选择保险丝的十个要素节选.doc

选择保险丝的十个要素节选优质保险丝的定义一个优质的或合适的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。保险丝的第一功能是保护功能，也就是在需要保护的时侯保险丝应该起到作用，这也是我们选择保险丝时需要首先考虑的。一般情况下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，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。设计人员选用保险丝时的主要参考工具是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保险丝品种和恰当的额定电流规格才能满足保险丝的保护功能。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，这是我们选择保险丝时必须同时考虑的重要课题。在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，这方面的考虑对保险丝的使用来说显得格外重要和更具有实际意义。只要保险丝的熔化热能值I2t大于电路脉冲的能量，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倍的余量来保证保险丝有足够的耐脉冲能力。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保险丝品种规格和放大足够并合理的安全余量才能满足保险丝的承载功能（耐脉冲能力）。保险丝的第三功能是安全功能。优质可靠的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。保险丝的额定电压决定了它的耐压，也是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，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保险丝品种，才能满足保险丝的安全功能。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：这样的保险丝才是优质可靠的保险丝。 选择保险丝的十个要素额定电流-In 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 规格保险丝的折减率，所以应该选择 2A 的保险丝 。对于 IEC规格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：把希望保险丝熔断的电流值作为额定电流值 额定电压-Un 保险丝的额定电压是指它的公称额定电压, 通常就是保险丝断开后能够承受的最大电压值。 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。正确选择保险丝额定电压应该等于或大于电路电压，例如: 250V的保险丝可以用于 125V的电路 。对于低电压的电子应用, 一个交流额定保险丝可以用于直流电路中。 关于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, 保险丝是否有能力分断给出的最大电流 认识的误区：保险丝的额定电压必须跟电路电压一致！ 环境温度 保险丝所处小环境温度或已知的工作温度, 对保险丝的动作是有影响的 。环境温度越高, 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, 保险丝的各项指标都是指在25 ，如小环境工作温度较高，则要考虑保险丝的温度折减率。 例: 选用快熔断保险丝在 90 0C小环境下和 1.5A 电流下工作,，若选用 IEC规格保险丝, 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 的保险丝 若选用UL 规格保险丝 那么额定电流就是: In = In/OfxTf = 1.5A/0.75x0.95 = 2.1 A 应选 2.5 A 的保险丝 电压降/冷电阻-Ud/R 一般情况下，保险丝的电阻值与它的额定电流值成反比。 在保护电路中要求保险丝阻值越小越好，这样它的损耗功率就小；因此在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。 保险丝的电压降：通以直流额定电流，使保险丝达到热平衡后所得的读数。 保险丝的冷电阻：在小于额定电流10%的条件下测得的读数 保险丝的电压降和冷电阻可以互相换算。 注意：小规格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 熔断特性也被称作保险丝的时间-电流特性或I-T特性或安秒特性, 是保险丝最主要的电性能指标，它表明了保险丝在不同过载电流负载下熔断的时间范围。当流经保险丝的电流超过额定电流时, 熔体温度逐渐上升，以至最后保险丝被烧断,我们把这都归属为一种过载状态。保险丝需要有一定的过载能力： 1. UL规范保险丝的最大不熔断电流是110%In； 2. IEC规范保险丝的最大不熔断电流是150%In或120%In 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规范保险丝的最小熔断电流在130%In 左右； 2. IEC规范保险丝的最小熔断电流在180%In 左右 根据熔断特性不同，可以把保险丝分为快速型和延时型等： 1. 快速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保险丝的过载性能。是对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。分断能力是保险丝最主要的安全指标。它表明了在规定的电压下, 保险丝能安全地切断的最大电流。 当流经保险丝的电流相当大以至短路的时侯，仍要求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, 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。 保险丝的分断能力取决于保险丝的结构和所用的材质, 一般来说低分断能力保险丝大部份都是玻璃壳体的, 高分断能力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保险丝被置于电源输入部份时, 一定要使用高分断能力保险丝. 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保险丝的熔化热能变化情况，供设计师选用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 AEM 熔断器的 If2t 和 Ir2t 的大概关系 Ir2t = 30% If2t 100,000次 Ir2t = 38% If2t 10,000次 Ir2t = 48% If2t 1,000次 Littelfuse保险丝的 If2t 和 Ir2t 的大概关系 Ir2t = 22% If2t 100,000次 Ir2t = 29% If2t 10,000次 Ir2t = 38% If2t 1,000次 耐久性/寿命 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。 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） 作者简介：郑索平先生是AEM科技(苏州)有限公司的副总经理，全国熔断器标准化技术委员会委员，是熔断器行业的专家和名人。同时，郑先生是电子元件技术网特聘的专家团的高级顾问，承担为工程师朋友传递熔断器方面的知识和解答相关问题的责任。 电流保险丝应用基本知识大全标签： 分类： 更新日期：2007-04-05 12:06电流保险丝应用基本知识大全 一、 保险丝的作用: 1、正常情况下,保险丝在电路中起连接电路作用. 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. 二、 保险丝的工作原理: 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. 三、 保险丝的分类: 1、按外型尺寸分为:2、3、4、5、6及其它. 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). 3、按分断能力分为:低分断型、高分断型(还可分增强分断型). 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. 5、其它分类. 四、 保险丝的特性术语: 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). 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. 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. 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. 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. 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. 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. 例如UL、CSA、MIT/KTLA种规格快速熔断型,规定为: In 100% 4小时最小 In135% 1小时最大 In 200% 2分钟最大 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. 总量I2t=熔化I2t+飞弧I2t 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. 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. 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. 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. 五、 保险丝管的安全标准及标志: 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. 安全标志: - 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. - 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. - UL测试通过、CSA互认的列名/认可安全标志,等同于 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. 安全标志: - T - PSE 2006年底前两个标志都有效,之后只有“PSE”标志有效. 3、KTL标准:韩国电器安全标准. 安全标志: - K 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). 安全标志: CCC - 中国 UL - 美国 CSA - 加拿大 SEMKO - 瑞典 VDE - 德国 BSI - 英国 IMQ - 意大利 PSE - 日本 TUV - 德国 六、影响保险丝寿命的因素及评估保险丝寿命: 1、影响保险丝寿命的因素: a、 工作环境温度: 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(150170)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(175225).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. 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175225以上工作. b 、脉冲电流: 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 、其它: 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3m.当接触电阻大时,管夹不是散热而是产生热并向熔丝传送. 2、保险丝老化后对使用的影响: 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. 3、保险丝寿命的测试评估: 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. 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: a 、额电流直到温度稳定下测电压降; b 、1.2倍额定电流1h 切断电流15min.循环100次; c 、通电1.5In 1h 测电压降; d 、同a法测电压降. 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. 七、保险丝适用的电路: 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. 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. 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. 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. 5、350V、300V的保险丝管:适用于电子整流器等产品. 八、保险丝管使用中的一些注意事项: 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. 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. 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. 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. 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