保险丝.docx
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保险丝
保险丝
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保险丝
保险丝的作用
保险丝的工作原理
常用保险丝规格
一种保险丝
保险丝
保险丝（fuse）也被称为电流保险丝，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。
保险丝由电阻率比较大而熔点较低的银铜合金制成的导线叫做保险丝。
最初用铅锑合金做的保险丝已因安全原因被淘汰.
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。
保险丝的作用
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。
保险丝保护电子设备不受过电流的伤害，也可避免电子设备因内部故障所引起的严重伤害。
因此，每个保险丝上皆有额定规格，当电流超过额定规格时保险丝将会熔断。
若电路中正确地安置了保险丝，那么，保险丝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。
保险丝的工作原理
一般保险丝由三个部分组成：
一是熔体部分，它是保险丝的核心，熔断时起到切断电流的作用，同一类、同一规格保险丝的熔体，材质要相同、几何尺寸要相同、电阻值尽可能地小且要一致，最重要的是熔断特性要一致；二是电极部分，通常有两个，它是熔体与电路联接的重要部件，它必须有良好的导电性，不应产生明显的安装接触电阻；三是支架部分，保险丝的熔体一般都纤细柔软的，支架的作用就是将熔体固定并使三个部分成为刚性的整体便于安装、使用，它必须有良好的机械强度、绝缘性、耐热性和阻燃性，在使用中不应产生断裂、变形、燃烧及短路等现象；
保险丝的分断能力：
当介于常规不熔断电流与相关标准规定的额定分断能力（的电流）之间的电流作用于保险丝时，保险丝应能满意地动作，而且不会危及周围环境。
保险丝被安置的电路的预期故障电流必须小于标准规定的额定分断能力电流，否则，当故障发生保险丝熔断时会出现持续飞弧、引燃、保险丝烧毁、连同接触件一起熔融、保险丝标记无法辨认等现象。
当然，劣质保险丝的分断能力达不到标准规定的要求，使用时同样会发生上述的危害
电力电路及大功率设备所使用的保险丝，不仅有一般保险丝的三个部分，而且还有灭弧装置，因为这类保险丝所保护的电路不仅工作电流较大，而且当熔体发生熔断时其两端的电压也很高，往往会出现熔体已熔化（熔断）甚至已汽化，但是电流并没有切断，其原因就是在熔断的一瞬间在电压及电流的作用下，保险丝的两电极之间发生拉弧现象。
这个灭弧装置必须有很强的绝缘性与很好的导热性，且呈负电性。
石英砂就是常用的灭弧材料。
另外，还有一些保险丝有熔断指示装置，它的作用就是当保险丝动作（熔断）后其本身发生一定的外观变化，易于被维修人员发现，例如：
发光、变色、弹出固体指示器等。
我们都知道，当电流流过导体时，因导体存在一定的电阻，所以导体将会发热。
且发热量遵循着这个公式：
Q=0.24I2RT；其中Q是发热量，0.24是一个常数，I是流过导体的电流，R是导体的电阻，T是电流流过导体的时间；依此公式我们不难看出保险丝的简单的工作原理了。
保险丝的材料及其形状确定了，其电阻R就相对确定了（若不考虑它的电阻温度系数）。
当电流流过它时，它就会发热，随着时间的增加其发热量也在增加。
电流与电阻的大小确定了产生热量的速度，保险丝的构造与其安装的状况确定了热量耗散的速度，若产生热量的速度小于热量耗散的速度时，保险丝是不会熔断的。
若产生热量的速度等于热量耗散的速度时，在相当长的时间内它也不会熔断。
若产生热量的速度大于热量耗散的速度时，那么产生的热量就会越来越多。
又因为它有一定比热及质量，其热量的增加就表现在温度的升高上，当温度升高到保险丝的熔点以上时保险丝就发生了熔断。
这就是保险丝的工作原理。
们从这个原理中应该知道，您在设计制造保险丝时必须认真地研究您所选材料的物理特性，并确保它们有一致几何尺寸。
因为这些因素对保险丝能否正常工作起了致关重要的作用。
同样，您在使用它的时候，一定要正确地安装它。
按保护形式分，可分为：
过电流保护与过热保护。
用于过电流保护的保险丝就是平常说的保险丝（也叫限流保险丝）。
用于过热保护的保险丝一般被称为"温度保险丝"。
温度保险丝又分为低熔点合金形与感温触发形还有记忆合金形等等（温度保险丝是防止发热电器或易发热电器温度过高而进行保护的，例如：
电吹风、电熨斗、电饭锅、电炉、变压器、电动机等等；它响应于用电电器温升的升高，不会理会电路的工作电流大小。
其工作原理不同于"限流保险丝"）。
按使用范围分，可分为：
电力保险丝、机床保险丝、电器仪表保险丝（电子保险丝）、汽车保险丝。
按体积分，可分为：
大型、中型、小型及微型。
按额定电压分，可分为：
高压保险丝、低压保险丝和安全电压保险丝。
按分断能力分，可分为：
高、低分断能力保险丝。
按形状分，可分为：
平头管状保险丝（又可分为内焊保险丝与外焊保险丝）、尖头管状保险丝、铡刀式保险丝、螺旋式保险丝、插片式保险丝、平板式保险丝、裹敷式保险丝、贴片式保险丝。
按熔断速度分，可分为：
特慢速保险丝（一般用TT表示）、慢速保险丝（一般用T表示）、中速保险丝（一般用M表示）、快速保险丝（一般用F表示）、特快速保险丝（一般用FF表示）。
按标准分，可分为：
欧规保险丝、美规保险丝、日规保险丝。
按类型分，可分为：
电流保险丝（贴片保险丝、微型保险丝、插片保险丝、管状保险丝），温度保险丝（RH[方块型]、RP[电阻型]、RY[金属壳]），自复复保险丝（插件、叠片、贴片）
按尺寸可分为：
贴片型0603，0805，1206，1210，1812，2016，2920；非贴片型Φ2.4×7，Φ3×7，Φ3.6×10，Φ4.5×15，Φ5.0×20，Φ5.16×20，Φ6×25，Φ6×30，Φ6×32，Φ8.5×8，Φ8.5×8×4，Φ10×38，Φ14×51。
自复保险丝：
零功率电阻低：
自复保险丝自身阻抗较低，正常工作时功率损耗小，表面温度低；
过流保护速度快：
自复保险丝由于自身材料特性，过流状态响应速度比其它过流保护装置快得多；
自锁运行：
自复保险丝在过流保护状态，以极小的电流锁定在高阻状态，只有切断电源或过电流消失后，才会恢复低阻状态；
自动复位：
自复保险丝在起到过流保护作用后（故障排除）自行复位，无需进行拆换；
耐大电流：
自复保险丝有极好的耐大电流能力，有的规格可承受100A电流冲击；
应用：
PPTC的应用范围很广，可以用在各种电子产品、通讯产品、电源供应器等；
常用保险丝规格
除了上图表示的保险丝外，捷比信贴片保险丝是一种片式的微型保险丝。
从外观看和普通电阻没有区别，但是本身具有贴片电阻和保险丝两种功能，分为快速熔断保险丝和缓慢熔断保险丝两种。
体积小但封装齐全0603，0805，1206等等，可选。
可咨询捷比信公司要求资料。
（铅不少于98%,锑0.3～1.5%,杂质不多于1.5%）
直径（mm）
额定电流（A）
熔断电流（A）
直径（mm）
额定电流（A）
熔断电流（A）
0.280.32
0.35
0.36
0.40
0.46
0.52
0.54
0.60
0.71
11.1
1.25
1.35
1.5
1.85
2
2.25
2.5
3
22.2
2.5
2.7
3
3.7
4
4.5
5
6
0.810.98
1.02
1.25
1.51
1.67
1.75
1.98
2.40
2.78
3.755
6
7.5
10
11
12.5
15
20
25
7.510
12
15
20
22
25
30
40
50
保险丝的选择与使用
1
推荐
在今日电的世界里，保险丝扮演着很重要的角色，可是仍有许多人不了解它的重要性，以致许多昂贵的设备常因保护不当而毁损，在修护时花了很多冤枉钱。
保险丝最主要的功用就是防止超量的电流流过电子电路。
超额的电流流过保险丝时将使它产生高温而导致熔断，以保护电路免于受到伤害，可以说保险丝是电器设备的一个安全开关。
一般家用的保险丝最重要的特性便是它的载流量，各类保险丝最大载流量的设定是经过一系列的测试而得出的统计值，以供电路设计人员参考选择使用。
保险丝约可分为三大类：
（1）慢速型、
（2）普通型、（3）快速型，另有一类为延时型保险丝。
所有的这些保险丝都可以保护电路避免持续的超载电流流过，但它们对于超额电流的反应截然不同，若选用不正确则不是电路没有受到保护便是保险丝经常烧断。
有关上述三种保险丝熔断时问的较详细资料表示于图一中。
熔断时间（秒）比照超载的百分比，分别以横向与纵向表示。
当超载量为百分之百时，三种保险丝的反应几乎一样；可是当超载量达到百分之五百时（500%overload）快速型保险丝在0.001秒间熔断，而慢速型保险丝则2秒后才熔断；与普通型保险丝的0.01秒熔断时间来比较，快速型的快了10倍而慢速型的则慢了200倍。
如此大的差异,在不正常状况下选择的正确性是决定您那些珍贵半导体组件命运的重要因素。
接我们观察一下图二，我们将发现温度对于保险丝的载流量也有很大的影响力。
当周遭的环境变得较冷时使保险丝熔断所须电流增大，所以温度对于保险丝的熔断也是一项重要的因素。
图一：
保险丝的熔断时间比较图
谈到这里您或许要说啦：
通通用快速型的保险丝不就把问题都解决了吗？
非常抱歉，这并非很符合实际的想法，因为太多的电路在开启电源或切换开关时都会产生一个远大于正常操作电流的的瞬间超额电流值，您总不希望当您开关还没按到底前，系统便已死跷跷了吧！
图二：
温度对保险丝的负载流量有影响
图三是一个包含桥式整流器与稳压电容的简单电源保应器，提供负载电阻一固定的负载电流。
三个不同的保险丝使用位置，用以说明不同的位置使用不同型态的保险丝。
设若电源供应器使用240伏特的交流电源而提供12伏特、8安培的直流输出，则我们应该使用何种型态的保险丝呢？
图三：
简单的电源供应器
首先我们考虑当接上电源开关后有可能正值交流正弦波的值处，若此则变压器一次端将流过一个比正常操作电流大很多的电流。
典型的100VA变压器约有20ohms的直流电阻，在值下电压为根号2乘240V，大约有17安培的电流通过一次端约2.5mS（60Hz周期中的值）。
但就变压器正常操作时输出为96Watts（12V、8A），假若一次端须输出100W的功率，则一次端的正常操作电流将只是0.416安培。
所以说要控制正常操作，我们只须一个约0.5安培的保险丝即可，但它同时须能掌握时间约2.5mS长，和高达l7A的瞬间开机电流。
回顾一下图一将发现慢速的保险丝可以维持800%的超载电流达0.01秒（10mS）之久，在最糟的情况下我们必须控制瞬间电流l7A至少2.5mS，17/8=2.1（安培），所以在上述例子中我们可以用一个慢速的2.5A的保险丝来控制一次端的线路。
当线路异常时，它将在5A的负载电流下维持一会儿而熔断。
接着让我们讨论第二个保险丝（FS2）的情形。
在开机时也会有瞬间的大电流通过，却与FS1的情形有很大的差别。
在开机前稳压电容尚未充电，对于交流电路来说它相当于跨接于桥式整流器两端的一个短路装置。
刚开机时将有大量电流对它充电，当电容器两端的电压渐升后，流入的电流渐小。
现在让我们来讨论三种不同阶段的情形：
1、正常的负载电流，2、开机时的瞬间大电流，3、可能的异常情况。
电源供应器的输出是12VDC，所以电容器最终将被充电到此值。
变压器的RMS输出约为8.6V，考虑桥式整流器等可能的压降，设若变压器采用RMS9.5V的输出，再假设二次端及所有的接点阻抗共有0.3奥姆与稳压电容串联。
在开机的第一秒间充电电流将是根号2乘9.6除0.3，约为44.8安培。
您或许难以想象开机的瞬间充电电流会如此大吧！
线路的正常输出电流是8安培，慢速型的保险丝可以忍受800%的超载电流0.01秒（10mS），所以我们可以考虑选择使用10安培的保险丝，但选用保险丝的大小最主要的是必须依据电容与内阻的大小（即充电时间的长短）。
通常每安培的负载电流约需1000uF，在此若实际上使用10000uF的电容器则充电到33%的初始值需时约0.003秒（C*R,0.01F*0.3ohms）。
上述的慢速型保睑丝可以控制80安培电流10mS，所以在此例中10A的慢速型保险丝是适合用于FS2上。
但是若是电容器更大一点或电阻值改变了，则上例中的保险丝便不见得负担得了。
例如，若内阻变成只有0.1奥姆，则瞬间充电电流将大到134安培，10安培的保险丝将在一开始充电时便熔断了。
同样的若电容大到50000uF而内阻仍为0.3奥姆，则充电时间约为15mS，保险丝也将无法维持如此久的时间。
当然啦，线路中互相影响的因素太多，使我们难以精确的计算，但上面的例子至少告诉大家为何在此处（FS2）使用慢速型的保险丝。
接下去让我们讨论第三处保险丝（FS3，在输出端）的状况。
我们对于输出端并没有详细的数据，若加上的负载为具有电容性的负载时，我们必须考虑如前述的瞬间超载充电电流；若为电阻性的负载则我们只须考虑它的正常负载电流，一个普通的或快速型的保险丝便足以保护负载免于受损。
FS3处的保险丝只能对于负载线路的异常提供保护，对于电源供应器本身异常状况的保护则须靠FSl或FS2来保护。
至此读者应该可以了解保险丝并非一项很简单的学问，而是须要考虑很多因素的一项装置。
快速保险丝是用来保护短路或巨量的超载用的。
通常这种保险丝都非常的强韧而经得起不稳定的情况。
但是高阻抗与严重的压降是它的缺点，为了解决高阻抗产生的热量，通常加有散热装置。
时间延迟型保险丝可以忍受瞬时的巨额超载而不毁损。
此类保险丝通常有一个像弹簧般（一圈圈的）的保险丝置于玻璃管的载体中，通常可以忍受10倍额定电流的超载约76mS。
以上都只提到保险丝的电流限额，其实它也都有最大的电压限制，只是这个值通常都非常大。
当保险丝熔断时通常会产生火花，若保险丝两端的电压大到足以产生火花放电时，则在保险丝熔断后电路并没有马上断路且可能导致线路受损。
所以在普通电压的线路中我们只须注意保险丝的型式与限额，在高压线路中则必须再注意到保险丝的耐压值。
如何选用您最合适的保险丝
在本节中将提供您一些选择使用保险丝应注意的细节。
最重要的是您要模拟各种异常状况，以决定在最恰当的地方选择最适合型式的保险丝。
大小型式：
大小型式应依线路实况而定，但最好选用较通用的尺寸，20*5mm是最常用的尺寸（长20mm直径5mm）。
限流量：
考虑最坏情况下的静态或RMS值。
在大部份电阻性或半导体线路的负载中可使用快速反应的保险丝，但对于电感性或电容性的负载则须考虑使用普通型或慢速型的保险丝。
请记住：
受保护者是电路本身而非保险丝。
装接的位置：
何处该装置保险丝常是设计师最感头痛的。
图四指出一个扩大机最常使用保险丝的位置。
在表中列出每个位置所能保护的对象，我们可参考使用。
但必须注意的是永远不可将保险丝接于零电位或接地在线。
正确的保险丝该接于「火线」（动态的线）上，以便保险丝熔断时线路马上断路，否则即使地线断路，正负电压差仍有可能使电路受到伤害。
图四：
扩大机使用保险丝的几个位置
保险丝座：
使用正确的保险丝座与选用正确的保险丝同样的重要。
保险丝是热熔性的组件，所以保险丝座将大大的影响保险丝熔断的速度。
夹紧式的保险丝座应注意它的接点是否接触良好，不良接点将产生接触电阻使保险丝发热而影响保险丝的特性，而太好的散热性也将影响保险丝的熔断速度。
当线路异常时最小的超载电流所产生的热应足以使保险丝熔断才正确。
模拟各种异常的状况后，可以选出最适当的保险丝座。
换装保险丝：
一定要换装同样型式同样电流值的保险丝。
当保险丝熔断时必定是线路中某处出了问题，没有找出问题而随便换上较高限额的保险丝可能使电路受到损害。
大部份的家用的音响器材大致不会超过6安培（600W）。
通常2安培（240W）的保险丝足足有余了。
读者或许没有注意到，许多交直流两用手提音响的电源开关并没有将主变压器的电源关掉，而只控制二次端的电源。
当您关掉开关离开时您以为机器巳经完全停摆了，其实变压器的一次端是一直通电的。
有人曾因变压器长期通电而致硅钢片发出怪响或烧毁，那还算幸运，若不小心因收录音机的变压器发热而引起火灾，那可才损失大呢！
所以不使用时将电源插头拔下才是最可靠的方法
保险丝作为一个安全元件，在熔体的熔断过程中和熔体熔断后，保险丝的额定电压具有非常重要的意义了。
保险丝两端的电压降很小，比保险丝的额定电压要小很多很多，所以在保险丝正常工作时，额定电压并没有什么实际意义。
而保险管的额定电压的真正意义在于它的安全性能上。
保险丝熔断时的不安全因素来自过电流所释放的能量，而该能量的大小取决于电流和电压的乘积，保证保险丝安全性的最大电流就是额定分断能力、最大电压就是额定电压，如果保险丝的额定电压小于电路电压的话，就有可能产生不安全现象，所以必须使用额定电压大于或等于电路最大电压的保险丝；
同样地，在保险丝熔断以后，电路电压就直接加在保险丝两端，此时保险丝的额定电压就是它的耐压，也就是它能够承受的最大电压，只有当保险丝的额定电压大于或等于电路电压的时侯才能保证不被击穿，不会持续拉弧或再次导通。
所以我们在选用保险丝时必须保证保险丝的额定电压要大与或等于被保护电路的最大电压，这样才能保证保险丝足够的安全性能。
保险丝的分断能力是一项安全指标，跟它的电气性能没有什么关系，因而往往容易被制造者或使用着所忽视，甚至还有些人不知道保险丝还有分断能力这样一个技术指标。
保险丝作为一个安全元件，需要任何时侯都保证电路安全以及电路中其他零部件的安全，那么首先能够要保证自身在任何情况下都是足够安全的，特别是在保险丝的动作过程中不能发生任何不安全的因素，这些因素包括持续拉弧、再次导通、燃烧、飞溅和爆炸等。
分断能力就是反映保险丝这种保证能力的指标之一。
分断能力的参数单位是安培，其含义就是保险丝能够安全地分断电路的最大电流，也就是说：
只要电路中的过电流不超过保险丝的分断能力，该保险丝就能够保证安全地切断电流，不发生任何不安全的现象；反之保险丝虽然能够切断电路电流，但不一定能够保证绝对安全，所以分断能力表示一个可有可无的指标。
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