保險(xiǎn)絲選型規(guī)范
發(fā)布時(shí)間:2019-07-10 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】保險(xiǎn)絲通電時(shí)因電流轉(zhuǎn)換的熱量會(huì)使熔體的溫度上升,在負(fù)載正常工作電流或允許的過(guò)載電流時(shí),電流所產(chǎn)生的熱量和通過(guò)熔體,殼體和周圍環(huán)境所幅射,對(duì)流和傳導(dǎo)等方式散發(fā)的熱量能逐步達(dá)到平衡;如果散熱速度跟不上發(fā)熱時(shí),這些熱量就會(huì)在熔體上逐部積蓄, 使熔體溫度上升,一旦溫度達(dá)到和超過(guò)熔體材料的熔點(diǎn)就會(huì)使它熔化,從而斷開(kāi)電流,起到安全保護(hù)的作用。
保險(xiǎn)絲簡(jiǎn)述:
1.結(jié)構(gòu):在電路過(guò)電流保護(hù)元件中最常用的就是小型管狀保險(xiǎn)絲,它是由兩端帶有金屬聯(lián)接端子的管體和管內(nèi)的金屬熔體這兩大主要部份所組成的,其外殼部份的作用是支撐和聯(lián)接,大多數(shù)保險(xiǎn)絲的外型是圓柱形的,即所稱為管狀的;關(guān)鍵的功能是由內(nèi)部的熔體所決定的。
2.功能:保險(xiǎn)絲是串聯(lián)在電路中的,一般要求其電阻要?。ü囊。?, 因此當(dāng)電路正常工作時(shí),保險(xiǎn)絲只相當(dāng)于一根導(dǎo)線,能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的使用;由于電源或外部干擾而發(fā)生電流波動(dòng)時(shí),保險(xiǎn)絲也能承受一 定范圍的過(guò)載;只有當(dāng)電路中出現(xiàn)較大的過(guò)載電流--故障或短路-- 時(shí),保險(xiǎn)絲才會(huì)動(dòng)作,通過(guò)斷開(kāi)電流來(lái)保護(hù)電路的安全。
3.原理:保險(xiǎn)絲通電時(shí)因電流轉(zhuǎn)換的熱量會(huì)使熔體的溫度上升,在負(fù)載正常工作電流或允許的過(guò)載電流時(shí),電流所產(chǎn)生的熱量和通過(guò)熔體,殼體和周圍環(huán)境所幅射,對(duì)流和傳導(dǎo)等方式散發(fā)的熱量能逐步達(dá)到平衡;如果散熱速度跟不上發(fā)熱時(shí),這些熱量就會(huì)在熔體上逐部積蓄, 使熔體溫度上升,一旦溫度達(dá)到和超過(guò)熔體材料的熔點(diǎn)就會(huì)使它熔化,從而斷開(kāi)電流,起到安全保護(hù)的作用。
保險(xiǎn)絲的分類
1.按使用地區(qū)分: 由于世界各國(guó)各地區(qū)工業(yè)發(fā)展的不同起點(diǎn)和經(jīng)歷,至今對(duì)小型管 狀保險(xiǎn)絲的設(shè)計(jì)和應(yīng)用還存在著很大的差異,目前被國(guó)際上比較認(rèn)可 的主要有:歐洲規(guī)格;北美規(guī)格;日本規(guī)格:另外還有其他一些規(guī)格 僅在有限范圍內(nèi)應(yīng)用。
2.按熔斷特性分: 根據(jù)不同應(yīng)用要求,同一類型的保險(xiǎn)絲被設(shè)計(jì)成好多種不同的熔 斷特性,有此又可將保險(xiǎn)絲分為:快熔斷和慢熔斷兩大類,再細(xì)分還 有特快熔斷;中速熔斷和特慢熔斷等。
3.按分?jǐn)嗄芰Ψ郑?從保險(xiǎn)絲能夠安全分?jǐn)嗟淖畲箅娏鞯拇笮?lái)分,保險(xiǎn)絲可分為:高分?jǐn)嗪偷头謹(jǐn)鄡纱箢愐约敖橛趦烧咧g的增強(qiáng)分?jǐn)嗄芰ΡkU(xiǎn)絲。
4.按外形尺寸分: 管狀保險(xiǎn)絲的外形尺寸有很多種,比較最常用的有:Φ 6X30 (3AG);Φ5X20;Φ4X15(2AG);Φ3X10;Φ2X7 等 5.按結(jié)構(gòu)型式分: 管狀保險(xiǎn)絲的端帽和熔體的焊接連接方式有兩大類,它們是:管 內(nèi)焊接和管外焊接。
6.按聯(lián)接方式分: 保險(xiǎn)絲聯(lián)接到電路中去的方式兩大類:直接焊在電路板上(稱為 PGT 式)的和通過(guò)其他連接件聯(lián)接的。
7.其他分類: 按應(yīng)用范圍來(lái)分,管狀保險(xiǎn)絲可分為工業(yè)電器用和家用電器用;按應(yīng)用行業(yè)來(lái)分,管狀保險(xiǎn)絲可分為儀表用,通訊用,電源用,照明 用,車用等。 按保險(xiǎn)絲聯(lián)接在電路中的位置來(lái)分,又有初級(jí)和次級(jí)保險(xiǎn)絲。
保險(xiǎn)絲相關(guān)參數(shù)及術(shù)語(yǔ)
1、額定電流(In)
標(biāo)注在保險(xiǎn)絲上的額定工作電流。該數(shù)值由制造商確定,為該保險(xiǎn)絲所能載的電流。額定電流通常是標(biāo)準(zhǔn)推薦的檔位,例如1,1.25,1.5,1.6,2等(單位:A)
2、額定電壓(Un)
標(biāo)注在保險(xiǎn)絲上的額定電壓,表示該保險(xiǎn)絲可以被使用的最大工作電壓。通常標(biāo)準(zhǔn)額定電壓為32、63、125、250、600V。保險(xiǎn)絲是對(duì)電流的變化而不是對(duì)電壓的變化敏感。保險(xiǎn)絲在從零到其最大額定值間的任何電壓下都保持其原狀,所以保險(xiǎn)絲可以在小于其額定電壓的任何電壓下使用。
3、電壓降(Ud)
額定電流下保險(xiǎn)絲兩端的電壓降
4、冷電阻(R)
保險(xiǎn)絲不工作時(shí)本身的電阻值。大部分保險(xiǎn)絲是用正溫度系數(shù)為材料制造的,因此,會(huì)有冷電阻和熱電阻(額定電流下的電壓降),實(shí)際的工作電阻位于其間。用不大于保險(xiǎn)絲公稱額定電流10%的測(cè)量電流可測(cè)得冷電阻。熱電阻是根據(jù)保險(xiǎn)絲上流過(guò)的值等于公稱額定電流的電流時(shí)產(chǎn)生的。
5、環(huán)境溫度
指直接環(huán)繞保險(xiǎn)絲周圍的空氣溫度,不應(yīng)與室溫相混淆。在許多實(shí)際場(chǎng)合,保險(xiǎn)絲的溫度相當(dāng)高,例如保險(xiǎn)絲安裝在封閉空間,或者安裝在其發(fā)熱元件附近,如電阻、變壓器、電感線圈等附近。
6、分?jǐn)嗄芰Γ˙reaking Capacitor)
也稱為致斷容量或短路額定容量。是指在規(guī)定的電壓下,保險(xiǎn)絲能安全地切斷的最大電流。當(dāng)保險(xiǎn)絲中可能通過(guò)的瞬時(shí)過(guò)載電流超過(guò)額定值時(shí),保險(xiǎn)絲會(huì)破碎或爆炸,引起危險(xiǎn)。因此要求保險(xiǎn)絲在保護(hù)動(dòng)作后,還能夠保持完整的狀態(tài)(無(wú)爆裂、斷裂)。保險(xiǎn)絲的分?jǐn)嗄芰θQ于保險(xiǎn)絲的結(jié)構(gòu),低分?jǐn)嗄芰ΡkU(xiǎn)絲大部分都是玻璃殼體的,高分?jǐn)嗄芰ΡkU(xiǎn)絲通常有陶瓷殼體,其中許多還填充有純凈顆粒狀石英材料。
7、 時(shí)間—電流曲線(Overload and Time-Current Curves)
是保險(xiǎn)絲最重要的參數(shù)之一。當(dāng)流過(guò)保險(xiǎn)絲的電流超過(guò)額定電流時(shí),保險(xiǎn)絲被熔斷,是一種過(guò)載狀態(tài)。保險(xiǎn)絲的時(shí)間-電流特性是過(guò)載電流和熔斷時(shí)間之間的關(guān)系。時(shí)間—電流曲線是以平均數(shù)值為根據(jù)的。
時(shí)間電流特性-標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格
8、公稱熔化熱能I2t
是選擇保險(xiǎn)絲最重要的參數(shù)之一,是使保險(xiǎn)絲斷開(kāi)所需的能量值,是保險(xiǎn)絲本身固有的參數(shù),以I2t表示。I2t值是保險(xiǎn)絲本身的一個(gè)參數(shù),其決定因素是元件材料及保險(xiǎn)絲元件的形狀,與溫度及電壓無(wú)關(guān)。
9、 尺寸
除非另有規(guī)定,尺寸以毫米為單位。常用的管形保險(xiǎn)絲外觀尺寸有Φ6X30,Φ5X20,Φ3X10,Φ2X7;常用的表貼保險(xiǎn)絲外觀尺寸6.1X2.7X2.7,10.1X3.1X3.1等
選型要素及舉例
1、額定電流
注意不同認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的電流降額,按照UL標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的降額是0.75,即實(shí)際穩(wěn)態(tài)工作電流不應(yīng)超過(guò)In的75%。按照IEC標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的是1.0,即實(shí)際穩(wěn)態(tài)工作電流可以等于In。對(duì)于按照UL標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證保險(xiǎn)絲:在25℃條件下運(yùn)行,工作電流不應(yīng)超過(guò)保險(xiǎn)絲的額定電流的75%,以避免有害熔斷。例如,一個(gè)額定電流為10A的保險(xiǎn)絲,通常不推薦在25℃環(huán)境溫度下在大于7.5A的電流下運(yùn)行。對(duì)于按照IEC標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證保險(xiǎn)絲:保險(xiǎn)絲可以在額定電流下運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)保護(hù)。例如:額定10A保險(xiǎn)絲,可以用于10A實(shí)際工作電流。
對(duì)于單板的工作電流,應(yīng)注意是允許的最低電壓下的電流。例如額定電壓是-48—60V,允許20%的波動(dòng)。如果單板在-48V時(shí)的工作電流是0.8A,由于單板的功率恒定,則在-38V的工作電壓下的工作電流大約為1A。在選擇保險(xiǎn)絲時(shí),就應(yīng)該以1A作為單板的工作電流。在輸入電壓范圍比較廣的應(yīng)用中,這一點(diǎn)要特別注意。
實(shí)際使用時(shí)還要考慮電源模塊是否有欠壓保護(hù)功能,比如-48V電源模塊一般在-35V時(shí)欠壓保護(hù),但是有些電源模塊沒(méi)有欠壓保護(hù)功能,比如華電AV10系列電源模塊,實(shí)際在-12V時(shí)就可以工作了,這樣將導(dǎo)致輸入電流比正常情況下大3倍以上。
一般來(lái)說(shuō),供應(yīng)商提供的可選電流規(guī)格少于標(biāo)準(zhǔn)推薦的檔位,建議叢供應(yīng)商現(xiàn)有的電流規(guī)格中選取,不推薦要求供應(yīng)商進(jìn)行另外的設(shè)計(jì)。
注意事項(xiàng):UL列名認(rèn)證和UL認(rèn)可認(rèn)證
2、額定電壓
保險(xiǎn)絲的額定值應(yīng)等于或大于有效的電路電壓。
注意事項(xiàng):交流和直流電壓的差別和選擇
3、工作環(huán)境溫度
保險(xiǎn)絲的電流承載能力試驗(yàn)是在25℃環(huán)境溫度下進(jìn)行的,這種試驗(yàn)受環(huán)境溫度變化的影響。環(huán)境溫度越高,保險(xiǎn)絲的工作溫度就越高,其壽命也就越短。相反,在較低的溫度下運(yùn)行將延長(zhǎng)保險(xiǎn)絲的壽命。因此選擇保險(xiǎn)絲額定電流的時(shí)候,要根據(jù)保險(xiǎn)絲實(shí)際工作環(huán)境溫度調(diào)整。
舉例:
某單板正常工作電流為1.5A,采用按照UL標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的慢熔斷保險(xiǎn)絲,在室溫下工作,則:
選擇保險(xiǎn)絲In=正常工作電流/認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)降額=1.5/0.75=2.0A(工作環(huán)境溫度25℃)
若該保險(xiǎn)絲在70℃高溫的環(huán)境溫度下工作,根據(jù)下圖中的曲線A(傳統(tǒng)的慢熔斷保險(xiǎn)絲),表明70℃時(shí)的溫度降額為80%,在這種情況下,
選擇保險(xiǎn)絲In =正常工作電流/(認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)降額*工作溫度降額)=1.5/(0.75*0.8)=2.5A(工作環(huán)境溫度70℃)
通過(guò)以上計(jì)算比較
圖 環(huán)境溫度對(duì)電流承載能力影響的曲型曲線圖
其中:
曲線A:為傳統(tǒng)的慢熔斷保險(xiǎn)絲的曲線;
曲線B:為特快熔斷,快熔斷和螺旋繞制的保險(xiǎn)絲的曲線
表 常用溫度電流對(duì)照表
表中的數(shù)據(jù)是常用的溫度的降額(僅供參考):
*指直接環(huán)繞保險(xiǎn)絲周圍的空氣溫度,不應(yīng)與室溫相混淆。在許多實(shí)際場(chǎng)合,保險(xiǎn)絲的溫度相當(dāng)高,例如保險(xiǎn)絲安裝在封閉空間,或者安裝在其發(fā)熱元件附近,如電阻、變壓器、電感線圈等附近
4、電壓降和冷電阻
一般情況下,保險(xiǎn)絲的電阻和額定電流成反比。選用保險(xiǎn)絲的電阻越小越好,這樣保險(xiǎn)絲的損耗功率也比較小。保險(xiǎn)絲的電壓降是在直流額定電流下測(cè)試的,由于額定電流小的保險(xiǎn)絲有比較大的電阻,因此對(duì)低壓電力的影響也比較大,在選用小規(guī)格保險(xiǎn)絲的過(guò)程中要注意電阻的影響。
5、時(shí)間-電流特性曲線
是選擇保險(xiǎn)絲最重要的依據(jù)之一。決定了保險(xiǎn)絲能否有效的保護(hù)電路,在故障電流發(fā)生的時(shí)候,正確的熔斷。每種型號(hào)保險(xiǎn)絲的熔斷特性都有[y1] 各自的時(shí)間電流曲線。曲線的橫坐標(biāo)是電流,縱坐標(biāo)是熔斷的時(shí)間。一般在選擇的過(guò)程中,這條曲線作為參考,同時(shí)選用曲線中的關(guān)鍵點(diǎn)作為依據(jù)。關(guān)鍵點(diǎn)的選擇是按照保險(xiǎn)絲認(rèn)證類別不同而不同的,UL認(rèn)證保險(xiǎn)絲一般選擇110%In,135%In,200%In等關(guān)鍵點(diǎn),IEC保險(xiǎn)絲一般選擇135%In,210%In,275%In等關(guān)鍵點(diǎn),熔斷時(shí)間和關(guān)鍵點(diǎn)的關(guān)系可以參考3.7中的介紹。在選擇保險(xiǎn)絲時(shí)需要確定被保護(hù)故障電流能夠安全存在電路中的時(shí)間。
舉例:某快熔保險(xiǎn)絲按照IEC標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證,額定電流5A。測(cè)得單板上出現(xiàn)某一故障時(shí),流過(guò)保險(xiǎn)絲的故障電流是10A,即200%In。根據(jù)該保險(xiǎn)絲的時(shí)間電流特性曲線查到,在200%In的情況下,保險(xiǎn)絲可能工作30分鐘才會(huì)熔斷。這時(shí)將保險(xiǎn)絲短路,讓被測(cè)單板在此故障電流下工作30分鐘,結(jié)果出現(xiàn)了起火的情況,說(shuō)明這個(gè)保險(xiǎn)絲的選用是不合適的。在保險(xiǎn)絲的熔斷開(kāi)始之前,被保護(hù)器件就出現(xiàn)了不安全的情況,沒(méi)有達(dá)到保護(hù)的目的。
注意事項(xiàng):快熔、慢熔型保險(xiǎn)絲的差別和選擇
6、分?jǐn)嗄芰Φ燃?jí)
不同認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)保險(xiǎn)絲的分?jǐn)嗄芰Σ煌?,具體數(shù)據(jù)參見(jiàn)3.6中的內(nèi)容。保險(xiǎn)絲的額定分?jǐn)嗄芰Ρ仨殱M足或超過(guò)電路中的最大故障電流。當(dāng)被保護(hù)系統(tǒng)是直接聯(lián)接到電源輸入電路和保險(xiǎn)絲被置于電源輸入部分時(shí),一定要使用高分?jǐn)嗄芰ΡkU(xiǎn)絲。在大部分二次電路中,特別是電壓低于電源電壓時(shí),選用低分?jǐn)嗄芰Φ谋kU(xiǎn)絲就足以勝任了。
7、公稱熔化熱能I2t
對(duì)于保險(xiǎn)絲必須承受高能電流的情況,即電流脈沖大而持續(xù)時(shí)間短,例如沖擊電流、起動(dòng)電流、涌入電流和其他類似的“脈沖”類型中的電路瞬變值,保險(xiǎn)絲應(yīng)能夠承受此類高能電流的能量,不應(yīng)發(fā)生異常斷路。保險(xiǎn)絲的公稱熔化熱能I2t的額定值是通過(guò)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的,每種規(guī)格的保險(xiǎn)絲只有一個(gè)額定的公稱熔化熱能I2t。
在具體應(yīng)用中,例如1000次脈沖[y2] 要求保險(xiǎn)絲的額定公稱熔化熱能I2t降額38%使用,即額定I2t*38%應(yīng)大于實(shí)際使用中可能出現(xiàn)的瞬間能量(脈沖)。對(duì)于循環(huán)脈沖次數(shù)超過(guò)1000次的,按照?qǐng)D4.8-3進(jìn)一步降額計(jì)算。同時(shí),由于同一編碼下,不同供應(yīng)商的I2t不同,因此要考慮額定I2t比較小的保險(xiǎn)絲,也能夠承受相應(yīng)的脈沖能量。
對(duì)于公司目前使用的緩啟動(dòng)電路,需要根據(jù)實(shí)際測(cè)試情況,確定保險(xiǎn)絲能否承受啟動(dòng)電流的沖擊。可參見(jiàn)本文案例中的說(shuō)明。
注意事項(xiàng):沖擊電流和脈沖
舉例:
某種UL標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證保險(xiǎn)絲額定電壓125V/1.0A,負(fù)載正常工作電流為0.75A,環(huán)境溫度為25℃,快熔斷類,能承受圖4.8-1脈沖波形的100000次脈沖電流。
步驟一,計(jì)算脈沖I2t。
按照?qǐng)D4.8-2 典型脈沖波形能量計(jì)算公式選擇典型波形E。代入波形E公式并計(jì)算結(jié)果如下:
脈沖I2t=(1/5)ip2t =(1/5)×82×0.004=0.0512A2Sec
步驟二,計(jì)算所需保險(xiǎn)絲最小I2t
圖4.8-3給出100000次脈沖時(shí)I2t的降額為22%。
所需保險(xiǎn)絲最小I2t=脈沖I2t/0.22=0.0512/0.22=0.2327A2Sec
步驟三,檢查該保險(xiǎn)絲額定I2t為0.281A2Sec>0.2327A2Sec,即可以承受脈沖循環(huán)能量。同時(shí),由于是UL標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格,如前所述,額定電流的降額為25%,該保險(xiǎn)絲也可適應(yīng)0.75安培的正常工作電流。
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