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.選擇保險(xiǎn)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?jǐn)嗄芰Γ?/span>
---- 熔化熱能值;
---- 耐久性(壽命);
---- 結(jié)構(gòu)特征: 外形 / 尺寸,安裝形式;
---- 安全認(rèn)證。

1、額定電流---In
保險(xiǎn)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(xiǎn)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(xiǎn)絲額定電流應(yīng)是: In = Ir/Of = 1.5/0.75 = 2A;這兒的 Of 是 UL 規(guī)格保險(xiǎn)絲的折減率所以應(yīng)該選擇 2A 的保險(xiǎn)絲

對(duì)于 IEC規(guī)格保險(xiǎn)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(yīng)該選最鄰近的較高值。
* 錯(cuò)誤的選澤:把希望保險(xiǎn)絲熔斷的電流值作為額定電流值。

2、額定電壓---Un
保險(xiǎn)絲的額定電壓是指它的公稱(chēng)額定電壓, 通常就是保險(xiǎn)絲 斷開(kāi)后能夠承受的最大電壓值。
* 保險(xiǎn)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(xiǎn)絲額定電壓應(yīng)該等于或大于電路電壓

例如: 250V的保險(xiǎn)絲可以用于 125V的電路

* 對(duì)于低電壓的電子應(yīng)用, 一個(gè)交流額定保險(xiǎn)絲可以用于直流電路中。
* 關(guān)于保險(xiǎn)絲的額定電壓主要應(yīng)考慮: 當(dāng)電路電壓不超過(guò)熔斷器額定電壓時(shí), 保險(xiǎn)絲是否有能力分?jǐn)嘟o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(duì)保險(xiǎn)絲的動(dòng)作是有影響的
* 環(huán)境溫度越高, 保險(xiǎn)絲的工作時(shí)就越熱, 其壽命也就越短
* 不管是 UL 規(guī)格還是 IEC規(guī)格, 保險(xiǎn)絲的各項(xiàng)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(xiǎn)絲的溫度折減率。
例如: 一個(gè)快熔斷保險(xiǎn)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(jié)果 (典型曲線(xiàn)圖)

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

如果選用一個(gè) IEC規(guī)格的保險(xiǎn)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(xiǎn)絲


如果選用一個(gè) UL 規(guī)格的保險(xiǎn)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(yīng)該選用額定電流為 2.5 A 的保險(xiǎn)絲


4、 電壓降/冷電阻---Ud/R

* 一般情況下,保險(xiǎn)絲的電阻值與它的額定電流值成反比。
* 在保護(hù)電路中要求保險(xiǎn)絲的阻值越小越好,這樣它的損耗功 率也小;因此在保險(xiǎn)絲參數(shù)中規(guī)定了它的最大電壓降值。
* 保險(xiǎn)絲的電壓降:通以直流額定電流,使保險(xiǎn)絲達(dá)到熱平衡后所得的讀數(shù)。
* 保險(xiǎn)絲的冷電阻:在小于額定電流10%的條件下測(cè)得的讀數(shù)
* 保險(xiǎn)絲的電壓降和冷電阻可以互相換算。
* 小規(guī)格保險(xiǎn)絲的電壓降對(duì)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(dāng)流經(jīng)保險(xiǎn)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(xiǎn)絲被燒斷,我們把這都?xì)w屬為一種過(guò)載狀態(tài)。
* 時(shí)間/電流特性是保險(xiǎn)絲最主要的電性能指標(biāo),它表明了保險(xiǎn)絲在不同過(guò)載電流負(fù)載下熔斷的時(shí)間范圍。
* 保險(xiǎn)絲要求有一定的過(guò)載能力:
UL規(guī)范保險(xiǎn)絲的最大不熔斷電流是110%In;
IEC規(guī)范保險(xiǎn)絲的最大不熔斷電流是150%In或120%In
* 保險(xiǎn)絲也要求在超過(guò)限量的過(guò)載電流時(shí)能及時(shí)地?zé)龜啵?/span>
UL規(guī)范保險(xiǎn)絲的最小熔斷電流在130%In 左右;
IEC規(guī)范保險(xiǎn)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(xiǎn)絲的過(guò)載性能,通常規(guī)定用曲線(xiàn)中的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)來(lái)考核保險(xiǎn)絲的過(guò)載性能。
* UL規(guī)范保險(xiǎn)絲規(guī)定了110%In,135%In和200%In等測(cè)試點(diǎn);
* IEC規(guī)范保險(xiǎn)絲規(guī)定了150%(120%)In,210%In(200%)275%In,400%In和1000%In等測(cè)試點(diǎn)
* 根據(jù)熔斷特性不同,可以把保險(xiǎn)絲分為快速型和延時(shí)型等:
* 快速保險(xiǎn)絲常用在阻性電路中,保護(hù)一些對(duì)電流變動(dòng)特別敏感的元器件;
* 延時(shí)保險(xiǎn)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(jī)時(shí)浪涌脈沖的沖擊,而真正出現(xiàn)故障時(shí)仍能較快的斷開(kāi)電路
* 根據(jù) IEC 127, 提供直流電來(lái)確定保險(xiǎn)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(dāng)保險(xiǎn)絲在一個(gè)很短時(shí)間內(nèi)熔斷的時(shí)候, 它將隨著閉合電路時(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(guī)格保險(xiǎn)絲的熔斷特性,對(duì)應(yīng)每 一個(gè)負(fù)載電流都能找到它的熔斷時(shí)間。


* 不同類(lèi)型保險(xiǎn)絲具有不同形狀的特性曲線(xiàn)。

6、分?jǐn)嗄芰?--Ir

* 當(dāng)流經(jīng)保險(xiǎn)絲的電流相當(dāng)大以至短路的時(shí)侯,仍要求保險(xiǎn)絲能 安全分?jǐn)嚯娐?,且不帶?lái)任何破壞性。
* 分?jǐn)嗄芰κ潜kU(xiǎn)絲最主要的安全指標(biāo)。它表明了在規(guī)定的電壓下, 保險(xiǎn)絲能安全地切斷的最大電流。分?jǐn)嗄芰σ卜Q(chēng)為最大分 斷能力或短路分?jǐn)嗄芰Α?/span>
* 當(dāng)超過(guò)額定分?jǐn)嚯娏髦禃r(shí), 保險(xiǎn)絲有可能出現(xiàn)破碎,爆炸,噴 濺,引起周?chē)松砘蚱渌骷娜紵推茐牡炔话踩F(xiàn)象。
* 我們還知道, 額定分?jǐn)嗄芰?(在UL文件里) 直接與保險(xiǎn)絲的額定電壓有關(guān)。額定電流越大,其額定分?jǐn)嗄芰驮叫 ?/span>
* 保險(xiǎn)絲的分?jǐn)嗄芰θQ于保險(xiǎn)絲的結(jié)構(gòu)和所用的材質(zhì), 一般來(lái)說(shuō)低分?jǐn)嗄芰ΡkU(xiǎn)絲大部份都是玻璃殼體的, 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
* UL198-G 規(guī)格則有不同的分?jǐn)嗄芰?
在交流 125V 條件下, 保險(xiǎn)絲必須能切斷 10000 A, 在交流 250V 條件下, 保險(xiǎn)絲必須能切斷的電流是:

保險(xiǎn)絲的額定電流 額定分?jǐn)嗄芰?/a>
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(guī)定了在交流 250V 條件下的分?jǐn)嗄芰?
低分?jǐn)嗄芰ΡkU(xiǎn)絲(LBC) 必須通過(guò) 35 A 或 10 In 中的大者
高分?jǐn)嗄芰ΡkU(xiǎn)絲(HBC) 必須通過(guò) 1500 A
增強(qiáng)分?jǐn)嗄芰ΡkU(xiǎn)絲(MBC)必須通過(guò)150 A。
* 按照常規(guī), 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份時(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ΡkU(xiǎn)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(nèi)部瞬時(shí)電流來(lái)源于被保護(hù)電路中的容性和感性?xún)?chǔ)能元件的開(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(tǒng)的, 持續(xù)時(shí)間很短的沖入電流,
* 持續(xù)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(xiǎn)絲并造成保險(xiǎn)絲失效,
* 在大多數(shù)情況中, 慢熔斷保險(xiǎn)絲最適用于帶有脈沖的電路保護(hù)

I2t 值和它的應(yīng)用
* I2t值是直接測(cè)定切斷保險(xiǎn)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(xiǎn)絲徹底斷開(kāi)過(guò)程中的全部熱能量熔化 I2t (相當(dāng)于 IEC標(biāo)準(zhǔn)中的預(yù)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(duì)低壓保險(xiǎn)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(xiǎn)絲

b.脈動(dòng)電流過(guò)載
有時(shí)候應(yīng)用電流不是穩(wěn)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(yīng)用電流的有效值 (Ieff)或平方根值 (Irms), 具體計(jì)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(xiàng)應(yīng)用選擇 1A 的保險(xiǎn)絲.
無(wú)論如何, 保險(xiǎn)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(xiǎn)絲429001的I2t值是 0.035 A2Sec
(該數(shù)據(jù)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(yīng)用中保險(xiǎn)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(jì)算公式可用作不同類(lèi)型的脈沖電流波形的能量計(jì)算,可選擇最接近的波形作近似計(jì)算。
* 選擇保險(xiǎn)絲的I2t 必須在計(jì)算的基礎(chǔ)上再加必要的余量。


8、久性/壽命
* 保險(xiǎn)絲的壽命是很長(zhǎng)的,在無(wú)故障的情況下幾乎與設(shè)備的壽命是可以同步的
* 測(cè)試IEC 規(guī)格的小型保險(xiǎn)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(dǎo)通一小時(shí),斷開(kāi)15分鐘,連續(xù)100個(gè)周期,最后再以1.5 In(或1.15 In) 電流導(dǎo)通一小時(shí),期間不能有熔斷或其他異?,F(xiàn)象。
* 保險(xiǎn)絲的儲(chǔ)存期,在正常條件下不少于兩年,到期經(jīng)復(fù)檢合格后可再行儲(chǔ)存。


9、結(jié)構(gòu)特征和安裝形式

結(jié)構(gòu)特征

* 管狀:玻璃管-低分?jǐn)嗄芰?,陶瓷?高分?jǐn)嗄芰?;填充?xì)粒石英沙-用于滅弧,玻璃管變色-熔斷指示;內(nèi)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(bào)警式 ... ...
* 熔體結(jié)構(gòu):圓絲,扁絲,單絲,雙絲,復(fù)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(xiǎn)絲盒,保險(xiǎn)絲插座 ... ...
* 底板安裝:保險(xiǎn)絲夾,保險(xiǎn)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(tǒng)式,薄膜式 ... ...有時(shí)需要在管外加熱縮套管,使保險(xiǎn)絲與周?chē)^緣
* 懸掛式安裝:保險(xiǎn)絲套


10、全認(rèn)證

* 保險(xiǎn)絲的安全認(rèn)證及其要求將在本書(shū)第六部份中詳細(xì)論述。
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