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電流保險絲,小型熔斷器,管狀保險絲應用選型指南2部分

.選擇保險絲的十個要素

---- 額定電流;
---- 額定電壓;
---- 環境溫度;
---- 電壓降 / 冷電阻;
---- 熔斷特性: 過載能力, 時間 / 電流特性;
---- 分斷能力;
---- 熔化熱能值;
---- 耐久性(壽命);
---- 結構特征: 外形 / 尺寸,安裝形式;
---- 安全認證。

1、額定電流---In
保險絲的額定電流是指它的公稱額定電流, 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,保險絲額定電流應是: In = Ir/Of = 1.5/0.75 = 2A;這兒的 Of 是 UL 規格保險絲的折減率所以應該選擇 2A 的保險絲

對于 IEC規格保險絲則沒有折減率要求, 即: Ir = In
* 如果特殊的額定電流不是通用的, 應該選最鄰近的較高值。
* 錯誤的選澤:把希望保險絲熔斷的電流值作為額定電流值。

2、額定電壓---Un
保險絲的額定電壓是指它的公稱額定電壓, 通常就是保險絲 斷開后能夠承受的最大電壓值。
* 保險絲通電時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關緊要。
* 正確選擇保險絲額定電壓應該等于或大于電路電壓

例如: 250V的保險絲可以用于 125V的電路

* 對于低電壓的電子應用, 一個交流額定保險絲可以用于直流電路中。
* 關于保險絲的額定電壓主要應考慮: 當電路電壓不超過熔斷器額定電壓時, 保險絲是否有能力分斷給出的最大電流


3、環境溫度
* 環境溫度或已知的工作溫度, 對保險絲的動作是有影響的
* 環境溫度越高, 保險絲的工作時就越熱, 其壽命也就越短
* 不管是 UL 規格還是 IEC規格, 保險絲的各項要求都是指在室溫條件下的 250C,如環境或工作溫度較高,則要考慮保險絲的溫度折減率。
例如: 一個快熔斷保險絲在 900C 條件下工作并在 1.5A 時動作,參閱下圖, 其折減率 (Tf) 是 95%.


上圖顯示了影響時間-電流特性的結果 (典型曲線圖)

圖 解: 曲線 A: 傳統的慢熔斷保險絲;曲線 B: 特快熔斷, 快熔斷和螺旋式繞制的保險絲;曲線 C: 可恢復 PTC

如果選用一個 IEC規格的保險絲, 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 的保險絲


如果選用一個 UL 規格的保險絲 那么額定電流就是:

In 1.5 A
In = --------- = ------------- = 2.1 A
Of X Tf 0.75 X 0.95
應該選用額定電流為 2.5 A 的保險絲


4、 電壓降/冷電阻---Ud/R

* 一般情況下,保險絲的電阻值與它的額定電流值成反比。
* 在保護電路中要求保險絲的阻值越小越好,這樣它的損耗功 率也??;因此在保險絲參數中規定了它的最大電壓降值。
* 保險絲的電壓降:通以直流額定電流,使保險絲達到熱平衡后所得的讀數。
* 保險絲的冷電阻:在小于額定電流10%的條件下測得的讀數
* 保險絲的電壓降和冷電阻可以互相換算。
* 小規格保險絲的電壓降對低壓電路的影響較大,務必注意!極端情況下會無法輸出工作電流。

5、 時間-電流特性---I-T特性或安秒特性

* 當流經保險絲的電流超過額定電流時, 熔體溫度逐漸上升, 以至最后保險絲被燒斷,我們把這都歸屬為一種過載狀態。
* 時間/電流特性是保險絲最主要的電性能指標,它表明了保險絲在不同過載電流負載下熔斷的時間范圍。
* 保險絲要求有一定的過載能力:
UL規范保險絲的最大不熔斷電流是110%In;
IEC規范保險絲的最大不熔斷電流是150%In或120%In
* 保險絲也要求在超過限量的過載電流時能及時地燒斷:
UL規范保險絲的最小熔斷電流在130%In 左右;
IEC規范保險絲的最小熔斷電流在180%In 左右
* 時間/電流特性曲線最好地描繪了保險絲的過載性能,通常規定用曲線中的幾個關鍵點來考核保險絲的過載性能。
* UL規范保險絲規定了110%In,135%In和200%In等測試點;
* IEC規范保險絲規定了150%(120%)In,210%In(200%)275%In,400%In和1000%In等測試點
* 根據熔斷特性不同,可以把保險絲分為快速型和延時型等:
* 快速保險絲常用在阻性電路中,保護一些對電流變動特別敏感的元器件;
* 延時保險絲常用在電路狀態變化時有較大浪涌電流的感/容性 電路中,它能承受開關機時浪涌脈沖的沖擊,而真正出現故障時仍能較快的斷開電路
* 根據 IEC 127, 提供直流電來確定保險絲的熔斷時間, 由此 可以得出時間--電流曲線. 如果提供交流電則熔斷時間將有變化, 特別是當保險絲在一個很短時間內熔斷的時候, 它將隨著閉合電路時交流正弦波的相位角度而變化。
* 典型的時間電流特性曲線如下圖所示:


圖中每一條曲線代表了一個規格保險絲的熔斷特性,對應每 一個負載電流都能找到它的熔斷時間。


* 不同類型保險絲具有不同形狀的特性曲線。

6、分斷能力---Ir

* 當流經保險絲的電流相當大以至短路的時侯,仍要求保險絲能 安全分斷電路,且不帶來任何破壞性。
* 分斷能力是保險絲最主要的安全指標。它表明了在規定的電壓下, 保險絲能安全地切斷的最大電流。分斷能力也稱為最大分 斷能力或短路分斷能力。
* 當超過額定分斷電流值時, 保險絲有可能出現破碎,爆炸,噴 濺,引起周圍人身或其他元器件的燃燒和破壞等不安全現象。
* 我們還知道, 額定分斷能力 (在UL文件里) 直接與保險絲的額定電壓有關。額定電流越大,其額定分斷能力就越小。
* 保險絲的分斷能力取決于保險絲的結構和所用的材質, 一般來說低分斷能力保險絲大部份都是玻璃殼體的, 高分斷能力保險絲通常有陶瓷殼體, 其中許多還填充有純凈顆粒狀石英材料
* UL198-G 規格則有不同的分斷能力:
在交流 125V 條件下, 保險絲必須能切斷 10000 A, 在交流 250V 條件下, 保險絲必須能切斷的電流是:

保險絲的額定電流 額定分斷能力
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規定了在交流 250V 條件下的分斷能力:
低分斷能力保險絲(LBC) 必須通過 35 A 或 10 In 中的大者
高分斷能力保險絲(HBC) 必須通過 1500 A
增強分斷能力保險絲(MBC)必須通過150 A。
* 按照常規, 當被保護系統是直接聯接到電源輸入電路和保險絲被置于電源輸入部份時, 一定要使用高分斷能力保險絲。
* 在大部分二次電路中, 特別是電壓低于電源電壓時, 選用低分斷能力保險絲就足以能勝任了.

7、熔化熱能值—I2 t 瞬時電流和脈沖

* 內部瞬時電流來源于被保護電路中的容性和感性儲能元件的開關操作,
* 外部瞬時電流是指來源于外部象浪涌一樣注入系統的, 持續時間很短的沖入電流,
* 持續時間少于10毫秒的沖入電流或瞬時電流被稱為脈沖電流,脈沖是有害的, 它可能損害保險絲并造成保險絲失效,
* 在大多數情況中, 慢熔斷保險絲最適用于帶有脈沖的電路保護

I2t 值和它的應用
* I2t值是直接測定切斷保險絲所需的能量值
* 總量 I2t (清除 I2t) = 熔化 I2t + 飛弧 I2t ;清除 I2t 是指保險絲徹底斷開過程中的全部熱能量熔化 I2t (相當于 IEC標準中的預飛弧 I2t) 是指從熔體熔化到飛弧開始瞬間所需要的能量飛弧時間是指飛弧開始瞬間到飛弧最終熄滅, 對低壓保險絲來說飛弧時間是非常短的, 通常被忽略.

I2t 值的利用實例:
  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脈沖的熔化 I2t 值的保險絲

b.脈動電流過載
有時候應用電流不是穩定直流, 而是象下面這樣的脈動電流:
在這種情況下, 實質上需確定于該應用電流的有效值 (Ieff)或平方根值 (Irms), 具體計算步驟如下:

① 確定每個脈沖的 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, 我們可以為這項應用選擇 1A 的保險絲.
無論如何, 保險絲的 I2t值必需大于每一個脈沖的 I2t值.

③ 確定脈沖周期的抵抗能力
我們選用力特保險絲429001的I2t值是 0.035 A2Sec
(該數據可從樣本中得到), 參見圖表Ⅱ可得:

脈沖 I2t 0.00125
---------- = ---------- = 3.5 %
熔化 I2t 0.035

在該應用中保險絲可以抵抗大于 100000 次的脈沖.


圖表1 圖表2


* 圖表1所列的I2t計算公式可用作不同類型的脈沖電流波形的能量計算,可選擇最接近的波形作近似計算。
* 選擇保險絲的I2t 必須在計算的基礎上再加必要的余量。


8、久性/壽命
* 保險絲的壽命是很長的,在無故障的情況下幾乎與設備的壽命是可以同步的
* 測試IEC 規格的小型保險絲壽命的方法:在直流電源條件下,以1.20 In(或1.05 In)電流導通一小時,斷開15分鐘,連續100個周期,最后再以1.5 In(或1.15 In) 電流導通一小時,期間不能有熔斷或其他異?,F象。
* 保險絲的儲存期,在正常條件下不少于兩年,到期經復檢合格后可再行儲存。


9、結構特征和安裝形式

結構特征

* 管狀:玻璃管-低分斷能力,陶瓷管-高分斷能力;填充細粒石英沙-用于滅弧,玻璃管變色-熔斷指示;內焊式與外焊式;加引線套帽-用于焊接(有時需先將引線成型);
* 微型:電阻式,晶體管式,薄膜式 ... ...
* 其他:插片式,螺栓式,密封式,報警式 ... ...
* 熔體結構:圓絲,扁絲,單絲,雙絲,復合絲;直線狀,波浪狀,鋸齒狀;片狀熔體(帶一個或多個瓶頸部份)
* 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:保險絲盒,保險絲插座 ... ...
* 底板安裝:保險絲夾,保險絲夾座 ... ...
* 印刷線路板安裝:插件安裝(波峰焊):徑向引線,軸向引線 ... ...表面安裝(紅外焊):傳統式,薄膜式 ... ...有時需要在管外加熱縮套管,使保險絲與周圍元件絕緣
* 懸掛式安裝:保險絲套


10、全認證

* 保險絲的安全認證及其要求將在本書第六部份中詳細論述。
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