保险丝特性及作用

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何谓保险丝,其作用是什么？

保险丝也被称为熔断器，IEC127标准将它定义为"熔断体（fuse-link)"。它是一种安装在电路中，保证电路安全运行的电器元件。熔断器的作用是：当电路发生故障或异常时，伴随着电流不断升高，并且升高的电流有可能损坏电路中的某些重要器件或贵重器件，也有可能烧毁电路甚至造成火灾。若电路中正确地安置了熔断器，那么，熔断器就会在电流异常升高到一定的高度和一定的时候，自身熔断切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用。最早的熔断器于一百多年前由爱迪生发明，由于当时的工业技术不发达白炽灯很贵重，所以，最初是将它用来保护价格昂贵的白炽灯的。

保险丝的工作原理是怎样的？

我们都知道，当电流流过导体时，因导体存在一定的电阻，所以导体将会发热。且发热量遵循着这个公式：Q=0.24I2RT；其中Q是发热量，0.24是一个常数，I是流过导体的电流，R是导体的电阻，T是电流流过导体的时间；依此公式我们不难看出熔断器的简单的工作原理了。

当制作熔断器的材料及其形状确定了，其电阻R就相对确定了（若不考虑它的电阻温度系数）。当电流流过它时，它就会发热，随着时间的增加其发热量也在增加。电流与电阻的大小确定了产生热量的速度，熔断器的构造与其安装的状况确定了热量耗散的速度，若产生热量的速度小于热量耗散的速度时，熔断器是不会熔断的。若产生热量的速度等于热量耗散的速度时，在相当长的时间内它也不会熔断。若产生热量的速度大于热量耗散的速度时，那么产生的热量就会越来越多。又因为它有一定比热及质量，其热量的增加就表现在温度的升高上，当温度升高到熔断器的熔点以上时熔断器就发生了熔断。这就是熔断器的工作原理。们从这个原理中应该知道，您在设计制造熔断器时必须认真地研究您所选材料的物理特性，并确保它们有一致几何尺寸。因为这些因素对熔断器能否正常工作起了致关重要的作用。同样，您在使用它的时候，一定要正确地安装它。

熔断器的构造如何？各有什么功效？又有什么要求？

一般熔断器由三个部分组成：一是熔体部分，它是熔断器的核心，熔断时起到切断电流的作用，同一类、同一规格熔断器的熔体，材质要相同、几何尺寸要相同、电阻值尽可能地小且要一致，最重要的是熔断特性要一致；二是电极部分，通常有两个，它是熔体与电路联接的重要部件，它必须有良好的导电性，不应产生明显的安装接触电阻；三是支架部分，熔断器的熔体一般都纤细柔软的，支架的作用就是将熔体固定并使三个部分成为刚性的整体便于安装、使用，它必须有良好的机械强度、绝缘性、耐热性和阻燃性，在使用中不应产生断裂、变形、燃烧及短路等现象；

电力电路及大功率设备所使用的熔断器，不仅有一般熔断器的三个部分，而且还有灭弧装置，因为这类熔断器所保护的电路不仅工作电流较大，而且当熔体发生熔断时其两端的电压也很高，往往会出现熔体已熔化（熔断）甚至已汽化，但是电流并没有切断，其原因就是在熔断的一瞬间在电压及电流的作用下，熔断器的两电极之间发生拉弧现象。这个灭弧装置必须有很强的绝缘性与很好的导热性，且呈负电性。石英砂就是常用的灭弧材料。

另外，还有一些熔断器有熔断指示装置，它的作用就是当熔断器动作（熔断）后其本身发生一定的外观变化，易于被维修人员发现，例如：发光、变色、弹出固体指示器等。

保险丝有哪些种类？

按保护形式分，可分为：过电流保护与过热保护。用于过电流保护的熔断器就是平常说的熔断器（也叫限流熔断器）。用于过热保护的熔断器一般被称为"温度熔断器"。温度熔断器又分为低熔点合金形与感温触发形还有记忆合金形等等（温度熔断器是防止发热电器或易发热电器温度过高而进行保护的，例如：电吹风、电熨斗、电饭锅、电炉、变压器、电动机等等；它响应于用电电器温升的升高，不会理会电路的工作电流大小。其工作原理不同于"限流熔断器"）。

按使用范围分，可分为：电力熔断器、机床熔断器、电器仪表熔断器（电子熔断器）、汽车熔断器。

按体积分，可分为：大型、中型、小型及微型。

按额定电压分，可分为：高压熔断器、低压熔断器和安全电压熔断器。

按分断能力分，可分为：高、低分断能力熔断器。

按形状分，可分为：平头管状熔断器（又可分为内焊熔断器与外焊熔断器）、尖头管状熔断器。

按熔断速度分，可分为：特慢速熔断器（一般用TT表示）、慢速熔断器（一般用T表示）、中速熔断器（一般用M表示）、快速熔断器（一般用F表示）、特快速熔断器（一般用FF表示）。

按标准分，可分为：欧规熔断器、美规熔断器、日规熔断器。

慢速熔断器是怎样一回事？

慢速保险丝也叫延时熔断器，它的延时特性表现在电路出现非故障脉冲电流时保持完好而能对长时间的过载提供保护。有些电路在开关瞬间的电流大于几倍正常工作电流，尽管这种电流峰值很高，但是它出现的时间很短，我们称它为脉冲电流也有称它为冲击电流或叫它为浪涌电流。普通的熔断器是承受不了这种电流的，这样的电路中若使用的是普通熔断器恐怕就无法正常开机了，若使用更大规格的熔断器，那么当电路过载时又得不到保护。延时熔断器的熔体经特殊加工而成，它具有吸收能量的作用，调整能量吸收量就能使它即可以抗住冲击电流又能对过载提供保护。标准对延时特性都有规定，若标准的规定特性无法满足您的要求，您可以与制造商联系以得到解决。

保险丝的额定电流是否就是使保险丝熔断的电流？

不是。应该仅将它看成是一种规格的标称，而流过熔断器的电流大到何种地步、何时熔断这在熔断器产品标准中对它有详细的规定，又因标准的不同而规定有所不同。熔断器有一个"熔断系数"其值大于"1"（一般在1.1至1.5之间），它是"常规不熔断电流"与"额定电流"的比值。由此可以看出，即使流过熔断器的电流大于它的额定电流而未超过常规不熔断电流，熔断器也不应该发生熔断现象。

如何理解熔断器的额定电压？

熔断器熔断与否取决于流过它的电流的大小，与电路的工作电压无关。熔断器的额定电压是从安全使用熔断器角度提出的，它是熔断器处于安全工作状态所安置的电路的最高工作电压。这说明熔断器只能安置在工作电压小于等于熔断器额定电压的电路中。只有这样熔断器才能安全有效地工作，否则，在熔断器熔断时将会出现持续飞弧和被电压击穿而危害电路的现象。

熔断器的电压降说明了什么？

熔断器的电压降是熔断器在额定电流条件下，其两端的电压降。它反映了熔断器的内阻，其值不应过大。若将内阻（电压降）过大的熔断器安装在电路中，它将影响电路的系统参数，使得电路不能正常工作。标准对电压降不仅有其值的上限规定，而且对其一致性也作了规定。

研究熔断器温升有何意义？

熔断器的温升是指熔断器中流过1.1倍（110%）额定电流时，熔断器的温度上升值，即实测温度减去环境温度的值。UL标准将其上限规定在75Co。因为熔断器的熔体对温度较为敏感，在一定高的温度长时间的作用下，它的熔点及阻抗将发生变化，这种变化会影响熔断器的准确性。这就是通常说的熔断器老化。老化的熔断器使用于电路中是非常危险的，所以，我们在制作和使用熔断器时都应该注重熔断器的温升。同理，我们也应该注意到，即使经过长时间使用的熔断器未发生熔断，它也有可能已经老化了，此时最好进行更换。

保熔断器的分断能力是什么意思？

当介于常规不熔断电流与相关标准规定的额定分断能力（的电流）之间的电流作用于熔断器时，熔断器应能满意地动作，而且不会危及周围环境。熔断器被安置的电路的预期故障电流必须小于标准规定的额定分断能力电流，否则，当故障发生熔断器熔断时会出现持续飞弧、引燃、熔断器烧毁、连同接触件一起熔融、熔断器标记无法辨认等现象。当然，劣质熔断器的分断能力达不到标准规定的要求，使用时同样会发生上述的危害。

如何选择熔断器

在很多电子设备中，都离不开熔断器（FUSE）。自从十九世纪九十年代爱迪生发明了把细导线封闭在台灯座里的第一个插塞式熔断器之后，熔断器的种类越来越多，应用越来越广。这里介绍一些保熔断器参数、选择及应用常识。

熔断器的各项额定值及其性能指标是根据实验室条件及验收规范测定的。国际上有多家权威的测试和鉴定机构，如美国的保险商实验公司的UL认证，加拿大标准协会的CSA认证、日本国际与贸易工业部的MTTI认证和国际电气技术委员会的ICE认证。

熔断器的选择涉及下列因素：

1. 正常工作电流。

2.施加在熔断器上的外加电压。

3.要求熔断器断开的不正常电流。

4.允许不正常电流存在的最短和最长时间。

5.熔断器的环境温度。

6.脉冲、冲击电流、浪涌电流、启动电流和电路瞬变值。

7.是否有超出熔断器规范的特殊要求。

8.安装结构的尺寸限制。

9.要求的认证机构。

10.熔断器座件：熔断器夹、安装盒、面板安装等。

下面把熔断器选型中常见的参数和术语作一些说明。

正常工作电流：在25℃条件下运行，熔断器的电流额定值通常要减少25%以避免有害熔断。大多数传统的熔断器其采用的材料具有较低的熔化温度。因此，该种熔断器对环境温度的变化比较敏感。例如一个电流额定值为10A的熔断器通常不能在25℃环境温度下大于7.5A的电流运行。

电压额定值：熔断器的电压额定值必须等于或大于有效的电路电压。一般标准电压额定值系列为32V、125V、250V、600V。

电阻：熔断器的电阻在整个电路中并不十分重要。但对于安培数小于1的熔断器的电阻会有几个欧姆，所以在低电压电路中采用保险丝时应考虑这个问题。大部分的熔断器是用正温度系数材料制成，所以也有冷电阻和热电阻之分。

环境温度：熔断器的电流承载能力，其实验是在环境温度为25℃情况下进行的，这种实验受环境温度变化的影响。环境温度越高，熔断器的工作温度就越高，其熔断器的电流承载能力就越低，寿命也就越短。相反，在较低的温度下允许会延长熔断器的寿命。

熔断额定容量：也称为致断容量。熔断额定容量是熔断器在额定电压下能够确实熔断的最大许可电流。短路时，熔断器中会多次通过比正常工作电流大的瞬间过载电流。安全运行时要求熔断器保持完整的状态（无爆裂或断裂）。

熔断器性能：熔断器的性能是指熔断器对各种电流负荷做出反应的迅速程度。熔断器按性能常分为正常响应、延时断开、快动作和电流限制四种类型。

有害断路：常常是由于对所设计的电路分析不完整造成的。在前面所列出的熔断器选择所涉及的所有因素中，必须特别注意正常工作电流、环境温度和过载量。在使用时，不能只根据正常工作电流和环境温度来选择熔断器，还要注意其他使用条件。例如，造成常规电源有害断路的一种常见原因就是没有充分考虑熔断器的公称熔化热能的额定值，它也必须满足由电源平滑滤波的输入电容器产生的浪涌电流对熔断器提出的要求。如果要熔断器安全可靠工作，那么要选用熔断器的熔化热能不大于该熔断器公称溶化热能额定值的20%。

公称溶化热能：就是指熔化溶断部件所需的能量，用I2t表示，读为“安培平方秒”。一般在权威认证机构，都要进行熔化热能测试：给熔断器施加一个电流增量并测量融化发生的时间，如果在约0.008秒或更长的时间内不发生融化，那么就增加脉冲电流的强度。重复进行实验直到熔断器的熔断时间在0.008秒以内。这一测试的目的是确保所产生的热能没有足够的时间从熔断器部件通过热传导跑掉，也就是说，全部热能用于溶断熔断器。

因此，选用熔断器时，除了考虑前面所说的正常工作电流、减少额定值、环境温度外，还要考虑I2t值。另外还要注意：由于大多数熔断器有焊接接头，因此在焊接这些熔断器时要特别小心。因为焊接热量过多会使保险丝内的焊料回流而改变它的额定值。熔断器类似于半导体的热敏元件，因此，在焊接熔断器时最好采用吸热装置。