保险管[保险丝管]的相关知识

天狼晓月

　　保险管也叫保险丝

　　何谓保险丝其作用是什么？
　　保险丝也被称为熔断器，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。
　　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。
　　保险丝的工作原理是怎样的？
　　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。
　　一当制作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。
　　我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。
　　保险丝的构造如何？各有什么功效？又有什么要求？
　　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；
　　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。
　　点击此处可查看常见保险管结构示意图
　　保险丝有哪些种类？
　　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（VDE）、美规保险丝（UL）、日规保险丝（PSE）。
　　以下为常见保险丝的图形。
　　慢速保险丝是怎样一回事？
　　慢速保险丝也叫延时保险丝，它的延时特性表现在电路出现非故障脉冲电流时保持完好而能对长时间的过载提供保护。有些电路在开关瞬间的电流大于几倍正常工作电流，尽管这种电流峰值很高，但是它出现的时间很短，我们称它为脉冲电流也有称它为冲击电流或叫它为浪涌电流。普通的保险丝是承受不了这种电流的，这样的电路中若使用的是普通保险丝恐怕就无法正常开机了，若使用更大规格的保险丝，那么当电路过载时又得不到保护。延时保险丝的熔体经特殊加工而成，它具有吸收能量的作用，调整能量吸收量就能使它即可以抗住冲击电流又能对过载提供保护。标准对延时特性都有规定，若标准的规定特性无法满足您的要求，您可以与制造商联系以得到解决。
　　保险丝的额定电流是否就是使保险丝熔断的电流？
　　不是。应该仅将它看成是一种规格的标称，而流过保险丝的电流大到何种地步、何时熔断这在保险丝产品标准中对它有详细的规定，又因标准的不同而规定有所不同。保险丝有一个“熔断系数”其值大于“1”（一般在1.1至1.5之间），它是“常规不熔断电流”与“额定电流”的比值。由此可以看出，即使流过保险丝的电流大于它的额定电流而未超过常规不熔断电流，保险丝也不应该发生熔断现象。
　　如何理解保险丝的额定电压？
　　保险丝熔断与否取决于流过它的电流的大小，与电路的工作电压无关。保险丝的额定电压是从安全使用保险丝角度提出的，它是保险丝处于安全工作状态所安置的电路的最高工作电压。这说明保险丝只能安置在工作电压小于等于保险丝额定电压的电路中。只有这样保险丝才能安全有效地工作，否则，在保险丝熔断时将会出现持续飞弧和被电压击穿而危害电路的现象。
　　保险丝的电压降说明了什么？
　　保险丝的电压降是保险丝在额定电流条件下，其两端的电压降。它反映了保险丝的内阻，其值不应过大。若将内阻（电压降）过大的保险丝安装在电路中，它将影响电路的系统参数，使得电路不能正常工作。标准对电压降不仅有其值的上限规定，而且对其一致性也作了规定。
　　研究保险丝的温升有何意义？
　　保险丝的温升是指保险丝中流过1.1倍（110%）额定电流时，保险丝的温度上升值，即实测温度减去环境温度的值。UL标准将其上限规定在75Co。因为保险丝的熔体对温度较为敏感，在一定高的温度长时间的作用下，它的熔点及阻抗将发生变化，这种变化会影响保险丝的准确性。这就是通常说的保险丝老化。老化的保险丝使用于电路中是非常危险的，所以，我们在制作和使用保险丝时都应该注重保险丝的温升。同理，我们也应该注意到，即使经过长时间使用的保险丝未发生熔断，它也有可能已经老化了，此时最好进行更换。
　　保险丝的分断能力是什么意思？
　　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。
　　保险丝的选用
　　为便于用户针对所需保护的元件、电路或设备选用合适的保险丝管，特制定本指南。保险丝管的选用可依以下流程：
　　需考虑因素
　　根据整机所需的安全认证决定保险丝管的安全认证，在此保险丝管可初步决定为IEC规格或UL规格。
　　1、设计时电路中空间的限制。
　　2、安装方式。
　　额定电压应大于等于有效的电路电压，分断能力应大于电路中的最大故障电流。
　　整机开关时电路中是否存在起动电流，起动电流在某些电路中是正常的，这种场合应使用延时型和中等延时型保险丝管。
　　保险丝管必须切断的电流及持续时间（该条件由设计人员依具体电路的保护需求而定）。参考相应型号的I-T曲线，取满足要求的最大额定电流作为上限值A1.
　　1、通过保险丝管的稳定电流（依具体电路而定）。
　　2、IEC规格及UL规格保险丝的额定电流的差别，详见“稳定电流”。
　　3、环境温度对保险丝管承载能力的影响，详见“环境温度”。
　　4、脉冲（冲击电流，浪涌电流，起动电流及电流瞬变值）对保险丝管寿命的影响，详见“脉冲”。
　　5、起动电流及持续时间与相应型号的I—T曲线比较。
　　综合考虑以上五个因素后，选出满足要求的最小额定电流作为下限A2。
　　综合考虑以上因素后，选出最合适的型号及额定电流。
　　当A1>A2时，则选额定电流为A2的相应型号保险丝管。
　　当A1≤A2时，则选额定电流为A1的相应型号保险丝管。
　　样品应在实际电路中试运行
　　稳态电流
　　在实际应用中和实验室之间有不同的条件如：
　　A、有时使用保险丝盒；
　　B、电路中的电线横截面积；
　　C、保险丝管夹的接触电阻，等。
　　考虑到以上因素，故在25℃条件下所选用的保险丝管应满足如下条件才可使得保险丝管持续可靠地工作：
　　IEC规格：保险丝管的额定电流In=稳态电流/0.9。
　　UL规格：保险丝管的额定电流In=稳态电流/0.75。