保险丝使用常识综述.docx
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保险丝使用常识综述
电流保险丝应用基本知识
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：
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%4小时最小
In135%1小时最大
In200%2分钟最大
6、熔化热能值（I2T）：
使保险丝的熔断体熔化，部份汽化的切断电流所需要的公称能量值，简单说就是使保险丝熔断所需的最小热能值。
总量I2t=熔化I2t+飞弧I2t
其中熔化I2t（相当于IEC标准中的预飞弧I2t），指从熔体熔化到飞弧开始瞬间所需要的能量；飞弧I2t是指飞弧开始瞬间到飞弧最终熄灭所需要的能量。
对于低压保险丝来说，飞弧时间非常短，常可忽略，即飞弧I2t可以按零计算。
UL和IEC都未对I2t作要求，但I2t对选用fuse有些帮助。
保险丝的I2t测算是在保险丝的熔断时间小于10ms（通常是以8ms）时的I2t来计算。
我公司样本上有各规格的I-T曲线，有相应规格I2t参考值，供选用保险丝时参考。
7、电压降：
在额定电流条件下，达到热平衡后保险丝两端的电压差。
8、温升：
在一定电流条件下，达到热平衡后保险丝表面温度与通电初始温度（可以理解为环境温度）之差，即温升=保险丝表面温度—环境温度。
五、 保险丝管的安全标准及标志：
1、UL、CSA标准：
美国、加拿大等北美地区安全标准；小型电流保险丝管标准为UL248-1/14、CSA248-1/14。
安全标志：
---UL/CSALIST（列名标志），完全按照UL/CSA248-1/14标准测试认证通过的产品安全标志。
---UL/CSARECOGNIZED（认可标志），部分按照UL/CSA248-1/14标准测试认证通过的产品安全标志。
---UL测试通过、CSA互认的列名/认可安全标志，等同于
2、JIS标准：
日本电器安全标准。
小型电流保险丝管标准为JISC6575。
安全标志：
---T
---PSE
2006年底前两个标志都有效，之后只有“PSE”标志有效。
3、KTL标准：
韩国电器安全标准。
安全标志：
---K
4、IEC标准：
国际电工委员会标准，欧洲及中国地区使用的安全标准。
小型电流保险丝管标准为IEC60127，GB9364（中国）。
安全标志：
CCC---中国
UL---美国
CSA---加拿大
SEMKO---瑞典
VDE---德国
BSI---英国
IMQ---意大利
PSE---日本
TUV---德国
六、、影响保险丝寿命的因素及评估保险丝寿命：
1、影响保险丝寿命的因素：
a、工作环境温度：
环境温度过高有损于保险丝的寿命。
延时型（慢熔断型）保险丝如锡球型，温度约等于160℃（150~170℃）时锡开始向金属丝扩散；快速熔断型保险丝的可熔体（金属丝）开始较剧烈氧化的温度约等于200℃（175~225℃）。
随熔丝由外向里的氧化、多次的扩散、热应力疲劳等，保险丝的寿命将逐渐缩短。
因而建议延时型保险丝熔丝不应长时间在150℃以上工作，快速熔断型保险丝不应长时间在175~225℃以上工作。
b、脉冲电流：
不断的脉冲冲击，会产生热循环，从而致使熔丝的扩散、氧化、热应力等产生，甚至加速。
保险丝将随着脉冲能量和次数的增加而渐渐老化。
保险丝的抗冲击寿命，取决于脉冲的I2t占保险丝本身I2t的百分比；通常情况，应小于20%，那样保险丝可承受10万次以上的冲击。
c、其它：
如与保险丝接触的管夹、及连接电线的长度、截面积等。
保险丝与管夹的接触电阻大，有损于寿命，UL标准中规定，试验时保险丝与管夹的接触电阻小于3mΩ。
当接触电阻大时，管夹不是散热而是产生热并向熔丝传送。
2、保险丝老化后对使用的影响：
保险丝老化后，不会产生应切断的电流而保险丝不熔断的危险。
保险丝老化后，相当于是额定值（电流）的下降而非上升，因而在电路中不会产生安全性问题，只是会在较小的过载电流或脉冲下即切断电路。
3、保险丝寿命的测试评估：
在IEC标准中规定有“耐久性试验法”，而UL标准中无类似的规定。
IEC标准中的耐久性试验即是寿命试验，其方法是，在正常温度下使用直流电源测试：
a、额电流直到温度稳定下测电压降；
b、1.2倍额定电流1h切断电流15min。
循环100次；
c、通电1.5In1h测电压降；
d、同a法测电压降。
要求：
试验前后电压降变化不应超过10%，且标识仍清楚可辩，端帽焊点不出现任何劣变。
七、保险丝适用的电路：
1、特快速和快速熔断型保险丝管：
适用于较恒定电流的电路，或浪涌电流较小的电路，且电路中存在抗冲击脆弱元件或部件。
2、中等延时和延时熔断型保险丝管：
适用于存在正常浪涌电流的电路，且电路中不存在抗冲击脆弱元件或部件。
抗雷击型保险丝管，适用于需要承受瞬间雷击的特殊电路，如电话机等。
3、分断电流保险丝管：
适用于可能出现较大短路电流的电路。
4、氧树脂封装和塑料外壳型保险丝管：
适用于安装密集元件或可能出现接触短路的回路中。
5、350V、300V的保险丝管：
适用于电子整流器等产品。
八、保险丝管使用中的一些注意事项：
1、被选用保险丝的额定电压，应大于被保护回路的输入电压。
2、UL规格保险丝的额定电流是在实验室条件下确定的，实际使用时应小于标称值的75%使用。
例如，电路工作电流为0.75A，最小选用额定电流为1A的保险丝管。
3、IEC规格保险丝管的额定电流，实际使用时可按标称值的90%或100%使用。
例如，电路工作电流为0.9A，最小可选用额定电流为0.9A或1A的保险丝管。
4、不同使用环境温度下，保险丝的工作寿命不一样，温度越高，保险丝的工作寿命越短；实际选用时，需按系数提高保险丝的额定电流选用。
我司产品目录中已标明温度影响曲线，供选用保险丝管时参考。
5、保险丝管的分断能力与其体积成正比，与额定电压成反比。
即，体积越大或额定电压越小，保险丝管的分断能力就越大；体积越小或额定电压越大，保险丝管的分断能力就越小。
所以，如选用小尺寸的保险丝管，需判定被保护电路可能出现的短路电流不会太大；如被保护电路可能出现较大的短路电流，则须选用有较大分断电流的较大尺寸保险丝管。
产品目录中标明了各型号、规格的分断电流，共选用保险丝管时参考。
6、 保护回路的浪涌I2T应小于保险丝管额定I2T的20%，保险丝管在被保护回路中才能承受10万次以上的浪涌冲击。
九、保险丝管的选用：
a） 确定安全标志：
根据产品将销售的市场要求，选定保险丝管的安全认证标志及安全标准（UL标准或IEC标准保险丝管）。
b） 确定外型尺寸：
根据安装空间和确定的安全认证标志及安全标准，选定保险丝管的外型尺寸。
c） 确定型号：
根据被保护回路的电流特性，选定保险丝管的型号。
例如，被保护回路的电流特性为恒定电流，则选用快速熔断型。
d） 确定额定电压：
根据被保护回路的输入电压及使用要求，确定保险丝管的额定电压。
例如，被保护回路的输入电压为220V，则须选用额定电压220V以上的保险丝管，可选250V、300V、350V等；但考虑成本因素，不必选用过高的额定电压。
e） 确定最小额定电流：
根据被保护回路的稳太工作电流及相关的使用折损系数，初步确定保险丝管的额定电流。
例如，被保护回路的稳太工作电流为1A，选用UL标准延时保险丝管，工作环境温度约80℃，则保险丝管的额定电流最小选：
1A×1.25÷0.5=2.5A。
f）如何选择保险丝
在很多电子设备中，都离不开保险丝（FUSE）。
自从十九世纪九十年代爱迪生发明了把细导线封闭在台灯座里的第一个插塞式保险丝之后，保险丝的种类越来越多，应用越来越广。
这里介绍一些保险丝参数、选择及应用常识。
保险丝的各项额定值及其性能指标是根据实验室条件及验收规范测定的。
国际上有多家权威的测试和鉴定机构，如美国的保险商实验公司的UL认证，加拿大标准协会的CSA认证、日本国际与贸易工业部的MTTI认证和国际电气技术委员会的ICE认证。
保险丝的选择涉及下列因素：
1.正常工作电流。
2.施加在保险丝上的外加电压。
3.要求保险丝断开的不正常电流。
4.允许不正常电流存在的最短和最长时间。
5.保险丝的环境温度。
6.脉冲、冲击电流、浪涌电流、启动电流和电路瞬变值。
7.是否有超出保险丝规范的特殊要求。
8.安装结构的尺寸限制。
9.要求的认证机构。
10.保险丝座件：
保险丝夹、安装盒、面板安装等。
下面把保险丝选型中常见的参数和术语作一些说明。
正常工作电流：
在25℃条件下运行，保险丝的电流额定值通常要减少25%以避免有害熔断。
大多数传统的保险丝其采用的材料具有较低的熔化温度。
因此，该种保险丝对环境温度的变化比较敏感。
例如一个电流额定值为10A的保险丝通常不能在25℃环境温度下大于7.5A的电流运行。
电压额定值：
保险丝的电压额定值必须等于或大于有效的电路电压。
一般标准电压额定值系列为32V、125V、250V、600V。
电阻：
保险丝的电阻在整个电路中并不十分重要。
但对于安培数小于1的保险丝的电阻会有几个欧姆，所以在低电压电路中采用保险丝时应考虑这个问题。
大部分的保险丝是用正温度系数材料制成，所以也有冷电阻和热电阻之分。
环境温度：
保险丝的电流承载能力，其实验是在环境温度为25℃情况下进行的，这种实验受环境温度变化的影响。
环境温度越高，保险丝的工作温度就越高，其保险丝的电流承载能力就越低，寿命也就越短。
相反，在较低的温度下允许会延长保险丝的寿命。
熔断额定容量：
也称为致断容量。
熔断额定容量是保险丝在额定电压下能够确实熔断的最大许可电流。
短路时，保险丝中会多次通过比正常工作电流大的瞬间过载电流。
安全运行时要求保险丝保持完整的状态（无爆裂或断裂）。
保险丝性能：
保险丝的性能是指保险丝对各种电流负荷做出反应的迅速程度。
保险丝按性能常分为正常响应、延时断开、快动作和电流限制四种类型。
有害断路：
常常是由于对所设计的电路分析不完整造成的。
在前面所列出的保险丝选择所涉及的所有因素中，必须特别注意正常工作电流、环境温度和过载量。
在使用时，不能只根据正常工作电流和环境温度来选择保险丝，还要注意其他使用条件。
例如，造成常规电源有害断路的一种常见原因就是没有充分考虑保险丝的公称熔化热能的额定值，它也必须满足由电源平滑滤波的输入电容器产生的浪涌电流对保险丝提出的要求。
如果要保险丝安全可靠工作，那么要选用保险丝的熔化热能不大于该保险丝公称溶化热能额定值的20%。
公称溶化热能：
就是指熔化溶断部件所需的能量，用I2t表示，读为“安培平方秒”。
一般在权威认证机构，都要进行熔化热能测试：
给保险丝施加一个电流增量并测量融化发生的时间，如果在约0.008秒或更长的时间内不发生融化，那么就增加脉冲电流的强度。
重复进行实验直到保险丝的熔断时间在0.008秒以内。
这一测试的目的是确保所产生的热能没有足够的时间从保险丝部件通过热传导跑掉，也就是说，全部热能用于溶断保险丝。
因此，选用保险丝时，除了考虑前面所说的正常工作电流、减少额定值、环境温度外，还要考虑I2t值。
另外还要注意：
由于大多数保险丝有焊接接头，因此在焊接这些保险丝时要特别小心。
因为焊接热量过多会使保险丝内的焊料回流而改变它的额定值。
保险丝类似于半导体的热敏元件，因此，在焊接保险丝时最好采用吸热装置。
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