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保險(xiǎn)絲的作用有哪些 保險(xiǎn)絲的類別及選用 保險(xiǎn)絲的組成與工作原理
保險(xiǎn)絲的類別及選用
一百多年前，愛迪生發(fā)明了保險(xiǎn)絲，其目的用于保護(hù)當(dāng)時昂貴的白熾燈，但隨著時代的發(fā)展，保險(xiǎn)絲被用來保護(hù)電力設(shè)備不受過電流過熱的傷害，從而避免電子設(shè)備因內(nèi)部故障所引起的嚴(yán)重傷害。那么保險(xiǎn)絲的工作原理是如何的?其結(jié)構(gòu)又是怎樣的?下面一起來看看：
1.概念
保險(xiǎn)絲(fuse)也被稱為電流保險(xiǎn)絲，IEC127標(biāo)準(zhǔn)將它定義為"熔斷體(fuse-link)"。其主要是起過載保護(hù)作用。當(dāng)電路發(fā)生故障或異常時，伴隨著電流不斷升高，并且升高的電流有可能損壞電路中的某些重要器件，也有可能燒毀電路甚至造成火災(zāi)。若電路中正確地安置了保險(xiǎn)絲，那么保險(xiǎn)絲就會在電流異常升高到一定的高度和熱度的時候，自身熔斷切斷電流，從而起到保護(hù)電路安全運(yùn)行的作用。
2.基本組成
一般保險(xiǎn)絲由三個部分組成：
(1)熔體部分：它是保險(xiǎn)絲的核心，熔斷時起到切斷電流的作用，同一類、同一規(guī)格保險(xiǎn)絲的熔體，材質(zhì)要相同、幾何尺寸要相同、電阻值盡可能地小且要一致，最重要的是熔斷特性要一致，家用保險(xiǎn)絲常用鉛銻合金制成。
(2)電極部分：通常有兩個，它是熔體與電路聯(lián)接的重要部件，它必須有良好的導(dǎo)電性，不應(yīng)產(chǎn)生明顯的安裝接觸電阻。
(3)支架部分：保險(xiǎn)絲的熔體一般都纖細(xì)柔軟的，支架的作用就是將熔體固定并使三個部分成為剛性的整體便于安裝、使用，它必須有良好的機(jī)械強(qiáng)度、絕緣性、耐熱性和阻燃性，在使用中不應(yīng)產(chǎn)生斷裂、變形、燃燒及短路等現(xiàn)象。
3.外形
(1)條絲狀。早期原始型態(tài)的保險(xiǎn)絲，直接以螺絲鎖定，用于各種尺寸的舊式開關(guān)、插座。
(2)片狀(裸片狀)。比舊式絲狀方便使用。
(3)玻璃管狀。有幾種不同尺寸，常見于電子產(chǎn)品。
①6.3x32mm(直徑x長度)
②5x20mm
(4)陶瓷管狀。有幾種不同形狀及尺寸，可避免玻璃爆裂。
(5)塑膠片狀帶金屬片狀接腳：汽車保險(xiǎn)絲。
(6)表面接著元件(SMD)型。
(7)圓柱體狀，插件式：直接焊接于電路板上，用于產(chǎn)品內(nèi)部。
4.工作原理
當(dāng)電流流過導(dǎo)體時，因?qū)w存在一定的電阻，所以導(dǎo)體將會發(fā)熱。且發(fā)熱量遵循著這個公式：
Q=0.24I2RT
其中Q是發(fā)熱量，0.24是一個常數(shù)，I是流過導(dǎo)體的電流，R是導(dǎo)體的電阻，T是電流流過導(dǎo)體的時間;依此公式我們不難看出保險(xiǎn)絲的簡單的工作原理了。
當(dāng)制作保險(xiǎn)絲的材料及其形狀確定了，其電阻R就相對確定了(若不考慮它的電阻溫度系數(shù))。當(dāng)電流流過它時，它就會發(fā)熱，隨著時間的增加其發(fā)熱量也在增加。電流與電阻的大小確定了產(chǎn)生熱量的速度，保險(xiǎn)絲的構(gòu)造與其安裝的狀況確定了熱量耗散的速度，若產(chǎn)生熱量的速度小于熱量耗散的速度時，保險(xiǎn)絲是不會熔斷的。若產(chǎn)生熱量的速度等于熱量耗散的速度時，在相當(dāng)長的時間內(nèi)它也不會熔斷。若產(chǎn)生熱量的速度大于熱量耗散的速度時，那么產(chǎn)生的熱量就會越來越多。又因?yàn)樗幸欢ū葻峒百|(zhì)量，其熱量的增加就表現(xiàn)在溫度的升高上，當(dāng)溫度升高到保險(xiǎn)絲的熔點(diǎn)以上時保險(xiǎn)絲就發(fā)生了熔斷。這就是保險(xiǎn)絲的工作原理。
保險(xiǎn)絲外形
5.標(biāo)志
標(biāo)志大多數(shù)保險(xiǎn)絲的標(biāo)記在身上或端蓋與標(biāo)記，指示其評級。但是“芯片類型”保險(xiǎn)絲功能很少或沒有標(biāo)記，使識別非常困難。
保險(xiǎn)絲可能出現(xiàn)類似的顯著不同的特性，確定了它們的標(biāo)記。保險(xiǎn)絲標(biāo)記通常會傳達(dá)以下信息：
.安培的保險(xiǎn)絲的額定
.電壓等級的保險(xiǎn)絲
.時間-電流特性，即速度保險(xiǎn)絲
.批準(zhǔn)由國家和國際標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)
.制造商/產(chǎn)品編號/系列
.中斷能力
6.檢測
保險(xiǎn)絲一般是通過眼睛觀察來判斷其質(zhì)量，因?yàn)楸ｋU(xiǎn)絲的外殼是透明的玻璃
(1)保險(xiǎn)絲不發(fā)黑，這時能夠清楚地看出保險(xiǎn)絲熔斷后的兩個發(fā)亮的斷頭，這說明過流電流不大，很可能不是電路故障所為，可能是由于保險(xiǎn)絲質(zhì)量不好，或偶爾的浪涌電流所為，此時可更換一個保險(xiǎn)絲試一試。
(2)保險(xiǎn)絲發(fā)黑，但發(fā)黑程度不是很嚴(yán)重，保險(xiǎn)絲管玻璃沒有破碎，說明過電流比上一種情況大，但不是最大的一種情況，這說明電路中存在電流故障。
(3)保險(xiǎn)絲管嚴(yán)重發(fā)黑，燒焦或玻璃管破碎，說明過電流很大，短路故障很嚴(yán)重，在更換保險(xiǎn)絲前一定先排除電路故障。
保險(xiǎn)絲是一種電流斷路裝置，通過對過量電流的響應(yīng)而產(chǎn)生開路狀態(tài)來保護(hù)其所安裝的電路。當(dāng)熔斷器中的元件受熱過多時，熔斷器就會熔斷電流。熔斷器通常用作電源和電氣元件之間的導(dǎo)管，也可作為安裝在電路中的元件組合的導(dǎo)管。熔絲端子之間連接著一根熔絲。這意味著當(dāng)通過保險(xiǎn)絲的電流超過了設(shè)備所能承受的范圍時，熔斷器就會熔斷，電路就會打開，從而防止了電氣元件的損壞。
保險(xiǎn)絲通常用于一次性使用。換句話說，一旦設(shè)備關(guān)閉，就必須更換。你可以得到過流保護(hù)從各種各樣的來源，如斷路器，開關(guān)，和繼電器。每種類型的設(shè)備在額定、使用要求和成本方面都有差異。熔斷器通常是針對單一過流故障提供自動高壓電流保護(hù)的最經(jīng)濟(jì)的手段。
保險(xiǎn)絲是汽車、卡車、船只、摩托車和其他車輛電氣系統(tǒng)的一部分。這些熔斷器的作用是通過在不安全的電氣條件下形成開路電路來阻止電流流向系統(tǒng)的特定部件。在公用事業(yè)行業(yè)，你會發(fā)現(xiàn)熔斷器用于配電變壓器，電纜，電容器組和其他設(shè)備從電流損壞。使用熔斷器時，斷開連接將在損壞損壞系統(tǒng)之前發(fā)生。保險(xiǎn)絲在高壓電網(wǎng)中使用相當(dāng)多，目的是保護(hù)電網(wǎng)中的電氣設(shè)備免受通過系統(tǒng)的浪涌造成的損壞。
熔斷器有很多種，我們列舉了以下幾種:
熱保險(xiǎn)絲
機(jī)械融合
刀片保險(xiǎn)絲
驅(qū)逐保險(xiǎn)絲
火花間隙避雷器
壓敏電阻
每個保險(xiǎn)絲是專門設(shè)計(jì)作為一個或多個極端電子事件的解決方案。一般說來，保險(xiǎn)絲在一個獨(dú)立的裝置中結(jié)合了傳感元件和中斷元件。
通常情況下，導(dǎo)體的載流量額定值是電路設(shè)計(jì)的極限，絕不能被有意地超過，但在保險(xiǎn)絲的情況下，也有超出載流量額定值的應(yīng)用。
什么是保險(xiǎn)絲?
保險(xiǎn)絲是一種電氣安全裝置，環(huán)繞導(dǎo)電條，設(shè)計(jì)用于在電流過大時熔化和分離。保險(xiǎn)絲總是與防止過流的元件串聯(lián)在一起，這樣當(dāng)保險(xiǎn)絲斷開時，它就會打開整個電路并通過元件產(chǎn)生停止電流。當(dāng)然，連接在并聯(lián)電路一個支路上的保險(xiǎn)絲不會影響通過任何其他支路的電流。
通常，薄薄的保險(xiǎn)絲包含在一個安全護(hù)套內(nèi)，以最大限度地減少電弧爆炸的危險(xiǎn)，如果電線被猛烈地?zé)_，在嚴(yán)重的過電流情況下可能發(fā)生。在小型汽車保險(xiǎn)絲的情況下，護(hù)套是透明的，這樣可直觀地檢查易熔元件。住宅配線通常采用玻璃機(jī)身螺絲釘式保險(xiǎn)絲，中間有一層薄而窄的金屬箔條。一張照片顯示了兩種類型的保險(xiǎn)絲在這里顯示:
保險(xiǎn)絲的作用有哪些？電氣保險(xiǎn)絲到底是什么？
保險(xiǎn)絲類型
筒式熔斷器廣泛應(yīng)用于汽車應(yīng)用和工業(yè)應(yīng)用中，其外殼材料不是玻璃。由于保險(xiǎn)絲被設(shè)計(jì)成在超過額定電流時“失效”斷開，所以通常設(shè)計(jì)成在電路中易于更換。這意味著它們將被插入到某種類型的支架中，而不是直接焊接或螺栓連接到電路導(dǎo)體上。下面的照片顯示了一對玻璃彈殼熔斷器在一個多熔斷器座:
保險(xiǎn)絲的作用有哪些？電氣保險(xiǎn)絲到底是什么？
玻璃盒保險(xiǎn)絲多保險(xiǎn)絲座
熔斷器由彈簧金屬夾固定，彈簧金屬夾本身與電路導(dǎo)體永久連接。保險(xiǎn)絲座(有時稱為保險(xiǎn)絲座)的基本材料被選擇作為一個良好的絕緣體。
另一種盒式熔斷器的保險(xiǎn)絲座通常用于安裝在設(shè)備控制板上，在控制板上需要隱藏所有的電氣接觸點(diǎn)，以免與人接觸。不像剛才所示的保險(xiǎn)絲塊，所有的金屬夾都是公開暴露的，這種類型的保險(xiǎn)絲盒完全將保險(xiǎn)絲封裝在一個絕緣的外殼中:
保險(xiǎn)絲的作用有哪些？電氣保險(xiǎn)絲到底是什么？
目前，在大電流電路中用于過流保護(hù)的最常見裝置是斷路器。
什么是斷路器?
斷路器是一種特殊設(shè)計(jì)的開關(guān)，在電流過流的情況下，它能自動打開并停止電流。小型斷路器，如用于住宅、商業(yè)和輕工服務(wù)是熱操作的。它們包含一個雙金屬條(由兩種金屬背對背連接而成的細(xì)條)，攜帶電路電流，加熱時彎曲。當(dāng)雙金屬帶鋼產(chǎn)生足夠的力(由于帶鋼的過電流加熱)時，啟動脫扣機(jī)構(gòu)，斷路器打開。較大的斷路器由斷路器內(nèi)載流導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度自動驅(qū)動，或者由監(jiān)控電路電流的外部裝置(這些裝置被稱為保護(hù)繼電器)觸發(fā)跳閘。
因?yàn)閿嗦菲髟陔娏鬟^流的情況下不會失效——相反，它們只是打開，通過移動杠桿可以重新閉合——它們比熔斷器更有可能以更永久的方式連接到電路上。一個小型斷路器的照片顯示在這里:
保險(xiǎn)絲的作用有哪些？電氣保險(xiǎn)絲到底是什么？
從外表上看，它只不過是一個開關(guān)。的確，它可以這樣使用。然而，它真正的功能是作為一個過流保護(hù)裝置。
值得注意的是，一些汽車使用廉價(jià)的熔斷器來保護(hù)電池充電電路的過流保護(hù)，這是由于適當(dāng)?shù)娜蹟嗥骱椭Ъ艿馁M(fèi)用。熔絲是一種原始的保險(xiǎn)絲，只不過是一段短的橡膠絕緣導(dǎo)線，設(shè)計(jì)用于在過電流情況下熔化，沒有任何堅(jiān)硬的外殼。這種粗糙的、具有潛在危險(xiǎn)的設(shè)備從未在工業(yè)或甚至住宅用電中使用，主要是因?yàn)橛龅降碾妷汉碗娏魉礁摺Ｔ谧髡呖磥恚鼈兩踔猎谄囯娐分械膽?yīng)用都是值得懷疑的。
保險(xiǎn)絲電氣原理圖符號為s形曲線:
保險(xiǎn)絲的作用有哪些？電氣保險(xiǎn)絲到底是什么？
保險(xiǎn)絲等級
保險(xiǎn)絲的主要額定，正如人們所期望的，在單位電流:安培。雖然它們的工作依賴于保險(xiǎn)絲自身的電阻在電流過大的情況下產(chǎn)生的自熱，但它們對所保護(hù)的電路所產(chǎn)生的額外電阻微不足道。這在很大程度上是通過使保險(xiǎn)絲盡可能短的實(shí)際可能實(shí)現(xiàn)。正如普通電線的載流容量與它的長度(10規(guī)格實(shí)心銅線將處理40安培的電流在自由空氣,無論多么長或短的一段),某些材料和規(guī)格的保險(xiǎn)絲會吹在一定電流不管多長時間。由于長度不是一個因素在電流額定值，更短的可以使，它將端到端電阻更少。
然而，保險(xiǎn)絲設(shè)計(jì)者也必須考慮在保險(xiǎn)絲吹滅后發(fā)生的事情:熔化的兩端，曾經(jīng)連續(xù)的電線將被一個氣隙隔開，兩端之間有充分的供電電壓。如果保險(xiǎn)絲沒有在高壓電路上做得足夠長，火花可能會從熔絲的一端跳到另一端，再次完成電路:
保險(xiǎn)絲的作用有哪些？電氣保險(xiǎn)絲到底是什么？
因此，熔斷器的額定電壓容量以及熔斷器將吹斷的電流水平。
一些大型工業(yè)保險(xiǎn)絲采用可更換導(dǎo)線元件，以降低成本。保險(xiǎn)絲的主體是一個不透明的、可重復(fù)使用的墨盒，以保護(hù)保險(xiǎn)絲不被暴露，并保護(hù)周圍的物體不被保險(xiǎn)絲暴露。
保險(xiǎn)絲的當(dāng)前評級不僅僅是一個數(shù)字。如果一個35安培的電流通過一個30安培的保險(xiǎn)絲，它可能突然吹或在吹之前延遲，這取決于它的設(shè)計(jì)的其他方面。一些保險(xiǎn)絲被設(shè)計(jì)為吹得非常快，而另一些保險(xiǎn)絲被設(shè)計(jì)為更適度的“打開”時間，甚至根據(jù)應(yīng)用程序的延遲動作。后一種熔斷器有時被稱為慢爆熔斷器，因?yàn)樗鼈兙哂泄室獾难訒r特性。
慢燒保險(xiǎn)絲應(yīng)用的一個典型例子是在電動機(jī)保護(hù)中，當(dāng)電動機(jī)從完全停止?fàn)顟B(tài)啟動時，通常會遇到高達(dá)10倍正常工作電流的涌流。如果快速吹保險(xiǎn)絲被用于這樣的應(yīng)用程序，電機(jī)永遠(yuǎn)不會啟動，因?yàn)檎５挠苛魉綄⒋当ｋU(xiǎn)絲(s)立即!慢吹保險(xiǎn)絲的設(shè)計(jì)是這樣的，保險(xiǎn)絲元件的質(zhì)量(但沒有更多的載流量)比同等的快吹保險(xiǎn)絲，這意味著它將加熱更慢(但到相同的極限溫度)，為任何給定的電流。
在另一端的保險(xiǎn)絲行動頻譜，有所謂的半導(dǎo)體保險(xiǎn)絲設(shè)計(jì)，以開放非常迅速的事件，在一個過電流的條件。諸如晶體管之類的半導(dǎo)體器件往往特別不能耐受過電流的條件，因此在大功率應(yīng)用中需要快速保護(hù)以防止過電流。
在接地的系統(tǒng)中，保險(xiǎn)絲總是應(yīng)該放在負(fù)載的“熱”端。這樣做的目的是為了在保險(xiǎn)絲打開后，負(fù)載在所有方面完全斷電。為了了解負(fù)載的“熱”側(cè)和“中性”側(cè)熔合的區(qū)別，比較以下兩種電路:
保險(xiǎn)絲的作用有哪些？電氣保險(xiǎn)絲到底是什么？
在這兩種情況下，熔斷器成功地切斷了對負(fù)載的電流，但是較低的電路不能切斷潛在危險(xiǎn)的電壓從負(fù)載的任何一邊到地面，那里可能有人站著。第一個電路設(shè)計(jì)更安全。
如前所述，熔斷器并不是目前使用的唯一一種過流保護(hù)裝置。類似開關(guān)的設(shè)備稱為斷路器通常(和更常見的)用于打開電流過大的電路，它們的流行是因?yàn)樗鼈儾粫袢蹟嗥髂菢釉跀嚅_電路的過程中自我毀滅。然而，在任何情況下，在電路中設(shè)置過流保護(hù)裝置都將遵循上述一般原則:即，“熔斷”電源未連接到地面的一側(cè)。
雖然在電路中設(shè)置過電流保護(hù)可以決定在各種情況下該電路的相對觸電危險(xiǎn)，但必須了解，這些裝置從來都不是用來防止觸電的。保險(xiǎn)絲和斷路器都不是設(shè)計(jì)用來在人被電擊時打開的;相反，它們只打算在導(dǎo)體可能過熱的情況下打開。過流裝置主要保護(hù)電路的導(dǎo)體不受過熱損壞(和過熱導(dǎo)體引起的火災(zāi)危險(xiǎn))，其次保護(hù)特定的設(shè)備，如負(fù)載和發(fā)電機(jī)(一些快速熔斷器被設(shè)計(jì)用來保護(hù)特別容易受到電流沖擊的電子設(shè)備)。由于觸電或觸電所必需的電流水平比普通電力負(fù)載的正常電流水平低得多，因此過流狀態(tài)并不表示發(fā)生了觸電。還有一些其他的裝置被設(shè)計(jì)用來檢測某些沖擊條件(接地故障探測器是最受歡迎的)，但是這些裝置嚴(yán)格地服務(wù)于一個目的，并且與防止導(dǎo)線過熱的保護(hù)無關(guān)。
保險(xiǎn)絲是一種小而薄的導(dǎo)體，其設(shè)計(jì)目的是在電流過大的情況下熔斷電路。
斷路器是一種特殊設(shè)計(jì)的開關(guān)，在電流過流的情況下自動打開以中斷電路電流。根據(jù)斷路器的設(shè)計(jì)、尺寸和應(yīng)用，它們可以通過磁場或外部的“保護(hù)繼電器”進(jìn)行熱“跳閘”(打開)。
熔斷器的額定主要是根據(jù)最大電流，但是也根據(jù)斷路后熔斷器能夠承受的電壓降來定。
保險(xiǎn)絲可以設(shè)計(jì)成快速、緩慢或在兩者之間的任何地方以達(dá)到相同的最大電流水平。
在接地的電力系統(tǒng)中安裝保險(xiǎn)絲的最佳位置是在通往負(fù)載的不接地導(dǎo)體路徑上。這樣，當(dāng)保險(xiǎn)絲燒斷時，只有接地的(安全的)導(dǎo)體仍連接在負(fù)載上，使人們在周圍更安全。