保险丝应用规范————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:ﻩ保险丝应用规范本文的目的是使设计人员对保险丝及其应用要求有一个更加明确的了解。

保险丝是设计人员为保护电路系统而设置的电流敏感装置，它在电流过载工况下的可靠熔断性能可以保护电路系统中的各用电器件甚至整个电路。

我们将在本文着重介绍保险丝的一些重要的性能参数、选择规则和相关标准。

保险丝简介下面的参数和概念术语将有助于读者理解保险丝以使我们在设计过程中正确的选择应用。

环境温度:保险丝的环境温度不同于“常温”,在很多时候由于各种原因(保险丝座、附近的高温部件)环境温度会比常温高一些。

额定电流：额定电流是保险丝制造商确定的该保险可以承载的电流,而这些电流的数值的确定是经过系列的试验验证才得到的。

负载率:在25°C的环境温度下,推荐保险丝工作在其额定电流值７５%的电流下,这是厂家通过系列试验之后的确定的比值。

试验条件为参考UＬ/CＳA/AＮCＥ（Ｍexico) 248-14“过载保护保险丝”.中条款。

这些试验项目包括:全封闭保险丝座、高接触电阻、环境、瞬时脉冲以及不同导线（线径和长度）等。

保险丝是温度敏感元件,在额定负载下(通常为1０0%负载率），很小的温度变化就会对其额定寿命造成极大的影响。

只有电路设计人员清楚的了解这些试验条件而且在设计过程中充分考虑到各种可能出现的变数,才能使对保险丝统一的性能标准要求成为可能。

为消除电路中可的影响,以及可靠耐久性的设计思路,设计人员应该使保险丝工作在75%的额定负载下。

设计人员必须牢记：必须避免过载使用。

温度敏感型保险丝的额定容量一般是在25°C环境温度下标定的。

保险丝通过电流而产生的温度会随环境温度的变化而变化，在“保险丝选择规则”的表格就标明了环境温度对保险丝额定容量的影响，传统的保险丝设计都用了较低温融化材料，所以他们对环境温度都比较敏感。

尺寸：除非特别说明,保险丝的尺寸为英制单位标注。

保险丝的尺寸范围约从. 0402 (．041"L x.020"W x ．012"H）英寸到５AG，也就是我们通常所说的小型保险丝。

随着保险丝系列的发展,目前的保险丝已可以适配所有的电器设备。

下表中的AG是“Autoｍobｉle Glass”的简写，是从早期保险丝名称中沿用来的。

而前面的数字则代表保险丝在市场中出现的年代顺序。

如:3AG等。

现在的多数保险丝已不是玻璃制造，但他们依然沿用了玻璃保险丝的尺寸规格。

当保险丝外壳的材料使用塑料、纤维、陶瓷或别的材料代替玻璃时,他们用AB等代号替代AG给以标明。

下表中最大的保险丝是5AG或称“MIDGEＴ”,这是使用这些保险丝的电器工业和国家电器编码给予的称谓。

FUSE SIZEＳDIＡMETEＲLEＮＧTＨＳIZE (Inches)(Iｎcｈes)1AＧ１/40．255/80．6252AＧ—0.177—0.5883AＧ1/４０.251．251．254AG 9/３2 0．2811．25１.255AG 1３/３２０.４06 1.51．５7AG 1／40.２57/80.8758AG 1/40．2511公差：表中标注的尺寸,在没有特殊说明时按照以下公差执行：尺寸为两位小数时,公差带为±.0１0＂尺寸为三位小数时,公差带为±．0０5"保险丝特性:保险丝设计是考虑的特性参数主要是如何使保险丝对不同的加载电流达到快速响应，保险丝的特性一般可分为:特快融保险丝、快融保险丝和慢融保险丝三种。

慢融保险丝的主要区别是慢融保险丝有一个热惯性设计（热冲击保护），可以承受瞬间过载或初始工作过载脉冲冲击。

保险丝结构：保险丝内部结构根据不同额定电流而有所不同，一般不作特别要求。

额定熔断电流:也称熔断能力或短路容量。

熔断能力是指在保险丝在额定电压下可以可靠熔断的最小电流。

在故障或者短路状态下,保险丝可能被加载多次瞬时远远大于其额定工作电流的大过载电流,安全的要求是保险丝外形保持原状态（不产生爆炸或者壳体破裂）并切断电路。

额定熔断电流随保险丝设计不同而不同，它们从２50Ｖ-３5A系列到６00V-200,0０0Ａ系列不等。

妨碍性断路:当在设计中对电路分析不充分时妨碍性断路的问题就会经常出现，在保险丝选择规则所列所有“选择因素”中，特别要注意第１.3和1.6条,即通常工作电流,环境温度和脉冲。

例如:一个引发妨碍性断路最普遍的原因是在设计供电系统时没有充分考虑保险丝的标定熔断等级。

设计人员不可以单单根据工作电流和环境温度选择保险丝，还必须把保险丝的熔断I2T曲线和电源滤波电容产生的脉冲冲击结合起来考虑。

在保险丝选择规范中，各种波形转换到Ｉ2T的工作已经作为一个必须的要求。

本着可靠耐久性的原则,好的设计惯例是选择保险丝时使I2T输入波形不超过保险丝额定I2Ｔ的2０％。

具体可参阅保险丝选择规范中关于脉冲的章节。

电阻：保险丝的电阻在整个电路系统中并不是非常重要的部分,因为在低电压电路中,保险丝本身的电阻是几乎可以忽略的。

大部分的保险丝材料有明确的温度系数,它们通常分为冷电阻和热电阻。

冷电阻是保险丝在1０%额定电流工况下测得的电阻，通常标出的冷电阻都是有一定代表性的。

热电阻是保险丝工作在１00%额定电流工况下测得的电阻值。

焊接要求:由于大部分保险丝内部在结合处都采用焊接方式。

由于保险丝对热很敏感。

建议在焊接过程中尽量避免额外热源的干扰。

样品测试计划：由于保险丝本身的某些特殊要求,需要进行破坏性试验，这些试验通常采用统计的方法进行抽检。

时间－电流曲线：时间－电流曲线作为保险丝的一个代表性特征经常被设计人员采用作为设计的辅助参考。

这个曲线在确定保险丝的时候非常有用，因为同样的通电电流可以选择不同时间－电流特性的保险丝所代替。

在保险丝一般的说明中，应包括１０0％负载率下的寿命要求和在过载工况下的最大熔断时间（负载率通常取13５%和200％),但需说明的是时间电流曲线是设计是采用的平均数据，同一类型保险丝也可能有部分差异存在。

因此为保险起见,应对样品做必要的试验验证。

保险试验室:参见“保险试验室条款”指名：保险丝需满足UL/CSA/ANCE 2４８-14“辅助电路保护保险丝”，３２V的保险丝（满足汽车上使用）列在UL标准27５条。

额定电压：标在保险丝上的额定电压可以保证保险丝能在该工作电压或小于该电压下工作时可以安全的切断以保护电路。

这个额定电压系统满足NEC要求的也是作为预防火灾保护措施的实验室要求。

大多数小型或极小型保险丝的额定电压一般有3２Ｖ、6３V、125V、250V和60０V这几种。

保险丝对电流变化敏感而不是对电压变化敏感，从零到其额定电压的变化都可以不影响其正常的工作。

I2T定义：在每个厂家设计保险丝时都指定实验室测试,以此评定融化该保险丝所需的能量，这个能量就是我们说的额定融化I2T(表示为A２Sec)。

当脉冲电流加到保险丝上时,就开始了计时，如果保险丝并没有在0．00８秒(最大值）内融化,脉冲的值就会增大，再次对保险丝进行冲击试验,直到保险丝在该规定的时间内融化为止。

这样做的目的是确定使保险丝融化的能量值也就是I２T。

试验中一旦时间和电流都确定了那么I2T也就确定下来了。

一旦溶解阶段即将完成的瞬间,就产生电弧切断保险丝融化元件。

很明显:I2t ＝Meｌting I2t ＋ａｒciｎｇＩ2ｔ。

保险丝选择规则有关保险丝选择的一些需考虑因素都列在下面：1、正常工作电流2、电压要求（AC或DC）3、环境温度4、过载电流以和要求保险丝必须熔断的时间5、最小失效电流6、脉冲、浪涌电流、注入电流、启动电流和电流瞬时变化7、空间尺寸限制如:长、直径或高度等8、还需考虑:装配方式、方便更换以及可见标示等9、保险丝座特征：卡式、模块式，嵌入式、R.F.I.防护等正常工作电流:保险丝的额定工作电流，为防止妨碍性断路,典型的应用是在25°C 环境温度下降低额定电流的25％使用。

例如:额定电流1０A的保险丝在设计中让其在２５°C环境温度下工作电流不超过7.５A。

更详尽的信息，参见负载系数章节。

电压：保险丝的额定电压必须等于或大于电路的电压。

如有特列参见额定电压章节。

环境温度:保险丝的电流承载试验是在25°C恒定温度下测定的。

环境温度高导致保险丝的温度升高,这将减短保险丝的使用寿命。

反过来说,低温下使用的保险丝其寿命会延长。

当电流通过保险丝以及当保险丝工作在过载电流下自身也会变热。

实践表明,室温下的保险丝如果工作在75%的负载率下,它的寿命是无限长的。

环境温度对保险丝额定容量的影响见下表:说明：Curve A：Tｈin-FilｍFusesａnd 313 Ｓeries (．010 ｔo .150Ａ)Ｃurve B: Ｖery Fast-Acting, Ｆasｔ-Ａcting, ａnd Sｐiｒａl WouｎｄＳlo-B ｌo® FusesＣurve Ｃ:ResettａblｅP TC’s注: 环境温度影响的是额定电流之外的那部分。

例如：在室温环境(2５°C)下,正常工作电流为2.25A时,我们选择快融保险丝时按照下面的公式:但是同样我们在８０°C的工作环境下，选择慢融保险丝时就必须加上温度的影响系数(即上表中的PEＲCＥNT OＦRATING)过载电流工况:即需要保护的电流的大小。

失效条件需要特别列出：过载电流大小和对电路损害前对保险丝失效时间的容许程度。

时间电流曲线可以作为电路匹配保险丝时的参考。

但是必须注意时间电流曲线是一个平均数据。

最小失效电流:保险丝的额定熔断电流，该电流必须等于或高于电路中的最小失效电流。

脉冲:上下文中的脉冲是描述浪涌电流、启动电流、注入电流、瞬时电流等波形的统称。

产生电脉冲的条件在各种应用中是非常相似的，每种保险丝结构并不是对所有加载脉冲有反应。

电脉冲产生的热循环可能使保险丝产生机械疲劳以至影响其寿命。

在存在初始脉冲和启动脉冲的电路中要求使用Ｓlo-Bｌo® （SLOW BLOWING）保险丝。

Ｓlo-Blｏ® 采用了热延迟设计可以使其免受启动脉冲和较长过载时间造成的破坏。

设计人员首先应弄清启动脉冲的特征并和保险丝的时间电流曲线以及I2ｔ熔断曲线进行对比,建议进行应用性试验来确定保险丝和脉冲电流的匹配能力。

额定的熔断曲线是测量熔断能量的要素，它可以用“秒-安培平方（Ｉ2ｔ）”表示。

熔断曲线I2t和能量描述（对于片式保险丝持续时间在0.０01秒或更少到0.008秒之间），对于某一个融化元件，这个能量值是恒定不变的。

因为每一个中类型的保险丝和额定容量和其零件号对应了特定的融化单元,我们需要的是确定每种融化元件的I２t。