保险丝知识与选型指南保险丝也被称为电流保险丝,IEC127标准将它定义为"熔断体(fuse-link)"。
其主要是起过载保护作用。
电路中正确安置保险丝,保险丝就会在电流异常升高到一定的高度和热度的时候,自身熔断切断电流,保护了电路安全运行。
术语:额定电流:反映保险丝实际应用时的电流值。
-In 被标在保险丝上。
慢熔断:(延时型,抗浪涌)-在高过流时,保险丝动作较慢-保险丝上标有 T;-慢熔断保险丝上含有锡球或镀层。
快速动作:-在高过流时,保险丝动作较快;-保险丝上标有 F。
构造:温度剖析:快速保险丝熔断过程:延时保险丝熔断过程:在高过载时,慢熔断保险丝的动作原理和快速保险丝一样,因为没有时间用来开始扩散的过程。
高过载系指 4In 和更高的过载电流。
扩散在 150-170℃时开始。
慢熔断保险丝的熔丝不应长时间工作在150℃以上,以防止老化。
快速保险丝熔断过程:虽然没有锡球/镀复,快速动作保险丝不允许长时间在 175-225℃以上使用。
- 熔丝材料的氧化。
- 材料性质的改变。
保险丝分断能力等级:额定电压/电压等级:保险丝可以被使用的最大系统电压,在这个电压下不应有对人的破坏能力。
- 32, 63, 125, 250, 600V。
- 额定电压被标注在保险丝上。
分断等级=分断能力:额定电压条件下,保险丝能够安全地分断的预期电流。
-没有对环境的损害;-烧断的保险丝是完整的;-绝缘电阻;>10kOhm;>0.5MOhm。
分断等级举例:注:保险丝系列还有更多的分断等级。
例如:UL 系列,10kA/125Vac和35A/250Vac。
限制电流:预期电流保险丝通过连接器(铜排)接入试验电路,预期电流是有规则的交流波。
对IEC和UL标准的管状保险丝来说,只指定交流的分断能力测试。
直流测试的情况是非常不同的。
交流与直流比较:在交流中,每半个周期会通过零电压位,这将有助于熄灭飞弧。
这种情况在直流中就不会出现。
交流分断和直流分断:直流分断等级<交流分断等级。
保险丝受制于:高电压 (>额定电压);高电流 (>额定分断能力)。
保险丝有可能会爆炸。
保险丝和电流比率:最小熔断电流Is:保险丝在长时间负载后,其熔丝刚刚开始熔化的电流值。
熔断系数f:最小熔断电流和额定电流之间的比率(f=Is/In)。
It曲线/特性:熔断时间对电流的函数关系。
比率:IEC的It曲线最小熔断电流Is被设定为大约1.7倍额定电流In。
比率:UL的It曲线最小熔断电流Is被设定为大约 1.2 倍额定电流 In。
持续电流:为防止异常分断,要求在连续使用电流和最小熔断电流之间有一个安全的差数,这是因为在实际应用和实验室之间有不同的条件,就比如:贸易时附加的保险丝盒。
其它电线的横截面/印刷线路板的跟踪尺寸。
保险丝夹子的接触电阻。
温度和电流的波动。
IEC 保险丝的持续电流:最大100% 额定电流 (=100%In)UL 保险丝的持续电流:最大75% 额定电流 (=75%In)熔化热能值I²t:绝热的过程:因为熔断的瞬间,能量集中在熔丝专用的范围内,没有热量向外层传输或散发。
I²t 值(见产品目录):当保险丝因受到脉冲电流而动作时所必需的能量值。
脉冲持续时间达到80mS时,保险丝的I²t=恒定值。
I²t = 恒定值 (短时间)例:100mA (FLBC)。
I²t = 0.003A²s在25A时,保险丝动作需要多少时间?t= I²t/I² =0.003/(25)² = 4.8uS。
I²t:电流脉冲由于[绝热的]电流脉冲使熔丝受到压力(温度的和机械的)。
在能量和脉冲数量的压力下,它将逐步老化。
疲劳;多次的扩散;氧化。
脉冲承受能力:保险丝能够承受绝热的脉冲电流冲击的总次数,每次冲击之间要有足够的冷却。
脉冲能量占熔化热能值中的%。
烧断的保险丝完整,最少的老化。
I²t:脉冲温度对保险丝额定值的影响:熔丝上的温度=环境温度(Ta)+因负载电流而上升的温度 (dT)。
环境温度的影响,延时保险丝比快速保险丝要更大。
例1:延时型的高分断能力延时型保险丝。
(根据需要的熔断时间而定)名义应用电流:200mA。
环境温度:80℃;100000次脉冲;脉冲能量:I²t pulse:0.66A²S。
应选择哪一规格保险丝?计算:步骤 1UL保险丝,持续负载:75% In;80℃温度对延时保险丝的影响:78%In。
步骤2:100000次脉冲:脉冲I²t< 22%,保险丝I²t;脉冲I²t= 0.66A²S;保险丝I²t> 0.66/0.22> 3A²S。
步骤p3 (最终):找出现在的额定电流等级:In≥ 342mA,选择保险丝的额定电流I²t≥ 3A²S保险丝选型相关因素如下:工作电流;使用电压;周围温度;过载电流及熔断时间;最大有效的故障电流;脉冲;物理尺寸限制,如长度,直径或高度;代理商认证要求,如UL, CSA,VDE, METI, MITI or Military。
保险丝选型指南:一.工作电流:保险丝的额定电流在25℃时,运行上是代表性地降低25%,避免nuisance blowing。
例如,某保险丝的额定电流是10A,通常建议在周围温度25℃时运行电流不超过7.5A。
二.使用电压:保险丝的额定电压,要大于或等于有效的电路电压。
三.周围温度:保险丝的电流负载容量测试是在25℃时进行,会因为周围温度的改变而影响。
较高的周围温度保险丝运行上较热,而且会缩短保险丝的使用寿命,相反的运行的温度较低,会延长保险丝的使用寿命。
正常运行电流趋近或超过保险丝的额定电流时,保险丝的运行温度也会较高。
实际经验指出,保险丝在室温应该最后不确定地,假如运行电流不超过保险丝目录上电流的75%。
四. 过载电流及熔断时间电流数在保护上是需要的,故障情况可以详述是因为电流,或是电流及损坏发生前可以承受的故障最长时间。
时间-电流曲线应该考虑试着和保险丝的电路需要相匹配,然而要记得的是那些曲线是建立在平均数据的基于上。
五. 最大有效的故障电流保险丝的遮断电流必须大于或接近于电路的故障电流。
六. 脉冲本文用普通的术语『脉冲』来描述波型大略的种类,提到的有电流突波(surge current)、启动电流(start-up currents)、涌入电流(inrush currents),以及(transients)。
电子脉冲状况能从一种应用到另一种应用做不同的考虑,不同的保险丝结构对脉冲状况不会有相同的反应。
电子脉冲产生的热循环和可能的机械疲劳会影响保险丝的使用寿命,最初始或启动脉冲在一些应用上是正常的状况,需要用到慢(速)断(Slow-Blow)保险丝的特性。
慢断保险丝结合了延迟热传导,在设计上他们能够承受正常的启动脉冲,并且提供保护抵抗延续的过载。
比较保险丝的时间-电流曲线及I²t时,启动脉冲应该详加说明,应用上的测试建议,要建立设计保险丝能承受脉冲情况的能力。
熔化I²t是熔断保险丝可熔体所需要的一种能量数值,也以安培平方秒(Ampere Squared Second, A² Sec. )来表示。
熔化I²t和能量表示(在0.008秒或以内,薄膜保险丝是0.001秒或以内)是一种重要性对每一种不同的镕化可熔体是一种常数。
因为每种保险丝的型式和电流,以及它的相符合部份的数字,各有不同的镕化可熔体,需要区分每一个的I²t。
这I²t的重要性是保险丝本身的一种参数,由可熔体材质和保险丝可熔体的规格来控制。
选择保险丝除了考虑前面讨论到的〝正常工作电流〞(Normal Operating Currents)、(Rerating)、和〝周围环境温度〞(Ambient Temperature)的基础以外,也需要应用到I²t贴近设计。
熔化I²t对每个保险丝可熔体的设计不仅仅是不变的重要性,也独立于温度和电压。
通常保险丝选择的熔化I²t,是应用保险丝在短时间内必须承受大电流脉冲上。
这些高能量电流普偏在许多应用上,用许多不同的术语来描述,比如〝突波电流〞(surge current)、〝启动电流〞(start-up current)、〝涌入电流〞(inrush current),以及其他类似的间歇电流(transients)通常被分类为脉冲中的普通类。
实验室的测试,是引导每个保险丝设计去区分它的熔化I²t等级。
在这文章中I²t的重要性,是名义上的而且具代表性的,工厂应该参考假如这参数在设计分析上是重要的。
七. 物理尺寸限制八. 认证要求:1.UL/CSA/ANCE(Mexico)248-14 Fuses for Supplementary Overcurrent Protection(600 Volts, Maximum)(Previously UL 198G and CSAC22.2 No.59)(1)UL Listed:UL认证的保险丝符合所有UL/CSA 248-14要求的标准,以下是部份要求的内容;UL安培数值的测试是导通在100%、135%、和200%的额定电流,保险丝在负载100%的额定电流时温度必须保持稳定,且不能超过75℃。
在额定电流的135%时,保险丝必须在1小时内熔断。
额定电流的200%时,0A~30A的保险丝必须在2分钟内熔断,35A~60A必须在4分钟内熔断。
UL认证的保险丝之遮断电流(interrupting rating)在AC 125V最小是10,000A,在250V的认证如同125V 是10,000A,至少在250V最小的数值(values)如下表:保险丝安培数Ampere Rating of Fuse遮断电流Interrupting Rating in Amperes电压Voltage Rating0 to 1 35 250V AC1.1 to 3.5 100 250V AC3.6 to 10 200 250V AC10.1 to 15 750 250V AC15.1 to 30 1,500 250V AC(2)Recognized Under the Component Program of Underwriters Laboratories:UL承认(The Recognized Component Program of UL)与UL认证(UL Listed)是不同的,UL承认是依据保险丝制造商的需求来测试保险丝的规格,如果保险丝是设计在特殊用途上的,其测试内容可以和UL认证的要求不同。