保險(xiǎn)絲的工作原理

當(dāng)制作保險(xiǎn)絲的材料及其形狀確定了，其電阻R就相對(duì)確定了（若不考慮它的電阻溫度系數(shù)）。當(dāng)電流流過(guò)它時(shí)，它就會(huì)發(fā)熱，隨著時(shí)間的增加其發(fā)熱量也在增加。電流與電阻的大小確定了產(chǎn)生熱量的速度，保險(xiǎn)絲的構(gòu)造與其安裝的狀況確定了熱量耗散的速度，若產(chǎn)生熱量的速度小于熱量耗散的速度時(shí)，保險(xiǎn)絲是不會(huì)熔斷的。若產(chǎn)生熱量的速度等于熱量耗散的速度時(shí)，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)它也不會(huì)熔斷。若產(chǎn)生熱量的速度大于熱量耗散的速度時(shí)，那么產(chǎn)生的熱量就會(huì)越來(lái)越多。又因?yàn)樗幸欢ū葻峒百|(zhì)量，其熱量的增加就表現(xiàn)在溫度的升高上，當(dāng)溫度升高到保險(xiǎn)絲的熔點(diǎn)以上時(shí)保險(xiǎn)絲就發(fā)生了熔斷。這就是保險(xiǎn)絲的工作原理。們從這個(gè)原理中應(yīng)該知道，您在設(shè)計(jì)制造保險(xiǎn)絲時(shí)必須認(rèn)真地研究您所選材料的物理特性，并確保它們有一致幾何尺寸。因?yàn)檫@些因素對(duì)保險(xiǎn)絲能否正常工作起了致關(guān)重要的作用。同樣，您在使用它的時(shí)候，一定要正確地安裝它。

  當(dāng)電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)，因?qū)w存在一定的電阻，所以導(dǎo)體將會(huì)發(fā)熱。且發(fā)熱量遵循著這個(gè)公式：Q=0.24I2RT；其中Q是發(fā)熱量，0.24是一個(gè)常數(shù)，I是流過(guò)導(dǎo)體的電流，R是導(dǎo)體的電阻，T是電流流過(guò)導(dǎo)體的時(shí)間；依此公式我們不難看出保險(xiǎn)絲的簡(jiǎn)單的工作原理了。

保險(xiǎn)絲的特性術(shù)語(yǔ)

1、額定電流：保險(xiǎn)絲管的公稱(chēng)工作電流（正常條件下，保險(xiǎn)絲長(zhǎng)期維持正常工作的最大電流）。

  2、額定電壓：保險(xiǎn)絲的公稱(chēng)工作電壓（保險(xiǎn)絲斷開(kāi)瞬間，能安全承受的最大電壓）。選用保險(xiǎn)絲時(shí)，被選用保險(xiǎn)絲的額定電壓，應(yīng)大于被保護(hù)回路的輸入電壓。

  3、分?jǐn)嗄芰Γ寒?dāng)電路中出現(xiàn)很大的過(guò)載電流（如強(qiáng)短路）時(shí)，保險(xiǎn)絲能安全切斷（分?jǐn)啵╇娐返淖畲箅娏鳌Ｋ潜ｋU(xiǎn)絲最重要的安全指標(biāo)。安全分?jǐn)嗍侵冈诜謹(jǐn)嚯娐分胁话l(fā)生噴濺、燃燒、爆炸等危及周?chē)⒉考灾寥松戆踩默F(xiàn)象。

  4、過(guò)載能力(承載能力)：保險(xiǎn)絲能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)維持工作的最大過(guò)載電流。當(dāng)流經(jīng)保險(xiǎn)絲的電流超過(guò)額定電流時(shí)，一段時(shí)間后熔體溫度將逐漸上升以至最后被熔斷。

  UL標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：保險(xiǎn)絲維持工作4小時(shí)以上，最大不熔斷電流是額定電流的110[%]（微型保險(xiǎn)絲管為100[%]）
  IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：保險(xiǎn)絲維持工作1小時(shí)以上，最大不熔斷電流是額定電流的150[%]

  5、熔斷特性（I-T）：保險(xiǎn)絲所加負(fù)載電流與保險(xiǎn)絲熔斷時(shí)間的關(guān)系。

  A、熔斷特性曲線（I-T曲線）：在以負(fù)載電流為X軸，熔斷時(shí)間為Y坐標(biāo)的對(duì)數(shù)坐標(biāo)系內(nèi)，由保險(xiǎn)絲在不同負(fù)載電流下的平均熔斷時(shí)間坐標(biāo)點(diǎn)連成的曲線。每一種型號(hào)規(guī)格的保險(xiǎn)絲都有一條相應(yīng)的曲線可代表其熔斷特性，這種曲線很好地描繪了保險(xiǎn)絲的過(guò)載性能。可供保險(xiǎn)絲選用時(shí)參考。

  B、熔斷特性表：由幾個(gè)規(guī)定的具有代表性的負(fù)載電流值和對(duì)應(yīng)的熔斷時(shí)間范圍所組成的表格。各安全標(biāo)準(zhǔn)都已明確規(guī)定，這是驗(yàn)收保險(xiǎn)絲的最主要依據(jù)。

  例如UL、CSA、MIT/KTLA種規(guī)格快速熔斷型，規(guī)定為：
  In 100[%]    4小時(shí)最小
  In135[%]    1小時(shí)最大
  In 200[%]    2分鐘最大

  6、熔化熱能值（I2T）：使保險(xiǎn)絲的熔斷體熔化，部份汽化的切斷電流所需要的公稱(chēng)能量值，簡(jiǎn)單說(shuō)就是使保險(xiǎn)絲熔斷所需的最小熱能值。

  總量I2t=熔化I2t+飛弧I2t

  其中熔化I2t（相當(dāng)于IEC標(biāo)準(zhǔn)中的預(yù)飛弧I2t），指從熔體熔化到飛弧開(kāi)始瞬間所需要的能量；飛弧I2t是指飛弧開(kāi)始瞬間到飛弧最終熄滅所需要的能量。對(duì)于低壓保險(xiǎn)絲來(lái)說(shuō)，飛弧時(shí)間非常短，常可忽略，即飛弧I2t可以按零計(jì)算。

  UL和IEC都未對(duì)I2t作要求，但I(xiàn)2t對(duì)選用fuse有些幫助。保險(xiǎn)絲的I2t測(cè)算是在保險(xiǎn)絲的熔斷時(shí)間小于10ms（通常是以8 ms）時(shí)的I2t來(lái)計(jì)算。我公司樣本上有各規(guī)格的I-T曲線，有相應(yīng)規(guī)格I2t參考值，供選用保險(xiǎn)絲時(shí)參考。

  7、電壓降：在額定電流條件下，達(dá)到熱平衡后保險(xiǎn)絲兩端的電壓差。

  8、溫升：在一定電流條件下，達(dá)到熱平衡后保險(xiǎn)絲表面溫度與通電初始溫度（可以理解為環(huán)境溫度）之差，即溫升=保險(xiǎn)絲表面溫度-環(huán)境溫度。

保險(xiǎn)絲管的安全標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)志

1、UL、CSA標(biāo)準(zhǔn)：美國(guó)、加拿大等北美地區(qū)安全標(biāo)準(zhǔn)；小型電流保險(xiǎn)絲管標(biāo)準(zhǔn)為UL248-1/14、CSA248-1/14。
  安全標(biāo)志：
  ---  UL/CSA  LIST（列名標(biāo)志），完全按照UL/CSA248-1/14標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試認(rèn)證通過(guò)的產(chǎn)品安全標(biāo)志。
  ---  UL/CSA  RECOGNIZED（認(rèn)可標(biāo)志），部分按照UL/CSA248-1/14標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試認(rèn)證通過(guò)的產(chǎn)品安全標(biāo)志。
  ---  UL測(cè)試通過(guò)、CSA互認(rèn)的列名/認(rèn)可安全標(biāo)志，等同于

  2、JIS標(biāo)準(zhǔn)：日本電器安全標(biāo)準(zhǔn)。小型電流保險(xiǎn)絲管標(biāo)準(zhǔn)為JIS C6575。
  安全標(biāo)志：
  ---  T
  ---  PSE
  2006年底前兩個(gè)標(biāo)志都有效，之后只有“PSE”標(biāo)志有效。

  3、KTL標(biāo)準(zhǔn)：韓國(guó)電器安全標(biāo)準(zhǔn)。
  安全標(biāo)志：
  ---  K

  4、IEC標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，歐洲及中國(guó)地區(qū)使用的安全標(biāo)準(zhǔn)。小型電流保險(xiǎn)絲管標(biāo)準(zhǔn)為IEC60 127，GB 9364（中國(guó)）。
  安全標(biāo)志：
  CCC      ---          中國(guó)
  SEMKO   ---           瑞典
  VDE      ---          德國(guó)
  BSI       ---         英國(guó)
  IMQ      ---          意大利

  1、UL、CSA標(biāo)準(zhǔn)：美國(guó)、加拿大等北美地區(qū)安全標(biāo)準(zhǔn)；小型電流保險(xiǎn)絲管標(biāo)準(zhǔn)為UL248-1/14、CSA248-1/14。
  安全標(biāo)志：
  ---  UL/CSA  LIST（列名標(biāo)志），完全按照UL/CSA248-1/14標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試認(rèn)證通過(guò)的產(chǎn)品安全標(biāo)志。
  ---  UL/CSA  RECOGNIZED（認(rèn)可標(biāo)志），部分按照UL/CSA248-1/14標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試認(rèn)證通過(guò)的產(chǎn)品安全標(biāo)志。
  ---  UL測(cè)試通過(guò)、CSA互認(rèn)的列名/認(rèn)可安全標(biāo)志，等同于

  2、JIS標(biāo)準(zhǔn)：日本電器安全標(biāo)準(zhǔn)。小型電流保險(xiǎn)絲管標(biāo)準(zhǔn)為JIS C6575。
  安全標(biāo)志：
  ---  T
  ---  PSE
  2006年底前兩個(gè)標(biāo)志都有效，之后只有“PSE”標(biāo)志有效。

  3、KTL標(biāo)準(zhǔn)：韓國(guó)電器安全標(biāo)準(zhǔn)。
  安全標(biāo)志：
  ---  K

  4、IEC標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，歐洲及中國(guó)地區(qū)使用的安全標(biāo)準(zhǔn)。小型電流保險(xiǎn)絲管標(biāo)準(zhǔn)為IEC60 127，GB 9364（中國(guó)）。
  安全標(biāo)志：
  CCC      ---          中國(guó)
  SEMKO   ---           瑞典
  VDE      ---          德國(guó)
  BSI       ---         英國(guó)
  IMQ      ---          意大利

影響保險(xiǎn)絲壽命的因素及評(píng)估保險(xiǎn)絲壽命

1、影響保險(xiǎn)絲壽命的因素：

  a、工作環(huán)境溫度：
  環(huán)境溫度過(guò)高有損于保險(xiǎn)絲的壽命。延時(shí)型（慢熔斷型）保險(xiǎn)絲如錫球型，溫度約等于160℃（150~170℃）時(shí)錫開(kāi)始向金屬絲擴(kuò)散；快速熔斷型保險(xiǎn)絲的可熔體（金屬絲）開(kāi)始較劇烈氧化的溫度約等于200℃（175~225℃）。隨熔絲由外向里的氧化、多次的擴(kuò)散、熱應(yīng)力疲勞等，保險(xiǎn)絲的壽命將逐漸縮短。
  因而建議延時(shí)型保險(xiǎn)絲熔絲不應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間在150℃以上工作，快速熔斷型保險(xiǎn)絲不應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間在175~225℃以上工作。

  b、脈沖電流：
  不斷的脈沖沖擊，會(huì)產(chǎn)生熱循環(huán)，從而致使熔絲的擴(kuò)散、氧化、熱應(yīng)力等產(chǎn)生，甚至加速。保險(xiǎn)絲將 隨著脈沖能量和次數(shù)的增加而漸漸老化。    保險(xiǎn)絲的抗沖擊壽命，取決于脈沖的I2t占保險(xiǎn)絲本身I2t的百分比；通常情況，應(yīng)小于20[%]，那樣保險(xiǎn)絲可承受10萬(wàn)次以上的沖擊。

  c、其它：
  如與保險(xiǎn)絲接觸的管夾、及連接電線的長(zhǎng)度、截面積等。保險(xiǎn)絲與管夾的接觸電阻大，有損于壽命，UL標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，試驗(yàn)時(shí)保險(xiǎn)絲與管夾的接觸電阻小于3mΩ。當(dāng)接觸電阻大時(shí)，管夾不是散熱而是產(chǎn)生熱并向熔絲傳送。

  2、保險(xiǎn)絲老化后對(duì)使用的影響：

  保險(xiǎn)絲老化后，不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)切斷的電流而保險(xiǎn)絲不熔斷的危險(xiǎn)。保險(xiǎn)絲 老化后，相當(dāng)于是額定值（電流）的下降而非上升，因而在電路中不會(huì)產(chǎn)生安全性問(wèn)題，只是會(huì)在較小的過(guò)載電流或脈沖下即切斷電路。

  3、保險(xiǎn)絲壽命的測(cè)試評(píng)估：

  在IEC標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定有“耐久性試驗(yàn)法”，而UL標(biāo)準(zhǔn)中無(wú)類(lèi)似的規(guī)定。
  IEC標(biāo)準(zhǔn)中的耐久性試驗(yàn)即是壽命試驗(yàn)，其方法是，在正常溫度下使用直流電源測(cè)試：
  a、額電流直到溫度穩(wěn)定下測(cè)電壓降；
  b、1.2倍額定電流1h  切斷電流15min。循環(huán)100次；
  c、通電1.5In 1h 測(cè)電壓降；
  d、同a法測(cè)電壓降。
  要求：試驗(yàn)前后電壓降變化不應(yīng)超過(guò)10[%]，且標(biāo)識(shí)仍清楚可辯，端帽焊點(diǎn)不出現(xiàn)任何劣變。