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选择保险丝的十个要素

2020-02-24 16:01:11 东莞市瑞迈电子科技有限公司 阅读

---- 保险丝额定电流;

            ---- 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

         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  

    够工作的最大电流值。

       * 正确选择保险丝的额定电流值, 必须作如下考虑:

       例如: 电路的工作电流: Ir = 1.5 A,

            保险丝额定电流应是: In = Ir/Of = 1.5/0.75 = 2A

                  这儿的 Of  UL 规格保险丝的折减率

                            所以应该选择 2A 的保险丝

             对于 IEC规格保险丝则没有折减率要求, : Ir = In

       * 如果特殊的额定电流不是通用的, 应该选最邻近的较高值。

       * 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

 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

    断开后能够承受的最大电压值。

       * 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

        额定电压基本上无关紧要。

       * 正确选择保险丝额定电压应该等于或大于电路电压

       例如: 250V的保险丝可以用于 125V的电路

        * 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   

        电路中。

       * 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

        器额定电压时, 保险丝是否有能力分断给出的最大电流

    3.  环境温度

     * 环境温度或已知的工作温度, 对保险丝的动作是有影响的

      * 环境温度越高, 保险丝的工作时就越热, 其寿命也就越短

      * 不管是 UL 规格还是 IEC规格, 保险丝的各项要求都是指在

        室温条件下的 250C,如环境或工作温度较高,则要考虑保险丝的温度折减率。

     例如: 一个快熔断保险丝在 900C 条件下工作并在 1.5A 时动作,

            参阅下图, 其折减率 (Tf)  95%.   

         1581754345797585.png

       上图显示了影响时间-电流特性的结果 (典型曲线图)

         :  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

         如果选用一个 IEC规格的保险丝, 那么额定电流就是:

                        In     1.5A

                  In = ---- = ------ = 1,58 A

                        Tf     0.95

        在这种情况下, 推荐 1.6 A  2 A 的保险丝

        如果选用一个 UL 规格的保险丝 那么额定电流就是:

                          In           1.5 A

                  In = --------- = ------------- = 2.1 A

                        Of X Tf     0.75 X 0.95

        应该选用额定电流为 2.5 A 的保险丝

    4  电压降/冷电阻---Ud/R

      * 一般情况下,保险丝的电阻值与它的额定电流值成反比。

       * 在保护电路中要求保险丝的阻值越小越好,这样它的损耗功

   率也小;因此在保险丝参数中规定了它的最大电压降值。

 * 保险丝的电压降:通以直流额定电流,使保险丝达到热平衡

        后所得的读数。 

 * 保险丝的冷电阻:在小于额定电流10%的条件下测得的读数 

 * 保险丝的电压降和冷电阻可以互相换算。 

        * 小规格保险丝的电压降对低压电路的影响较大,务必注意

极端情况下会无法输出工作电流。      

   5.   时间-电流特性---I-T特性或安秒特性

 * 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。

 * 时间/电流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。

 * 保险丝要求有一定的过载能力

     UL规范保险丝的最大不熔断电流是110%In

  IEC规范保险丝的最大不熔断电流是150%In120%In 

      * 保险丝也要求在超过限量的过载电流时能及时地烧断

  UL规范保险丝的最小熔断电流在130%In 左右;

  IEC规范保险丝的最小熔断电流在180%In 左右               

      * 时间/电流特性曲线最好地描绘了保险丝的过载性能,

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。 

      * UL规范保险丝规定了110%In135%In200%In等测试点;

 * IEC规范保险丝规定了150%120%In210%In200%

275%In400%In1000%In等测试点 

      * 根据熔断特性不同,可以把保险丝分为快速型和延时型等:

 * 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; 

 * 延时保险丝常用在电路状态变化时有较大浪涌电流的感/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

      * 根据 IEC 127, 提供直流电来确定保险丝的熔断时间, 由此   

        可以得出时间--电流曲线. 如果提供交流电则熔断时间将有

        变化, 特别是当保险丝在一个很短时间内熔断的时候, 它将

        随着闭合电路时交流正弦波的相位角度而变化。

      * 典型的时间电流特性曲线如下图所示:

       1581754454313997.png

        图中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。

       * 不同类型保险丝具有不同形状的特性曲线。

   6.  分断能力---Ir

* 当流经保险丝的电流相当大以至短路的时侯,仍要求保险丝能

  安全分断电路,且不带来任何破坏性。 

* 分断能力是保险丝最主要的安全指标。它表明了在规定的电压

  , 保险丝能安全地切断的最大电流。分断能力也称为最大分

  断能力或短路分断能力。   

* 当超过额定分断电流值时, 保险丝有可能出现破碎,爆炸,喷

  溅,引起周围人身或其他元器件的燃烧和破坏等不安全现象。           

     * 我们还知道, 额定分断能力 (UL文件里) 直接与保险丝的

       额定电压有关。额定电流越大,其额定分断能力就越小。            

     * 保险丝的分断能力取决于保险丝的结构和所用的材质, 一般来

       说低分断能力保险丝大部份都是玻璃壳体的, 高分断能力保险

       丝通常有陶瓷壳体, 其中许多还填充有纯净颗粒状石英材料

     * UL198-G 规格则有不同的分断能力:

       在交流 125V 条件下, 保险丝必须能切断 10000 A,

       在交流 250V 条件下, 保险丝必须能切断的电流是:                

保险丝的额定电流

额定分断能力

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规定了在交流 250V 条件下的分断能力:

       低分断能力保险丝(LBC) 必须通过 35 A  10 In 中的大者

       高分断能力保险丝(HBC) 必须通过 1500 A

       增强分断能力保险丝(MBC)必须通过150 A。

     * 按照常规, 当被保护系统是直接联接到电源输入电路和保险丝

       被置于电源输入部份时, 一定要使用高分断能力保险丝.                  

     * 在大部分二次电路中, 特别是电压低于电源电压时, 选用低分

       断能力保险丝就足以能胜任了.

7. 熔化热能值I2 t 

        瞬时电流和脉冲

       * 内部瞬时电流来源于被保护电路中的容性和感性储能元件的

        开关操作

       * 外部瞬时电流是指来源于外部象浪涌一样注入系统的, 持续

        时间很短的冲入电流

       * 持续时间少于10毫秒的冲入电流或瞬时电流被称为脉冲电流,

        脉冲是有害的, 它可能损害保险丝并造成保险丝失效

       * 在大多数情况中, 慢熔断保险丝最适用于带有脉冲的电路保护

         I2t 值和它的应用

      * I2t值是直接测定切断保险丝所需的能量值

      * 总量 I2t (清除 I2t) = 熔化 I2t + 飞弧 I2t

        清除 I2t 是指保险丝彻底断开过程中的全部热能量

        熔化 I2t (相当于 IEC标准中的预飞弧 I2t) 是指从熔体熔

                   化到飞弧开始瞬间所需要的能量

        飞弧时间是指飞弧开始瞬间到飞弧最终熄灭, 对低压保险丝

            来说飞弧时间是非常短的, 通常被忽略

            

         I2t 值的利用实例:

a. 脉冲 I2t

7.png

         该脉冲的 I2t  = 1/2 X 552 X 0.0005 = 0.75625 A2Sec

         因此我们需要选择具有大于这个脉冲的熔化 I2t 值的保险丝

       b.脉动电流过载

         1581754575487008.png

         有时候应用电流不是稳定直流, 而是象下面这样的脉动电流: 

         在这种情况下, 实质上需确定于该应用电流的有效值 (Ieff)

         或平方根值 (Irms), 具体计算步骤如下:

      ① 确定每个脉冲的 I2t

         脉冲I2t = ( 1.5A X 1.5A X 0.2m ) + ( 1A X 1A X 0.8mS )

                       = 0.00045 + 0.0008 = 0.00125 A2Sec

      ② 确定每个脉冲的平方根值

               Irms = ( 0.00125 A2Sec / 0.0013 Sec) = 0.98 (rms)

         因此, 我们可以为这项应用选择 1A 的保险丝.

         无论如何, 保险丝的 I2t值必需大于每一个脉冲的 I2t.

      ③ 确定脉冲周期的抵抗能力

         我们选用力特保险丝429001I2t值是 0.035 A2Sec

        (该数据可从样本中得到), 参见图表Ⅱ可得:

              脉冲 I2t     0.00125

              ---------- = ---------- = 3.5 %

                熔化 I2t      0.035

         在该应用中保险丝可以抵抗大于 100000 次的脉冲.

      图表1                      图表2

        1581754633855535.png

      * 图表1所列的I2t计算公式可用作不同类型的脉冲电流波形的

        能量计算,可选择最接近的波形作近似计算。

      * 选择保险丝的I2t 必须在计算的基础上再加必要的余量。

   8  耐久性/寿命

 * 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 

 * 测试IEC 规格的小型保险丝寿命的方法:在直流电源条件

   下,以1.20 In(或1.05 In)电流导通一小时,断开15

   钟,连续100个周期,最后再以1.5 In(1.15 In) 电流导

   通一小时,期间不能有熔断或其他异常现象。 

 * 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

         结构特征

 * 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);

   ... ... 

      * 微型:电阻式,晶体管式,薄膜式 ... ... 

 * 其他:插片式,螺栓式,密封式,报警式 ... ...

 * 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)

 * 组合式熔体:熔丝缠绕,加锡球,加金属片,电阻等 

    安装形式 

 * 面板安装:保险丝盒,保险丝插座 ... ... 

 * 底板安装:保险丝夹,保险丝夹座 ... ... 

 * 印刷线路板安装:  

 插件安装(波峰焊):径向引线,轴向引线 ... ..                  

            表面安装(红外焊):传统式,薄膜式 ... ...  

       有时需要在管外加热缩套管,使保险丝与周围元件绝缘

      * 悬挂式安装:保险丝套

   10 安全认证       

         * 保险丝的安全认证及其要求将在本书第六部份中详细论述