熔断器基础知识熔断器选择汇总.docx

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熔断器基础知识熔断器选择汇总

熔断器基础知识、保险丝、断路器

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熔断器也被称为保险丝，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。

熔断器其实就是一种短路保护器，广泛用于配电系统和控制系统，主要进行短路保护或严重过载保护

熔断器

熔断器

利用金属导体作为熔体串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，因其自身发热而熔断，从而分断电路的一种电器。

熔断器结构简单，使用方便，广泛用于电力系统、各种电工设备和家用电器中作为保护器件。

结构和特性 　

熔断器主要由熔体、外壳和支座3部分组成，其中熔体是控制熔断特性的关键元件。

熔体的材料、尺寸和形状决定了熔断特性。

熔体材料分为低熔点和高熔点两类。

低熔点材料如铅和铅合金，其熔点低容易熔断，由于其电阻率较大，故制成熔体的截面尺寸较大，熔断时产生的金属蒸气较多，只适用于低分断能力的熔断器。

高熔点材料如铜、银，其熔点高，不容易熔断，但由于其电阻率较低，可制成比低熔点熔体较小的截面尺寸，熔断时产生的金属蒸气少，适用于高分断能力的熔断器。

熔体的形状分为丝状和带状两种。

改变变截面的形状可显著改变熔断器的熔断特性。

熔断器具有反时延特性，即过载电流小时，熔断时间长；过载电流大时，熔断时间短。

所以，在一定过载电流范围内，当电流恢复正常时，熔断器不会熔断，可继续使用。

熔断器有各种不同的熔断特性曲线（见图），可以适用于不同类型保护对象的需要。

熔断器

分类 　

熔断器根据使用电压可分为高压熔断器和低压熔断器。

根据保护对象可分为保护变压器用和一般电气设备用的熔断器、保护电压互感器的熔断器、保护电力电容器的熔断器、保护半导体元件的熔断器、保护电动机的熔断器和保护家用电器的熔断器等。

根据结构可分为敞开式、半封闭式、管式和喷射式熔断器。

敞开式熔断器结构简单，熔体完全暴露于空气中，由瓷柱作支撑，没有支座，适于低压户外使用。

分断电流时在大气中产生较大的声光。

半封闭式熔断器的熔体装在瓷架上，插入两端带有金属插座的瓷盒中，适于低压户内使用。

分断电流时,所产生的声光被瓷盒挡住。

管式熔断器的熔体装在熔断体内。

然后插在支座或直接连在电路上使用。

熔断体是两端套有金属帽或带有触刀的完全密封的绝缘管。

这种熔断器的绝缘管内若充以石英砂，则分断电流时具有限流作用，可大大提高分断能力,故又称作高分断能力熔断器。

若管内抽真空，则称作真空熔断器。

若管内充以SF6气体，则称作SF6熔断器，其目的是改善灭弧性能。

由于石英砂，真空和SF6气体均具有较好的绝缘性能，故这种熔断器不但适用于低压也适用于高压。

喷射式熔断器是将熔体装在由固体产气材料制成的绝缘管内。

固体产气材料可采用电工反白纸板或有机玻璃材料等。

当短路电流通过熔体时，熔体随即熔断产生电弧，高温电弧使固体产气材料迅速分解产生大量高压气体，从而将电离的气体带电弧在管子两端喷出，发出极大的声光，并在交流电流过零时熄灭电弧而分断电流。

绝缘管通常是装在一个绝缘支架上，组成熔断器整体。

有时绝缘管上端做成可活动式，在分断电流后随即脱开而跌落，此种喷射式熔断器俗称跌落熔断器。

一般适用于电压高于6千伏的户外场合。

此外，熔断器根据分断电流范围还可分为一般用途熔断器，后备熔断器和全范围熔断器。

一般用途熔断器的分断电流范围指从过载电流大于额定电流1.6～2倍起，到最大分断电流的范围。

这种熔断器主要用于保护电力变压器和一般电气设备。

后备熔断器的分断电流范围指从过载电流大于额定电流4～7倍起至最大分断电流的范围。

这种熔断器常与接触器串联使用，在过载电流小于额定电流4～7倍的范围时，由接触器来实现分断保护。

主要用于保护电动机。

随着工业发展的需要，还制造出适于各种不同要求的特殊熔断器，如电子熔断器、热熔断器和自复熔断器等。

熔断器-作用

有填料快速熔断器

熔断器一种简单而有效的保护电器。

在电路中主要起短路保护作用。

熔断器主要由熔体和安装熔体的绝缘管（绝缘座）组成。

使用时，熔体串接于被保护的电路中，当电路发生短路故障时，熔体被瞬时熔断而分断电路，起到保护作用。

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。

最早的保险丝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。

熔断器-常用的熔断器

（1）插入式熔断器  如图1所示，它常用于380V及以下电压等级的线路末端，作为配电支线或电气设备的短路保护用。

图1 插入式熔断器

1-动触点2-熔体3-瓷插件4-静触点5-瓷座

（2）螺旋式熔断器  如图2所示。

熔体上的上端盖有一熔断指示器，一旦熔体熔断，指示器马上弹出，可透过瓷帽上的玻璃孔观察到，它常用于机床电气控制设备中。

螺旋式熔断器。

分断电流较大，可用于电压等级500V及其

以下、电流等级200A以下的电路中，作短路保护。

图2螺旋式熔断器

1-底座  2-熔体  3-瓷帽

（3）封闭式熔断器  封闭式熔断器分有填料熔断器和无填料熔断器两种，如图3和图4所示。

有填料熔断器一般用方形瓷管，内装石英砂及熔体，分断能力强，用于电压等级500V以下、电流等级1KA以下的电路中。

无填料密闭式熔断器将熔体装入密闭式圆筒中，分断能力稍小，用于500V以下，600A以下电力网或配电设备中。

图3无填料密闭管式熔断器

1-铜圈 2-熔断管 3-管帽  4-插座  5-特殊垫圈 6-熔体 7-熔片

图4  有填料封闭管式熔断器

1-瓷底座 2-弹簧片 3-管体  4-绝缘手柄 5-熔体

跌落式熔断器

（4）快速熔断器 它主要用于半导体整流元件或整流装置的短路保护。

由于半导体元件的过载能力很低。

只能在极短时间内承受较大的过载电流，因此要求短路保护具有快速熔断的能力。

快速熔断器的结构和有填料封闭式熔断器基本相同，但熔体材料和形状不同，它是以银片冲制的有V形深槽的变截面熔体。

5）自复熔断器  采用金属钠作熔体，在常温下具有高电导率。

当电路发生短路故障时，短路电流产生高温使钠迅速汽化，汽态钠呈现高阻态，从而限制了短路电流。

当短路电流消失后，温度下降，金属钠恢复原来的良好导电性能。

自复熔断器只能限制短路电流，不能真正分断电路。

其优点是不必更换熔体，能重复使用。

工作时，熔断器串连在被保护的电路中。

当电路发生短路或严重过载时，熔断器中的熔断体将自动熔断，起到保护作用，最常见的就是保险丝。

另外还有断路器,俗称"空气开关",也是一种短路保护器,当过流时,它会自动跳闸,起到保护作用；熔断器、断路器都是保护电器。

但它们不是一样.断路器是总称，它分为两种——框架式断路器和塑料外壳式断路器。

框架式断路器俗称万能断路器；塑料外壳式断路器俗称空气开头。

他们具有短路和过载保护，可重复使用。

寿命一般在几千次到几万次。

熔断器是靠熔体熔化保护线路的一种电器，不可重复使用。

保护以后需要更换熔体。

熔断器-如何选择熔断器

（1）熔断器的安秒特性  熔断器的动作是靠熔体的熔断来实现的，当电流较大时，熔体熔断所需的时间就较短。

而电流较小时，熔体熔断所需用的时间就较长，甚至不会熔断。

因此对熔体来说，其动作电流和动作时间特性即熔断器的安秒特性，为反时限特性，如图所示。

 熔断器的安秒特性

每一熔体都有一最小熔化电流。

相应于不同的温度，最小熔化电流也不同。

虽然该电流受外界环境的影响，但在实际应用中可以不加考虑。

一般定义熔体的最小熔断电流与熔体的额定电流之比为最小熔化系数，常用熔体的熔化系数大于1.25，也就是说额定电流为10A的熔体在电流12.5A以下时不会熔断。

熔断电流与熔断时间之间的关系如表1-2所示。

从这里可以看出，熔断器只能起到短路保护作用，不能起过载保护作用。

如确需在过载保护中使用，必须降低其使用的额定电流，如8A的熔体用于10A的电路中，作短路保护兼作过载保护用，但此时的过载保护特性并不理想。

熔断器

（2）熔断器的选择 主要依据负载的保护特性和短路电流的大小选择熔断器的类型。

对于容量小的电动机和照明支线，常采用熔断器作为过载及短路保护，因而希望熔体的熔化系数适当小些。

通常选用铅锡合金熔体的RQA系列熔断器。

对于较大容量的电动机和照明干线，则应着重考虑短路保护和分断能力。

通常选用具有较高分断能力的RM10和RL1系列的熔断器；当短路电流很大时，宜采用具有限流作用的RT0和RTl2系列的熔断器

隔离开关熔断器组

熔体的额定电流可按以下方法选择：

1）保护无起动过程的平稳负载如照明线路、电阻、电炉等时，熔体额定电流略大于或等于负荷电路中的额定电流。

2）保护单台长期工作的电机熔体电流可按最大起动电流选取，也可按下式选取：

IRN≥（1.5～2.5）IN

式中IRN--熔体额定电流；IN--电动机额定电流。

如果电动机频繁起动，式中系数可适当加大至3～3.5，具体应根据实际情况而定。

3）保护多台长期工作的电机（供电干线）

IRN≥（1.5～2.5）INmax+ΣIN

INmax-容量最大单台电机的额定电流。

ΣIN其余.电动机额定电流之和。

（3）熔断器的级间配合 为防止发生越级熔断、扩大事故范围，上、下级（即供电干、支线）线路的熔断器间应有良好配合。

选用时，应使上级（供电干线）熔断器的熔体额定电流比下级（供电支线）的大1～2个级差。

常用的熔断器有管式熔断器R1系列、螺旋式熔断器RLl系列、填料封闭式熔断器RT0系列及快速熔断器RSO、RS3系列等。

熔断器-与断路器的区别

他们相同点是都能实现短路保护，熔断器的原理是利用电流流经导体会使导体发热，达到导体的熔点后导体融化所以断开电路保护用电器和线路不被烧坏。

它是热量的一个累积，所以也可以实现过载保护。

一旦熔体烧毁就要更换熔体。

断路器也可以实现线路的短路和过载保护，不过原理不一样，它是通过电流底磁效应（电磁脱扣器）实现断路保护，通过电流的热效应实现过载保护（不是熔断，多不用更换器件）。

具体到实际中，当电路中的用电负荷长时间接近于所用熔断器的负荷时，熔断器会逐渐加热，直至熔断。

像上面说的，熔断器的熔断是电流和时间共同作用的结果起到对线路进行保护的作用，它是一次性的。

而断路器是电路中的电流突然加大，超过断路器的负荷时，会自动断开，它是对电路一个瞬间电流加大的保护，例如当漏电很大时，或短路时，或瞬间电流很大时的保护。

当查明原因，可以合闸继续使用。

正如上面所说，熔断器的熔断是电流和时间共同作用的结果，而断路器，只要电流一过其设定值就会跳闸，时间作用几乎可以不用考虑。

断路器是现在低压配电常用的元件。

也有一部分地方适合用熔断器。

选择保险丝的十个要素

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----额定电流；

----额定电压；

----环境温度；

----电压降/冷电阻；

----熔断特性:

  过载能力，

                时间/电流特性；

----分断能力；

----熔化热能值；

----耐久性（寿命）；

----结构特征：

 外形/尺寸，

                安装形式；

----安全认证。

1.额定电流---In

v保险丝的额定电流是指它的公称额定电流,通常就是电路能 

v   够工作的最大电流值。

v

v正确选择保险丝的额定电流值,必须作如下考虑:

v例如:

电路的工作电流:

Ir=1.5A,

v        UL规格保险丝额定电流应是:

In=Ir/Of=1.5/0.75=2A

v        这儿的Ir是电路工作电流,Of是UL规格保险丝的折减率

v                 所以应该选择2A的保险丝

v         对于IEC规格保险丝则没有折减率要求,即:

Ir=In

v如果特殊的额定电流不是通用的,应该选最邻近的较高值。

v错误的选泽：

把希望保险丝熔断的电流值作为额定电流值

2.额定电压---Un

v保险丝的额定电压是指它的公称额定电压,通常就是保险丝

v   断开后能够承受的最大电压值。

v保险丝通电时两端所承受的电压大大小于其额定电压，因此

v额定电压基本上无关紧要。

v正确选择保险丝额定电压应该等于或大于电路电压

v     例如:

250V的保险丝可以用于125V的电路

v     对于低电压的电子应用,一个交流额定保险丝可以用于直流  

v       电路中。

v     关于保险丝的额定电压主要应考虑:

当电路电压不超过熔断

v       器额定电压时,保险丝是否有能力分断给出的最大电流

v认识的误区：

保险丝的额定电压必须跟电路电压一致！

温度折减曲线

图 解:

 曲线A:

传统的慢熔断保险丝

           曲线B:

特快熔断,快熔断和螺旋式绕制的保险丝

           曲线C:

可恢复PTC

4.电压降/冷电阻---Ud/R

v一般情况下，保险丝的电阻值与它的额定电流值成反比。

v在保护电路中要求保险丝阻值越小越好，这样它的损耗功率就小；因此在保险丝技术参数中规定了最大电压降值或冷电阻值，但不作为产品验收依据。

v保险丝的电压降：

通以直流额定电流，使保险丝达到热平衡

v       后所得的读数。

v保险丝的冷电阻：

在小于额定电流10%的条件下测得的读数

v保险丝的电压降和冷电阻可以互相换算。

v小规格保险丝的电压降对低压电路的影响较大，务必注意！

v极端情况下由于电阻太大会无法输出需要的工作电流。

 5.熔断特性

v也称作保险丝的时间-电流特性或I-T特性或安秒特性,是保险丝最主要的电性能指标，它表明了保险丝在不同过载电流负载下熔断的时间范围。

v当流经保险丝的电流超过额定电流时,熔体温度逐渐上升，以至最后保险丝被烧断,我们把这都归属为一种过载状态。

v保险丝需要有一定的过载能力：

v UL规范保险丝的最大不熔断电流是110%In；

v IEC规范保险丝的最大不熔断电流是150%In或120%In

v保险丝也要求在超过限量的过载电流时能及时地烧断：

v UL规范保险丝的最小熔断电流在130%In左右；

v IEC规范保险丝的最小熔断电流在180%In左右

v根据熔断特性不同，可以把保险丝分为快速型和延时型等：

v快速保险丝常用在阻性电路中，保护一些对电流变动特别敏 感的元器件；

v延时保险丝常用在电路状态变化时有较大浪涌电流的感性或容性电路中，它能承受开关机时浪涌脉冲的冲击，而真正出现故障时仍能较快的断开电路

v每一条曲线代表了一个规格保险丝的熔断特性，对应每一个负载电流都能找到它的熔断时间。

v不同类型保险丝具有不同形状的特性曲线。

时间-电流特性曲线

时间/电流特性曲线最好地描绘了保险丝的过载性能，供设计师选用

保险丝规格时主要的参考.

时间-电流特性表

      %of

AmpereRating

    OpeningTimeat25°C

Min.

Max.

   100%

4hours

   200%

1sec.

120sec.

   300%

0.1sec.

3sec.

   800%

0.002sec.

0.05sec.

通常规定用曲线中的几个关键点来考核保险丝的过载性能。

对保险丝进行质量评判或验收时的主要依据.

7.熔化热能值—I2t

v熔断器的熔化热能值（If2t）是指熔体熔断所需要的能量值,通常被用于熔断器承受浪涌能力的技术指标,其中I为过载电流，t为熔断时间

v电路中出现浪涌时所释放出来的能量值（Ir2t）

v原则:

选用熔断器时必须考虑If2t>Ir2t,即熔断器的熔化热能应大于浪涌电流释放的热能

v几种典型波形的I²t计算方法（见下图）

v熔断器的熔断时间跟电流产生的热量,散热条件及熔断器的热容特性等都有关,许多因素都会影响熔断器的熔断时间,所以熔断器在不同的分断电流或分断时间会有不同的If2t,也就是说If2t并不是一个常数

vIf2t-t曲线就是反映不同熔断时间时熔断器的If2t值（见下图）

典型波形的Ir2t计算方法

Ia—脉冲电流波形,ta—脉冲电流持续时间

If2t-t曲线

能量/时间曲线最好地描绘了保险丝的熔化热能变化情况，供设计师

选用保险丝耐脉冲能力时主要的参考.

耐脉冲冲击次数 

v当If2t>Ir2t时,熔断器应能承受脉冲的冲击,不会被熔断但会受到一些损伤,从而略微降低它的If2t

v通过计算和选择If2t和Ir2t的关系,可以知道熔断器能够承受的脉冲次数,反过来说需要熔断器能够承受多少次以上的浪涌冲击,就必须选择熔断器的If2t与电路脉冲的 

    Ir2t关系

vAEM熔断器的If2t和Ir2t的大概关系

     Ir2t<=30%If2t    100,000次

     Ir2t<=38%If2t      10,000次

     Ir2t<=48%If2t        1,000次

vLittelfuse保险丝的If2t和Ir2t的大概关系

v Ir2t<=22%If2t    100,000次

     Ir2t<=29%If2t      10,000次

     Ir2t<=38%If2t        1,000次

8.耐久性/寿命

v保险丝的寿命是很长的，在无故障的情况下几乎与设备的寿

    命是可以同步的

v测试IEC规格的小型管状保险丝寿命的方法：

在直流电源条件下，以1.20In（或1.05In）电流导通一小时，断开15分钟，连续100个周期，最后再以1.5In（或1.15In）电流导通一小时，期间不能有熔断或其他异常现象。

v保险丝的储存期，在正常条件下不少于两年，到期经复检合格后可再行储存。

9.结构特征和安装形式

v结构特征

v管状：

玻璃管-低分断能力，陶瓷管-高分断能力；

              填充细粒石英沙-用于灭弧，玻璃管变色-熔断指示；           

              内焊式与外焊式；

              加引线套帽-用于焊接（有时需先将引线成型） ......

v微型：

电阻式，晶体管式，薄膜式......

v片式：

薄膜式，多层独石，电阻式......

v其他：

插片式，螺栓式，密封式，报警式......

v熔体结构：

圆丝，扁丝，单丝，双丝，复合丝；

                      直线状，波浪状，锯齿状；

                      片状熔体（带一个或多个瓶颈部份）

                      组合熔体：

熔丝缠绕，加锡球，加金属片，电阻等

v安装形式

v面板安装：

保险丝盒，保险丝插座......

v底板安装：

保险丝夹，保险丝夹座......

v印刷线路板安装：

v插件安装（波峰焊）：

径向引线，轴向引线......                 

v表面安装（红外焊，回流焊）：

多层独石，薄膜式......        

v有时需要在管外加热缩套管，使保险丝与周围元件绝缘

v悬挂式安装：

保险丝套

10.安全认证

v保险丝是一种安全元件，它的质量直接关系到人身和财产的安全。

作为一个安全元件必需经过有关机构的认证,才能生产，销售和使用。

许多国家（地区）都对保险丝有各自的认证要求,经过认证并具有相应标记的保险丝才会被允许进入该国（地区）市场.

v常用主要安全认证:

vIEC规格：

英国BSI 德国VDE 瑞典SEMKO中国CCC 

vUL规格：

美国UL列表/UR认可 加拿大CSA

v其他规格：

日本PSE

电流保险丝应用基本知识

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一、保险丝的作用：

1、正常情况下，保险丝在电路中起连接电路作用。

2、非正常（超负载）情况下，保险丝做为电路中的安全保护元件，通过自身熔断安全切断并保护电路。

二、保险丝的工作原理：

保险丝通电时，由电能转换的热量使可熔体的温度上升。

正常工作电流或允许的过载电流通过时，产生的热量通过可熔体、外壳体向周围环境辐射，通过对流、传导等方式散发的热量与产生的热量逐渐达到平衡。

如果产生的热量大于散发的热量，多余的热量就逐渐积聚在可熔体上，使可熔体温度上升；当温度达到和超过可熔体的熔点时，就会使可熔体熔化、熔断而切断电流，起到了安全保护电路的作用。

三、保险丝的分类：

1、按外型尺寸分为：

φ2、φ3、φ4、φ5、φ6及其它。

2、按熔断特性分为：

快速熔断型、中等延时熔断型、延时熔断型。

（还可分特快、强延时）。

3、按分断能力分为：

低分断型、高分断型（还可分增强分断型）。

4、按安全标准（或使用地区）分为：

UL/CSA（北美）规格、IEC（中国、欧洲等）规格、MIT/KTL（日本/韩国）规格等。

5、其它分类。

四、保险丝的特性术语：

1、额定电流：

保险丝管的公称工作电流（正常条件下，保险丝长期维持正常工作的最大电流）。

2、额定电压：

保险丝的公称工作电压（保险丝断开瞬间，能安全承受的最大电压）。

选用保险丝时，被选用保险丝的额定电压，应大于被保护回路的输入电压。

3、分断能力：

当电路中出现很大的过载电流（如强短路）时，保险丝能安全切断（分断）电路的最大电流。

它是保险丝最重要的安全指标。

安全分断是指在分断电路中不发生喷溅、燃烧、爆炸等危及周围元、部件以至人身安全的现象。

4、过载能力（承载能力）：

保险丝能在规定时间内维持工作的最大过载电流。

当流经保险丝的电流超过额定电流时，一段时间后熔体温度将逐渐上升以至最后被熔断。

UL标准规定：

保险丝维持工作4小时以上，最大不熔断电流是额定电流的110%（微型保险丝管为100%）

IEC标准规定：

保险丝维持工作1小时以上，最大不熔断电流是额定电流的150%

5、熔断特性（I-T）：

保险丝所加负载电流与保险丝熔断时间的关系。

 A、熔断特性曲线（I-T曲线）：

在以负载电流为X轴，熔断时间为Y坐标的对数坐标系内，由保险丝在不同负载电流下的平均熔断时间坐标点连成的曲线。

每一种型号规格的保险丝都有一条相应的曲线可代表其熔断特性，这种曲线很好地描绘了保险丝的过载性能。

可供保险丝选用时参考。

B、熔断特性表：

由几个规定的具有代表性的负载电流值和对应的熔断时间范围所组成的表格。

各安全标准都已明确规定，这是验收保险丝的最主要依据。

例如UL、CSA、MIT/KTLA种规格快速熔断型，规定为：

In100%