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如何选择保险丝(熔断器)

电力电子 | 发布时间:2018-07-02 | 人气: | #评论# | 本文关键字:保险,熔断器
摘要:1---- 额定电流; 2---- 额定电压; 3---- 环境温度; 4---- 电压降 / 冷电阻; 5---- 熔断特性: 过载能力, 6---- 时间 / 电流特性; 7---- 分断能力; 8---- 熔化热能值; 9---- 耐久性(寿命); 10---- 结

1---- 额定电流; 
2---- 额定电压; 
3---- 环境温度; 
4---- 电压降 / 冷电阻; 
5---- 熔断特性: 过载能力, 
6---- 时间 / 电流特性; 
7---- 分断能力; 
8---- 熔化热能值; 
9---- 耐久性(寿命); 
10---- 结构特征: 外形 / 尺寸, 
11---- 安装形式; 
12---- 安全认证。 

1. 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: 
    例如: 电路的工作电流: 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 

2. 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! 


3. 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 0C ,如小环境工作温度较高,则要考虑保险丝的温度折减率(见下图)。 
    例: 选用快熔断保险丝在 90 0C小环境下和 1.5A 电流下工作, 
    参阅下图, 其折减率 (Tf) 是 95%. 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 
    温度折减曲线 
    图解: 曲线 A: 传统的慢熔断保险丝 
    曲线 B: 特快熔断, 快熔断和螺旋式绕制的保险丝 
    曲线 C: 可恢复 PTC 

4. 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。 
    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。 

5. 熔断特性 

    也称作保险丝的时间-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: 
     UL规范保险丝的最大不熔断电流是110%In; 
     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: 
     UL规范保险丝的最小熔断电流在130%In 左右; 
     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: 
    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; 
    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。 
    
6.时间-电流特性曲线 

    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
    保险丝规格时主要的参考.
      时间-电流特性表:
 

Rating

Opening Time at 25°C

Min.

Max.

100%

4hours


200%

1sec.

120sec.

300%

0.1sec.

3sec.

800%

0.002sec.

0.05sec.



    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。对保险丝进行质量评判或验收时的主要依据.
 
7.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.

8. 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 
    几种典型波形的I²t 计算方法(见下图)
    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
    If2t-t 曲线就是反映不同熔断时间时熔断器的If2t值(见下图)
    典型波形的Ir2t计算方法
    Ia—脉冲电流波形, ta—脉冲电流持续时间

    If2t-t 曲线

    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
    当If2t > Ir2t时,熔断器应能承受脉冲的冲击,不会被熔断但会受到一些损伤,从而略微降低它的 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


9. 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。

 
10. 结构特征和安装形式 

    结构特征
    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; 
    内焊式与外焊式;加引线套帽-用于焊接(有时需先将引线成型) ... ...
    微型:电阻式,晶体管式,薄膜式 ... ...
    片式:薄膜式,多层独石,电阻式 ... ...
    其他:插片式,螺栓式,密封式,报警式 ... ...
    熔体结构:圆丝,扁丝,单丝,双丝,复合丝;直线状,波浪状,锯齿状; 片状熔体(带一个或多个瓶颈部份) 
    组合熔体:熔丝缠绕,加锡球,加金属片,电阻等 

11.安装形式 

    面板安装:保险丝盒,保险丝插座 ... ... 
    底板安装:保险丝夹,保险丝夹座 ... ... 
    印刷线路板安装: 
    插件安装(波峰焊):径向引线,轴向引线 ... ... 
    表面安装(红外焊,回流焊):多层独石,薄膜式 ... ... 
    有时需要在管外加热缩套管,使保险丝与周围元件绝缘
    悬挂式安装:

 
12. 安全认证 
  

   保险丝是一种安全元件,它的质量直接关系到人身和财产的安全。作为一个安全元件必需经过有关机构的认证, 才能生产,销售和使用。许多国家(地区)都对保险丝有各自的认证要求, 经过认证并具有相应标记的保险丝才会被允许进入该国(地区)市场。
    常用主要安全认证: 
    IEC规格:英国BSI  德国VDE  瑞典SEMKO 中国CCC  
    vUL规格:美国UL列表/UR认可  加拿大CSA 
    其他规格:日本PSE 

责任编辑:熔断器
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