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.選擇保險絲的十個(gè)要素

---- 額定電流;
---- 額定電壓;
---- 環(huán)境溫度;
---- 電壓降 / 冷電阻;
---- 熔斷特性: 過(guò)載能力, 時(shí)間 / 電流特性;
---- 分斷能力;
---- 熔化熱能值;
---- 耐久性(壽命);
---- 結構特征: 外形 / 尺寸,安裝形式;
---- 安全認證。

1、額定電流---In
保險絲的額定電流是指它的公稱(chēng)額定電流, 通常就是電路能 夠工作的最大電流值。
* 正確選擇保險絲的額定電流值, 必須作如下考慮:
例如: 電路的工作電流: Ir = 1.5 A,保險絲額定電流應是: In = Ir/Of = 1.5/0.75 = 2A;這兒的 Of 是 UL 規格保險絲的折減率所以應該選擇 2A 的保險絲

對于 IEC規格保險絲則沒(méi)有折減率要求, 即: Ir = In
* 如果特殊的額定電流不是通用的, 應該選最鄰近的較高值。
* 錯誤的選澤:把希望保險絲熔斷的電流值作為額定電流值。

2、額定電壓---Un
保險絲的額定電壓是指它的公稱(chēng)額定電壓, 通常就是保險絲 斷開(kāi)后能夠承受的最大電壓值。
* 保險絲通電時(shí)兩端所承受的電壓大大小于其額定電壓,因此額定電壓基本上無(wú)關(guān)緊要。
* 正確選擇保險絲額定電壓應該等于或大于電路電壓

例如: 250V的保險絲可以用于 125V的電路

* 對于低電壓的電子應用, 一個(gè)交流額定保險絲可以用于直流電路中。
* 關(guān)于保險絲的額定電壓主要應考慮: 當電路電壓不超過(guò)熔斷器額定電壓時(shí), 保險絲是否有能力分斷給出的最大電流


3、環(huán)境溫度
* 環(huán)境溫度或已知的工作溫度, 對保險絲的動(dòng)作是有影響的
* 環(huán)境溫度越高, 保險絲的工作時(shí)就越熱, 其壽命也就越短
* 不管是 UL 規格還是 IEC規格, 保險絲的各項要求都是指在室溫條件下的 250C,如環(huán)境或工作溫度較高,則要考慮保險絲的溫度折減率。
例如: 一個(gè)快熔斷保險絲在 900C 條件下工作并在 1.5A 時(shí)動(dòng)作,參閱下圖, 其折減率 (Tf) 是 95%.


上圖顯示了影響時(shí)間-電流特性的結果 (典型曲線(xiàn)圖)

圖 解: 曲線(xiàn) A: 傳統的慢熔斷保險絲;曲線(xiàn) B: 特快熔斷, 快熔斷和螺旋式繞制的保險絲;曲線(xiàn) C: 可恢復 PTC

如果選用一個(gè) IEC規格的保險絲, 那么額定電流就是:

In 1.5A
In = ---- = ------ = 1,58 A
Tf 0.95
在這種情況下, 推薦 1.6 A 或 2 A 的保險絲


如果選用一個(gè) UL 規格的保險絲 那么額定電流就是:

In 1.5 A
In = --------- = ------------- = 2.1 A
Of X Tf 0.75 X 0.95
應該選用額定電流為 2.5 A 的保險絲


4、 電壓降/冷電阻---Ud/R

* 一般情況下,保險絲的電阻值與它的額定電流值成反比。
* 在保護電路中要求保險絲的阻值越小越好,這樣它的損耗功 率也??;因此在保險絲參數中規定了它的最大電壓降值。
* 保險絲的電壓降:通以直流額定電流,使保險絲達到熱平衡后所得的讀數。
* 保險絲的冷電阻:在小于額定電流10%的條件下測得的讀數
* 保險絲的電壓降和冷電阻可以互相換算。
* 小規格保險絲的電壓降對低壓電路的影響較大,務(wù)必注意!極端情況下會(huì )無(wú)法輸出工作電流。

5、 時(shí)間-電流特性---I-T特性或安秒特性

* 當流經(jīng)保險絲的電流超過(guò)額定電流時(shí), 熔體溫度逐漸上升, 以至最后保險絲被燒斷,我們把這都歸屬為一種過(guò)載狀態(tài)。
* 時(shí)間/電流特性是保險絲最主要的電性能指標,它表明了保險絲在不同過(guò)載電流負載下熔斷的時(shí)間范圍。
* 保險絲要求有一定的過(guò)載能力:
UL規范保險絲的最大不熔斷電流是110%In;
IEC規范保險絲的最大不熔斷電流是150%In或120%In
* 保險絲也要求在超過(guò)限量的過(guò)載電流時(shí)能及時(shí)地燒斷:
UL規范保險絲的最小熔斷電流在130%In 左右;
IEC規范保險絲的最小熔斷電流在180%In 左右
* 時(shí)間/電流特性曲線(xiàn)最好地描繪了保險絲的過(guò)載性能,通常規定用曲線(xiàn)中的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)來(lái)考核保險絲的過(guò)載性能。
* UL規范保險絲規定了110%In,135%In和200%In等測試點(diǎn);
* IEC規范保險絲規定了150%(120%)In,210%In(200%)275%In,400%In和1000%In等測試點(diǎn)
* 根據熔斷特性不同,可以把保險絲分為快速型和延時(shí)型等:
* 快速保險絲常用在阻性電路中,保護一些對電流變動(dòng)特別敏感的元器件;
* 延時(shí)保險絲常用在電路狀態(tài)變化時(shí)有較大浪涌電流的感/容性 電路中,它能承受開(kāi)關(guān)機時(shí)浪涌脈沖的沖擊,而真正出現故障時(shí)仍能較快的斷開(kāi)電路
* 根據 IEC 127, 提供直流電來(lái)確定保險絲的熔斷時(shí)間, 由此 可以得出時(shí)間--電流曲線(xiàn). 如果提供交流電則熔斷時(shí)間將有變化, 特別是當保險絲在一個(gè)很短時(shí)間內熔斷的時(shí)候, 它將隨著(zhù)閉合電路時(shí)交流正弦波的相位角度而變化。
* 典型的時(shí)間電流特性曲線(xiàn)如下圖所示:


圖中每一條曲線(xiàn)代表了一個(gè)規格保險絲的熔斷特性,對應每 一個(gè)負載電流都能找到它的熔斷時(shí)間。


* 不同類(lèi)型保險絲具有不同形狀的特性曲線(xiàn)。

6、分斷能力---Ir

* 當流經(jīng)保險絲的電流相當大以至短路的時(shí)侯,仍要求保險絲能 安全分斷電路,且不帶來(lái)任何破壞性。
* 分斷能力是保險絲最主要的安全指標。它表明了在規定的電壓下, 保險絲能安全地切斷的最大電流。分斷能力也稱(chēng)為最大分 斷能力或短路分斷能力。
* 當超過(guò)額定分斷電流值時(shí), 保險絲有可能出現破碎,爆炸,噴 濺,引起周?chē)松砘蚱渌骷娜紵推茐牡炔话踩F象。
* 我們還知道, 額定分斷能力 (在UL文件里) 直接與保險絲的額定電壓有關(guān)。額定電流越大,其額定分斷能力就越小。
* 保險絲的分斷能力取決于保險絲的結構和所用的材質(zhì), 一般來(lái)說(shuō)低分斷能力保險絲大部份都是玻璃殼體的, 高分斷能力保險絲通常有陶瓷殼體, 其中許多還填充有純凈顆粒狀石英材料
* UL198-G 規格則有不同的分斷能力:
在交流 125V 條件下, 保險絲必須能切斷 10000 A, 在交流 250V 條件下, 保險絲必須能切斷的電流是:

保險絲的額定電流 額定分斷能力
0 - 1 A 35 A
1.1 - 3.5 A 100 A
3.6 - 19 A 200 A
10.1 - 15 A 750 A
15.1 - 30 A 1500 A

* IEC 127規定了在交流 250V 條件下的分斷能力:
低分斷能力保險絲(LBC) 必須通過(guò) 35 A 或 10 In 中的大者
高分斷能力保險絲(HBC) 必須通過(guò) 1500 A
增強分斷能力保險絲(MBC)必須通過(guò)150 A。
* 按照常規, 當被保護系統是直接聯(lián)接到電源輸入電路和保險絲被置于電源輸入部份時(shí), 一定要使用高分斷能力保險絲。
* 在大部分二次電路中, 特別是電壓低于電源電壓時(shí), 選用低分斷能力保險絲就足以能勝任了.

7、熔化熱能值—I2 t 瞬時(shí)電流和脈沖

* 內部瞬時(shí)電流來(lái)源于被保護電路中的容性和感性?xún)δ茉拈_(kāi)關(guān)操作,
* 外部瞬時(shí)電流是指來(lái)源于外部象浪涌一樣注入系統的, 持續時(shí)間很短的沖入電流,
* 持續時(shí)間少于10毫秒的沖入電流或瞬時(shí)電流被稱(chēng)為脈沖電流,脈沖是有害的, 它可能損害保險絲并造成保險絲失效,
* 在大多數情況中, 慢熔斷保險絲最適用于帶有脈沖的電路保護

I2t 值和它的應用
* I2t值是直接測定切斷保險絲所需的能量值
* 總量 I2t (清除 I2t) = 熔化 I2t + 飛弧 I2t ;清除 I2t 是指保險絲徹底斷開(kāi)過(guò)程中的全部熱能量熔化 I2t (相當于 IEC標準中的預飛弧 I2t) 是指從熔體熔化到飛弧開(kāi)始瞬間所需要的能量飛弧時(shí)間是指飛弧開(kāi)始瞬間到飛弧最終熄滅, 對低壓保險絲來(lái)說(shuō)飛弧時(shí)間是非常短的, 通常被忽略.

I2t 值的利用實(shí)例:
  1. 脈沖 I2t
該脈沖的 I2t 值 = 1/2 X 552 X 0.0005 = 0.75625 A2Sec,此我們需要選擇具有大于這個(gè)脈沖的熔化 I2t 值的保險絲

b.脈動(dòng)電流過(guò)載
有時(shí)候應用電流不是穩定直流, 而是象下面這樣的脈動(dòng)電流:
在這種情況下, 實(shí)質(zhì)上需確定于該應用電流的有效值 (Ieff)或平方根值 (Irms), 具體計算步驟如下:

① 確定每個(gè)脈沖的 I2t值
脈沖I2t值 = ( 1.5A X 1.5A X 0.2m ) + ( 1A X 1A X 0.8mS )
= 0.00045 + 0.0008 = 0.00125 A2Sec

② 確定每個(gè)脈沖的平方根值
Irms = ( 0.00125 A2Sec / 0.0013 Sec) = 0.98 (rms)
因此, 我們可以為這項應用選擇 1A 的保險絲.
無(wú)論如何, 保險絲的 I2t值必需大于每一個(gè)脈沖的 I2t值.

③ 確定脈沖周期的抵抗能力
我們選用力特保險絲429001的I2t值是 0.035 A2Sec
(該數據可從樣本中得到), 參見(jiàn)圖表Ⅱ可得:

脈沖 I2t 0.00125
---------- = ---------- = 3.5 %
熔化 I2t 0.035

在該應用中保險絲可以抵抗大于 100000 次的脈沖.


圖表1 圖表2


* 圖表1所列的I2t計算公式可用作不同類(lèi)型的脈沖電流波形的能量計算,可選擇最接近的波形作近似計算。
* 選擇保險絲的I2t 必須在計算的基礎上再加必要的余量。


8、久性/壽命
* 保險絲的壽命是很長(cháng)的,在無(wú)故障的情況下幾乎與設備的壽命是可以同步的
* 測試IEC 規格的小型保險絲壽命的方法:在直流電源條件下,以1.20 In(或1.05 In)電流導通一小時(shí),斷開(kāi)15分鐘,連續100個(gè)周期,最后再以1.5 In(或1.15 In) 電流導通一小時(shí),期間不能有熔斷或其他異?,F象。
* 保險絲的儲存期,在正常條件下不少于兩年,到期經(jīng)復檢合格后可再行儲存。


9、結構特征和安裝形式

結構特征

* 管狀:玻璃管-低分斷能力,陶瓷管-高分斷能力;填充細粒石英沙-用于滅弧,玻璃管變色-熔斷指示;內焊式與外焊式;加引線(xiàn)套帽-用于焊接(有時(shí)需先將引線(xiàn)成型);
* 微型:電阻式,晶體管式,薄膜式 ... ...
* 其他:插片式,螺栓式,密封式,報警式 ... ...
* 熔體結構:圓絲,扁絲,單絲,雙絲,復合絲;直線(xiàn)狀,波浪狀,鋸齒狀;片狀熔體(帶一個(gè)或多個(gè)瓶頸部份)
* 組合式熔體:熔絲纏繞,加錫球,加金屬片,電阻等

安裝形式

* 面板安裝:保險絲盒,保險絲插座 ... ...
* 底板安裝:保險絲夾,保險絲夾座 ... ...
* 印刷線(xiàn)路板安裝:插件安裝(波峰焊):徑向引線(xiàn),軸向引線(xiàn) ... ...表面安裝(紅外焊):傳統式,薄膜式 ... ...有時(shí)需要在管外加熱縮套管,使保險絲與周?chē)^緣
* 懸掛式安裝:保險絲套


10、全認證

* 保險絲的安全認證及其要求將在本書(shū)第六部份中詳細論述。
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