保險絲應用規(guī)范

1、保險絲應用規(guī)范作者:日期：保險絲應用規(guī)范本文的目的是使設計人員對保險絲及其應用要求有一個更加明確的了解。保險絲是設計人員為保護電路系統(tǒng)而設置的電流敏感裝置，它在電流過載工況下的可靠熔斷性能可以保護電路系統(tǒng)中的各用電器件甚至整個電路。我們將在本文著重介紹保險絲的一些重要的性能參數(shù)、選擇規(guī)則和相關標準。保險絲簡介下面的參數(shù)和概念術語將有助于讀者理解保險絲以使我們在設計過程中正 確的選擇應用。環(huán)境溫度：保險絲的環(huán)境溫度不同于“常溫”，在很多時候由于各種原因（保險絲座、 附近的高溫部件）環(huán)境溫度會比常溫高一些。額定電流：額定電流是保險絲制造商確定的該保險可以承載的電流，而這些電流的數(shù)值的確定是經(jīng)過系列

2、的試驗驗證才得到的。負載率:在25 C的環(huán)境溫度下，推薦保險絲工作在其額定電流值7 5%的電流下,這是廠家通過系列試驗之后的確定的比值。試驗條件為參考 UL/CSA/ANCE（Mexico） 248-14過載保護保險絲”.中條款。這些試驗項目包括：全封閉保險絲座、高接觸電阻、環(huán)境、瞬時脈沖以及不同導線（線徑和長度）等。保險絲是 溫度敏感元件，在額定負載下（通常為1 0 0%負載率），很小的溫度變化就會對其 額定壽命造成極大的影響。只有電路設計人員清楚的了解這些試驗條件而且在設 計過程中充分考慮到各種可能出現(xiàn)的變數(shù)，才能使對保險絲統(tǒng)一的性能標準要求 成為可能。為消除電路中可的影響，以及可靠耐久性

3、的設計思路，設計人員應該使 保險絲工作在75%的額定負載下。設計人員必須牢記：必須避免過載使用。溫度 敏感型保險絲的額定容量一般是在25 C環(huán)境溫度下標定的。保險絲通過電流而 產(chǎn)生的溫度會隨環(huán)境溫度的變化而變化，在“保險絲選擇規(guī)則”的表格就標明了 環(huán)境溫度對保險絲額定容量的影響，傳統(tǒng)的保險絲設計都用了較低溫融化材料， 所以他們對環(huán)境溫度都比較敏感。尺寸：除非特別說明，保險絲的尺寸為英制單位標注。保險絲的尺寸范圍約從.0402 (. 041L x .020W x . 012H)英寸到5AG,也就是我們通常所說的小型保險絲。隨著保險絲系列的發(fā)展，目前的保險絲已可以適配所有的電器設備。下表中的 AG

4、是“Autmob i le Glass”的簡寫，是從 早期保險絲名稱中沿用來的。而前面的數(shù)字則代表保險絲在市場中出現(xiàn)的年代順 序。如:3AG等?，F(xiàn)在的多數(shù)保險絲已不是玻璃制造，但他們依然沿用了玻璃保 險絲的尺寸規(guī)格。當保險絲外殼的材料使用塑料、纖維、陶瓷或別的材料代替玻璃時,他們用AB等代號替代AG給以標明。下表中最大的保險絲是 5AG或稱“MIDGE T，這是使用這些保險絲的電器工業(yè)和國家電器編碼給予的稱謂。FUSESIZE SDI A METE RLENG THS IZE(Inches)(Inch es)1AG1 /40. 255/80. 6252AG一0.177一0.5883AG1/40

5、 .251 . 251 . 254AG9/3 20. 2811 . 251 .255AG13/320.4 061.51 . 57AG1/40. 2 57/80.8758AG1/40. 2511公差：表中標注的尺寸，在沒有特殊說明時按照以下公差執(zhí)行:尺寸為兩位小數(shù)時，公差帶為土 .0 10尺寸為三位小數(shù)時，公差帶為土. 0 0 5保險絲特性：保險絲設計是考慮的特性參數(shù)主要是如何使保險絲對不同的加載電 流達到快速響應，保險絲的特性一般可分為：特快融保險絲、快融保險絲和慢融 保險絲三種。慢融保險絲的主要區(qū)別是慢融保險絲有一個熱慣性設計 (熱沖擊保 護)，可以承受瞬間過載或初始工作過載脈沖沖擊。保險絲

6、結構：保險絲內部結構根據(jù)不同額定電流而有所不同， 一般不作特別要求。額定熔斷電流：也稱熔斷能力或短路容量。熔斷能力是指在保險絲在額定電壓下 可以可靠熔斷的最小電流。在故障或者短路狀態(tài)下，保險絲可能被加載多次瞬時 遠遠大于其額定工作電流的大過載電流，安全的要求是保險絲外形保持原狀態(tài)（不產(chǎn)生爆炸或者殼體破裂）并切斷電路。額定熔斷電流隨保險絲設計不同而不 同，它們從2 50 V-3 5A系列到6 00V-200,0 0 0A系列不等。妨礙性斷路：當在設計中對電路分析不充分時妨礙性斷路的問題就會經(jīng)常出現(xiàn)， 在保險絲選擇規(guī)則所列所有“選擇因素”中，特別要注意第1.3和1.6條,即通常工作電流，環(huán)境溫度和

7、脈沖。例如：一個引發(fā)妨礙性斷路最普遍的原因是在設計供 電系統(tǒng)時沒有充分考慮保險絲的標定熔斷等級。設計人員不可以單單根據(jù)工作電 流和環(huán)境溫度選擇保險絲，還必須把保險絲的熔斷 I2T曲線和電源濾波電容產(chǎn)生 的脈沖沖擊結合起來考慮。在保險絲選擇規(guī)范中，各種波形轉換到12T的工作已 經(jīng)作為一個必須的要求。本著可靠耐久性的原則，好的設計慣例是選擇保險絲時 使12T輸入波形不超過保險絲額定12T的2 0 %。具體可參閱保險絲選擇規(guī)范中關 于脈沖的章節(jié)。電阻：保險絲的電阻在整個電路系統(tǒng)中并不是非常重要的部分，因為在低電壓電路中，保險絲本身的電阻是幾乎可以忽略的。大部分的保險絲材料有明確的溫度 系數(shù)，它們通常

8、分為冷電阻和熱電阻。冷電阻是保險絲在 1 0 %額定電流工況下測 得的電阻，通常標出的冷電阻都是有一定代表性的。熱電阻是保險絲工作在1 00%額定電流工況下測得的電阻值。焊接要求：由于大部分保險絲內部在結合處都采用焊接方式。由于保險絲對熱很 敏感。建議在焊接過程中盡量避免額外熱源的干擾。樣品測試計劃：由于保險絲本身的某些特殊要求，需要進行破壞性試驗，這些試 驗通常采用統(tǒng)計的方法進行抽檢。時間一電流曲線：時間一電流曲線作為保險絲的一個代表性特征經(jīng)常被設計人員 采用作為設計的輔助參考。這個曲線在確定保險絲的時候非常有用， 因為同樣的 通電電流可以選擇不同時間一電流特性的保險絲所代替。在保險絲一般的

9、說明 中，應包括1 0 0%負載率下的壽命要求和在過載工況下的最大熔斷時間（負載率通常取13 5 %和200%）,但需說明的是時間電流曲線是設計是采用的平均數(shù) 據(jù)，同一類型保險絲也可能有部分差異存在。因此為保險起見，應對樣品做必要的試驗驗證。保險試驗室：參見“保險試驗室條款”指名：保險絲需滿足 UL/CSA/ANCE 2 4 8 -14 輔助電路保護保險絲”，3 2V的保險絲（滿足汽車上使用）列在UL標準27 5條。額定電壓：標在保險絲上的額定電壓可以保證保險絲能在該工作電壓或小于該電 壓下工作時可以安全的切斷以保護電路。 這個額定電壓系統(tǒng)滿足NEC要求的也是 作為預防火災保護措施的實驗室要求

10、。大多數(shù)小型或極小型保險絲的額定電壓一 般有3 2 V、6 3 V、125V、250V和60 0 V這幾種。保險絲對電流變化敏感而不 是對電壓變化敏感，從零到其額定電壓的變化都可以不影響其正常的工作。12T定義：在每個廠家設計保險絲時都指定實驗室測試 ，以此評定融化該保險絲所 需的能量，這個能量就是我們說的額定融化12T（表示為A2Sec）。當脈沖電流加到 保險絲上時，就開始了計時，如果保險絲并沒有在0. 00 8秒（最大值）內融化，脈 沖的值就會增大，再次對保險絲進行沖擊試驗，直到保險絲在該規(guī)定的時間內融 化為止。這樣做的目的是確定使保險絲融化的能量值也就是I 2 T。試驗中一旦時問和電流都

11、確定了那么12T也就確定下來了。一旦溶解階段即將完成的瞬間，就產(chǎn) 生電弧切斷保險絲融化元件。很明顯:I2t = Me 1 ting I2t + a r ci n g I 2t o保險絲選擇規(guī)則有關保險絲選擇的一些需考慮因素都列在下面：正常工作電流電壓要求（AC或DC）環(huán)境溫度過載電流以和要求保險絲必須熔斷的時間最小失效電流脈沖、浪涌電流、注入電流、啟動電流和電流瞬時變化空間尺寸限制如：長、直徑或高度等還需考慮：裝配方式、方便更換以及可見標示等保險絲座特征：卡式、模塊式，嵌入式、R.F.I.防護等正常工作電流：保險絲的額定工作電流，為防止妨礙性斷路，典型的應用是在25 C 環(huán)境溫度下降低額定電流

12、的25 %使用。例如：額定電流1 0 A的保險絲在設計中讓 其在2 5 C環(huán)境溫度下工作電流不超過7. 5A。更詳盡的信息，參見負載系數(shù)章 節(jié)。電壓：保險絲的額定電壓必須等于或大于電路的電壓。如有特列參見額定電壓章節(jié)。環(huán)境溫度:保險絲的電流承載試驗是在25 C恒定溫度下測定的。環(huán)境溫度高導致 保險絲的溫度升高，這將減短保險絲的使用壽命。反過來說，低溫下使用的保險絲 其壽命會延長。當電流通過保險絲以及當保險絲工作在過載電流下自身也會變 熱。實踐表明，室溫下的保險絲如果工作在75%的負載率下，它的壽命是無限長的。 環(huán)境溫度對保險絲額定容量的影響見下表： 說明：Curve A： T h in-Fil

13、 m Fuses a nd 313 S eries (. 010 to .150 A)C urve B: V ery Fast-Acting, F as t -Acting, a nd S p i r a l Wou nd S lo-B 1 o? FusesC urve C: Resett a bl e PTC sEQT遇。毛-2（rctrc即式4（rcac段七 12ro-76F70 千 TF3TF神嚇I(yè)MF14 什 F176UF212T 24aFAMBIENT TEMPERATURELL.0 LNill。缶 d注：環(huán)境溫度影響的是額定電流之外的那部分。例如：在室溫環(huán)境（2 5 C）下，正常工

14、作電流為2.25A時,我們選擇快融保險絲 時按照下面的公式：Catalog Fuse Rating =Normal Operating Current0.75or2,25 Amperes075=3 Amp Fuse (at 25)但是同樣我們在8 0 C的工作環(huán)境下，選擇慢融保險絲時就必須加上溫度的影響 系數(shù)（即上表中的PERCENT OF RATING）Caialog Fuse Raiing =or2.25 Amperes _ 0.75 x 0.95 -NominH Operating Cuircnt0.75 x Percent of Rating3.15 Amp Fuse (at 80 C

15、)過載電流工況：即需要保護的電流的大小。失效條件需要特別列出：過載電流大小和對電路損害前對保險絲失效時間的容許程度。 時間電流曲線可以作為電路匹配保險絲時的參考。但是必須注意時間電流曲線是一個平均數(shù)據(jù)。最小失效電流：保險絲的額定熔斷電流，該電流必須等于或高于電路中的最小失效電流脈沖:上下文中的脈沖是描述浪涌電流、啟動電流、注入電流、瞬時電流等波形 的統(tǒng)稱。產(chǎn)生電脈沖的條件在各種應用中是非常相似的，每種保險絲結構并不是對所有加載脈沖有反應。電脈沖產(chǎn)生的熱循環(huán)可能使保險絲產(chǎn)生機械疲勞以至影 響其壽命。在存在初始脈沖和啟動脈沖的電路中要求使用Slo-B 1 o? （SLOWBLOWING ）保險絲。

16、S lo-Bl o ?采用了熱延遲設計可以使其免受啟動脈沖和較 長過載時間造成的破壞。設計人員首先應弄清啟動脈沖的特征并和保險絲的時間 電流曲線以及I2 t熔斷曲線進行對比，建議進行應用性試驗來確定保險絲和脈沖 電流的匹配能力。額定的熔斷曲線是測量熔斷能量的要素，它可以用“秒-安培平方（I 2 t ） ”表示。熔斷曲線12t和能量描述（對于片式保險絲持續(xù)時間在 0. 0 01秒或更少到0.008秒之間），對于某一個融化元件，這個能量值是恒定不變 的。因為每一個中類型的保險絲和額定容量和其零件號對應了特定的融化單元，我們需要的是確定每種融化元件的I2to 12T值是保險絲自身的參數(shù)這由保險絲的

17、材料和構造決定的。除了前面討論過的選擇保險絲要考慮額定工作電流、負載率和環(huán)境溫度等因素之外，設計人員還必須考慮I2T,而這個曲線是與溫度和電壓 相關，而不是孤立存在的。多數(shù)情況下，我們選擇的保險絲必須可以經(jīng)受瞬時大 電流脈沖的沖擊。像浪涌電流、啟動電流、注入電流和電路中的其他瞬時大能量 的脈沖電流都可以按照脈沖類型給予分類的。 通過試驗室的試驗明確明確每種保 險絲的熔斷I2To本文所給出的僅僅是典型的I2T,設計人員在應用時應根據(jù)實際情 況確定該參數(shù)是否是一定要考慮的。下面的例子有助于設計人員更好的理解12T。例：選擇12 5V快融PICO?保險，可以經(jīng)受100, 000次如圖一所示波形的脈沖

18、 沖擊。環(huán)境溫度25 C下，額定工作電流是0. 7 5。10.001 .002 .003 ,004 .005 .006 Time (SeoondsiFigure 1第一步：查閱CHART I選擇適當?shù)拿}沖波形，本例選擇的是波形E。為波形E設 置適配峰值脈沖電流(I P )和時間公式，然后計算出結果，如下：i 1Pt= 5 (ip) = 5 x82X ,004 = 0.0512 K Sec.第二步：根據(jù)CHART II確定額定熔斷12t的系數(shù)，從表里可以看出100, 00 0脈 沖沖擊狀態(tài)下該系數(shù)取22 %,即我們第一步算出的12 t除以22%得到的即是額定 熔斷 12t(N o m. Me 1

19、 t I2t)Nom. Melt 12t = Pulse 12tz. 2 2 =0. 0 5 12/.22 = 0.232 7 A 2 Sec.CH AFTT IWAVESHAPESi = kPt - MtFORMULASi = P-ktFt - (1/3)(i+ ip1+ H)t i - ip sin t Ft = (1/2)iP2tFt = (1/3)ip2ti - ipe*) l2ta(1/2)iP2tii= kt2 OR i-ip(bkt)2Ft . (1/5) ip”CHART IIPULSE CYCLE WITHSTAND CAPABILITY100,000 PulsesPu 心電

20、 M = 22%ofMom InalMating W1QQOO PulsesPulse Ft = 29%ofNamiralMelting Ft1Q。PuIbsPulseFt=38%ofMominalMelting Ft100 Pul*巖Poise 14 = 48%ofNominalMelling 固100000SCD旦 naoJequrN100001001Q%Pulse l-t Average Meltng izt100%Note: Adequate time (10 seconds) must exist between pulse events to fdlow heat from the

21、 previous 日 we nt to di ssipale.第三步:檢查PICO? II, 1 2 5V快融保險絲的12T標定數(shù)據(jù)，零件號231001,1A的 保險絲額定12T是0.256 A2 Se c,最小額定容量保險絲適配上一步驟得到的 0, 2 3 2 7 A 2 Sec.數(shù)值。如前面所說，當2 5%的降低負載率加此1A保險絲上，它 同樣可適應0. 75 A額定工作電流。測試：在設計過程中選擇保險絲的時候，需考慮以上因素。在這之后就是在實際 的電路中驗證所選擇保險絲樣品。在評估樣品之前 ，需確認保險絲已經(jīng)被可靠的 連接到電路上，電路連接中導線需選擇足夠的線徑。測試包括在滿負載狀態(tài)和

22、過 載狀態(tài)下的壽命試驗以確認保險絲在電路中工作的可靠性。附一:關于新型PTC保險的介紹電路過載保護可用任何傳統(tǒng)的保險絲也可以用近期開發(fā)的新型自恢復PTC保險。這兩種電路保護裝置工作遠離是一樣的。 它們都是通過加載在其上的電流產(chǎn)生的 熱量而起作用。不同的是：保險絲是通過融化，切斷電路中的電流，而PTC則是 通過改變自身電阻（低溫下阻值極小而高溫時阻值極大 ）來切斷電路的。PTC最 主要的特征是可恢復性。當過載（或短路）情況發(fā)生時，使PTC恢復的方法是切斷電源系統(tǒng)，使PTC冷卻而自動恢復保險功能。PTC所用的術語多數(shù)和一般保險絲相似，但不盡相同，主要表現(xiàn)在漏電電流和熔 斷額定值上。漏電電流：當加載

23、在P TC上的電流過載時，它就會從低電阻值躍到高電阻值。PTC稱為“跳閘”。其特性曲線如下圖所示：Temperature （ C）(sluq。) auuels一好中bn.PTC通過將通電電流現(xiàn)在某一極低范圍完成對電路的保護。由于 PTC并不是完 全把電路切斷，這就存在一個漏電電流問題。一般情況:在較低的電壓下，漏電電流 分布在從不到一百毫安到幾百毫安的范圍內。額定阻斷:在額定電壓下，PTC的額定最大失效電流是一定的。這個最大失效電流必須是用電器可以承受的。P T C的阻斷電流不是完全意義上的阻斷（如上文所 述）。因此，不同保險裝置導致的不同電路參數(shù)，這是設計人員在選擇用電設備需 考慮的因素。額

24、定電壓：P T C的額定工作電壓一般不超過6 0V,而常規(guī)保險絲可以達到6 00V。額定電流：PTC的最大額定電流可達到1 1 A，而保險絲比它大的多額定溫度：PTC的最大額定工作溫度是85,而保險絲可以達到12 5。通 過下圖我們可以看出P TC受溫度影響變化是很大的，設計人員在選擇這兩種不 同類型的保險絲時需綜合考慮這些因素。K0y Curve A:Tfiln-Film Fuseg and 313 Serine (.010 to 150A)Curve B: Very Fasl-Acting, and Spiral Mund FusesCuwa C: Resettable PTOs20-60

25、紳。 FC 緲。61c 皎。-76UF -40JF32 F 的嚇 1MUF 14CFF 176環(huán)1Mse 212F 248 TAMBIEWT TEMPERATURE70i169402二TH JQ Anbioni lenn的rmuir。日ft客格 印q in atWitionto the normal derating.電阻：一般來說，相同額定電流下，PTC的電阻是一般保險絲的2倍或更多時間-電流曲線：P T C對電流的響應和慢融保險相當附二:PT C及普通保險參數(shù)對比表對比內容是否尢 鉛型工作電流范圍取人工 作電壓(* )取大額7E 阻斷電流(*)工作溫度范圍耐執(zhí) 八、沖擊20 0 % 額定電 流加載 后的截 斷時間(*)瞬時耐 受性電 阻可用 次數(shù)裝配 力式/ 結構 特征1 206 PTC是0.2 0 - 1.50A6 -15V40