这也是我们选择熔断器(保险丝)时需要首先考虑的。一般情况下熔断器(保险丝)的额定电流一定要大于电路正常工作电流,且拥有一定的过载能力,但如果余量过大,将会降低或削弱其保护功能,熔断器(保险丝)应该动作的时侯不动作,造成被保护的元器件损坏甚至更严重的危险后果。设计人员选用熔断器(保险丝)时的主要参考工具是熔断器(保险丝)制造商提供的产品规格书中的"时间-电流特性曲线"。由于曲线上所反映的熔断时间都是在正常大气条件下的,必要时我们还需要适当考虑环境温度等的影响。选择恰当熔断特性的熔断器(保险丝)品种和恰当的额定电流规格才能满足熔断器(保险丝)的保护功能。
熔断器(保险丝)的第二功能是承载功能,也就是平常所说的耐脉冲能力,这是我们选择熔断器(保险丝)时必须同时考虑的重要课题。在熔断器(保险丝)使用的过程中,出现正常电流波动或瞬间脉冲的机会大大多于故障过电流,所以在某种意义上来说,这方面的考虑对熔断器(保险丝)的使用来说显得格外重要和更具有实际意义。只要熔断器(保险丝)的熔化热能值I2t大于电路脉冲的能量,熔断器(保险丝)就能够承受,"时间-熔化热能曲线"是提供给设计人员选用熔断器(保险丝)时的耐脉冲能力的工具(同样地也可以采用电流-熔化热能曲线的形式),更进一步看熔断器(保险丝)在经受脉冲冲击时即使不熔断也会受到一定的损伤,换句话说此时熔断器(保险丝)的I2t就会减小,也就是耐脉冲的能力降低了,所以在选择熔断器(保险丝)时还必须考虑这个衰减的因素,通常的简易计算需要放3-5倍的余量来保证熔断器(保险丝)有足够的耐脉冲能力。熔断器(保险丝)的耐脉冲能力和它的保护性能是有矛盾的,在这两个方面我们必须求得一个合理的平衡,寻找最佳的结合点。选择有恰当熔化热能值的熔断器(保险丝)品种规格和放大足够并合理的安全余量才能满足熔断器(保险丝)的承载功能(耐脉冲能力)。
熔断器(保险丝)的第三功能是安全功能。优质可靠的熔断器(保险丝)应该在其动作前,动作中和动作后都能保证安全性,即安全地导通和安全地熔断。能够保证熔断器(保险丝)这项要求的主要技术指标就是分断能力。分断能力是熔断器(保险丝)能够安全地切断电路的最大电流,一般情况下是指短路电流。就是熔断器(保险丝)在遇到短路电流时必须能够绝对安全地分断电路,即在分断过程中不发生任何不安全的因素,如持续拉弧、多次导通、破碎、飞溅、燃烧、以至爆炸等。每一种熔断器(保险丝)的分断能力都必须大于等于被保护电路的最大短路电流。熔断器(保险丝)的额定电压决定了它的耐压,也是熔断器(保险丝)安全性能的另一个指标,只能使用在工作电压小于等于熔断器(保险丝)额定电压的电路中。,世界各国和各地区对安全元件都进行安全认证,熔断器(保险丝)的安全认证对于它的安全功能来说也是必不可少的。选择具有足够分断能力和额定电压的,并获得必要的应用地区的安全认证的熔断器(保险丝)品种,才能满足熔断器(保险丝)的安全功能。
综上所述,适当的熔断特性和额定电流；足够而合理的熔化热能值；以及合适的分断能力、额定电压和安全认证是保证熔断器(保险丝)主要功能的必要条件,只有在具备了这三个条件的基础上,同时协调好保护性能和耐脉冲能力之间的制约,求得最合理的平衡,我们才有可能做出判断:这样的熔断器(保险丝)才是优质可靠的熔断器(保险丝)。
选择熔断器(保险丝)的十个要素
额定电流---In
熔断器(保险丝)的额定电流是指它的公称额定电流, 通常就是电路能够工作的最大电流值。
正确选择熔断器(保险丝)的额定电流值, 必须作如下考虑:
电路的工作电流: 例如: Ir = 1.5 A,
UL规格熔断器(保险丝)额定电流应是: In = Ir/Of = 1.5/0.75 = 2A ,这儿的 Ir是电路工作电流,Of 是 UL 规格熔断器(保险丝)的折减率,所以应该选择 2A 的熔断器(保险丝) 。对于 IEC规格熔断器(保险丝)则没有折减率要求, 即: Ir = In ,如果特殊的额定电流不是通用的, 应该选最邻近的较高值。
错误的选泽:把希望熔断器(保险丝)熔断的电流值作为额定电流值
额定电压---Un
熔断器(保险丝)的额定电压是指它的公称额定电压, 通常就是熔断器(保险丝)断开后能够承受的最大电压值。 熔断器(保险丝)通电时两端所承受的电压大大小于其额定电压,因此额定电压基本上无关紧要。正确选择熔断器(保险丝)额定电压应该等于或大于电路电压,例如: 250V的熔断器(保险丝)可以用于 125V的电路 。对于低电压的电子应用, 一个交流额定熔断器(保险丝)可以用于直流电路中。
关于熔断器(保险丝)的额定电压主要应考虑: 当电路电压不超过熔断器额定电压时, 熔断器(保险丝)是否有能力分断给出的最大电流
认识的误区:熔断器(保险丝)的额定电压必须跟电路电压一致！
环境温度
熔断器(保险丝)所处小环境温度或已知的工作温度, 对熔断器(保险丝)的动作是有影响的 。环境温度越高, 熔断器(保险丝)的工作时就越热, 其寿命也就越短 。不管是 UL 规格还是 IEC规格, 熔断器(保险丝)的各项指标都是指在25 Degree ,如小环境工作温度较高,则要考虑熔断器(保险丝)的温度折减率。
例: 选用快熔断熔断器(保险丝)在 90 0C小环境下和 1.5A 电流下工作,,若选用 IEC规格熔断器(保险丝), 那么额定电流就是:
In = In/ Tf = 1.5A/0.95 = 1,58 A 推荐 1.6 A 或 2 A 的熔断器(保险丝)
若选用UL 规格熔断器(保险丝) 那么额定电流就是:
In = In/OfxTf = 1.5A/0.75x0.95 = 2.1 A 应选 2.5 A 的熔断器(保险丝)
电压降/冷电阻---Ud/R
一般情况下,熔断器(保险丝)的电阻值与它的额定电流值成反比。 在保护电路中要求熔断器(保险丝)阻值越小越好,这样它的损耗功率就小；因此在熔断器(保险丝)技术参数中规定了最大电压降值或冷电阻值,但不作为产品验收依据。
熔断器(保险丝)的电压降:通以直流额定电流,使熔断器(保险丝)达到热平衡后所得的读数。 熔断器(保险丝)的冷电阻:在小于额定电流10%的条件下测得的读数 熔断器(保险丝)的电压降和冷电阻可以互相换算。
注意:小规格熔断器(保险丝)的电压降对低压电路的影响较大,务必注意！ 极端情况下由于电阻太大会无法输出需要的工作电流。
熔断特性
熔断特性也被称作熔断器(保险丝)的时间-电流特性或I-T特性或安秒特性, 是熔断器(保险丝)最主要的电性能指标,它表明了熔断器(保险丝)在不同过载电流负载下熔断的时间范围。当流经熔断器(保险丝)的电流超过额定电流时, 熔体温度逐渐上升,以至最后熔断器(保险丝)被烧断,我们把这都归属为一种过载状态。
熔断器(保险丝)需要有一定的过载能力:
1. UL规范熔断器(保险丝)的最大不熔断电流是110%In；
2. IEC规范熔断器(保险丝)的最大不熔断电流是150%In或120%In
熔断器(保险丝)也要求在超过限量的过载电流时能及时地烧断:
1. UL规范熔断器(保险丝)的最小熔断电流在130%In 左右；
2. IEC规范熔断器(保险丝)的最小熔断电流在180%In 左右
根据熔断特性不同,可以把熔断器(保险丝)分为快速型和延时型等:
1. 快速熔断器(保险丝)常用在阻性电路中,保护一些对电流变动特别敏感的元器件；
2. 延时熔断器(保险丝)常用在电路状态变化时有较大浪涌电流的感性或容性电路中,它能承受开关机时浪涌脉冲的冲击,而真正出现故障时仍能较快的断开电路
每一条曲线代表了一个规格熔断器(保险丝)的熔断特性,对应每一个负载电流都能找到它的熔断时间。不同类型熔断器(保险丝)具有不同形状的特性曲线。时间/电流特性曲线最好地描绘了熔断器(保险丝)的过载性能,供设计师选用 。
通常规定用曲线中的几个关键点来考核熔断器(保险丝)的过载性能。是对熔断器(保险丝)进行质量评判或验收时的主要依据.
分断能力---Ir
分断能力也称为最大分断能力或短路分断能力或遮断电流。分断能力是熔断器(保险丝)最主要的安全指标。它表明了在规定的电压下, 熔断器(保险丝)能安全地切断的最大电流。 当流经熔断器(保险丝)的电流相当大以至短路的时侯,仍要求熔断器(保险丝)能安全分断电路,且不带来任何破坏性。 当超过额定分断电流值时, 熔断器(保险丝)有可能出现破碎,爆炸,喷 溅,引起周围人身或其他元器件的燃烧和破坏等不安全现象。
熔断器(保险丝)的分断能力取决于熔断器(保险丝)的结构和所用的材质, 一般来说低分断能力熔断器(保险丝)大部份都是玻璃壳体的, 高分断能力熔断器(保险丝)通常有陶瓷壳体, 其中许多还填充有纯净颗粒状石英材料。按照常规, 当被保护系统是直接联接到电源输入电路和熔断器(保险丝)被置于电源输入部份时, 一定要使用高分断能力熔断器(保险丝). 在大部分二次电路中, 特别是电压低于电源电压时, 选用低分断能力熔断器(保险丝)就足以能胜任了.
熔化热能值—I2t
熔断器的熔化热能值(If2t)是指熔体熔断所需要的能量值, 通常被用于熔断器承受浪涌能力的技术指标,其中 I为过载电流,t为熔断时间电路中出现浪涌时所释放出来的能量值(Ir2t)
原则: 选用熔断器时必须考虑 If2t > Ir2t, 即熔断器的熔化热能应大于浪涌电流释放的热能。熔断器的熔断时间跟电流产生的热量, 散热条件及熔断器的热容特性等都有关,许多因素都会影响熔断器的熔断时间,所以熔断器在不同的分断电流或分断时间会有不同的If2t,也就是说 If2t 并不是一个常数。能量/时间曲线最好地描绘了熔断器(保险丝)的熔化热能变化情况,供设计师选用熔断器(保险丝)耐脉冲能力时主要的参考.
耐脉冲冲击次数:略微降低它的 If2t
通过计算和选择 If2t 和 Ir2t 的关系,可以知道熔断器能够承受的脉冲次数,反过来说需要熔断器能够承受多少次以上的浪涌冲击,就必须选择熔断器的 If2t 与电路脉冲的Ir2t关系
耐久性/寿命
熔断器(保险丝)的寿命是很长的,在无故障的情况下几乎与设备的寿命是可以同步的。测试 IEC 规格的小型管状熔断器(保险丝)寿命的方法:在直流电源条件下,以1.20 In(或1.05 In)电流导通一小时,断开15分钟,连续100个周期,最后再以1.5 In(或1.15 In) 电流导通一小时,期间不能有熔断或其他异常现象。
熔断器(保险丝)的储存期,在正常条件下不少于两年,到期经复检合格后可再行储存。
结构特征和安装形式
结构特征
1. 管状:玻璃管-低分断能力,陶瓷管-高分断能力； 填充细粒石英沙-用于灭弧,玻璃管变色-熔断指示；
2. 内焊式与外焊式；
3. 加引线套帽-用于焊接(有时需先将引线成型) ... ...
4. 微型:电阻式,晶体管式,薄膜式 ... ...
5. 片式:薄膜式,多层独石,电阻式 ... ...
6. 其他:插片式,螺栓式,密封式,报警式 ... ...
7. 熔体结构:圆丝,扁丝,单丝,双丝,复合丝；
安规认证 (不做详解)
