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八月 26 2019

保险丝的组成与工作原理


目录

1.概念
2.基本组成
3.外形
4.工作原理
5.标志
6.检测

  一百多年前,爱迪生发明了保险丝,其目的用于保护当时昂贵的白炽灯,但随着时代的发展,保险丝被用来保护电力设备不受过电流过热的伤害,从而避免电子设备因内部故障所引起的严重伤害。那么保险丝的工作原理是如何的?其结构又是怎样的?下面一起来看看:

  1.概念

  保险丝(fuse)也被称为电流保险丝,IEC127标准将它定义为"熔断体(fuse-link)"。其主要是起过载保护作用。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,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热度的时候,自身熔断切断电流,从而起到保护电路安全运行的作用。

保险丝.jpg

图1 保险丝

  2.基本组成

  一般保险丝由三个部分组成:

  (1)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,家用保险丝常用铅锑合金制成。

  (2)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。

  (3)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。

玻璃保险丝

图2 玻璃保险丝

  3.外形

  (1)条丝状。早期原始型态的保险丝,直接以螺丝锁定,用于各种尺寸的旧式开关、插座。

  (2)片状(裸片状)。比旧式丝状方便使用。

  (3)玻璃管状。有几种不同尺寸,常见于电子产品。

  ①6.3 x 32 mm (直径 x 长度)

  ②5 x 20 mm

  (4)陶瓷管状。有几种不同形状及尺寸,可避免玻璃爆裂。

  (5)塑胶片状带金属片状接脚:汽车保险丝。

  (6)表面接着元件(SMD)型。

  (7)圆柱体状,插件式:直接焊接于电路板上,用于产品内部。

塑胶保险丝

图3 塑胶保险丝

  4.工作原理

  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。

  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。

保险丝外形

图4 保险丝外形

  5.标志

  标志大多数保险丝的标记在身上或端盖与标记,指示其评级。但是“芯片类型”保险丝功能很少或没有标记,使识别非常困难。

  保险丝可能出现类似的显著不同的特性,确定了它们的标记。保险丝标记通常会传达以下信息:

  .安培的保险丝的额定

  .电压等级的保险丝

  .时间 - 电流特性,即速度保险丝

  .批准由国家和国际标准机构

  .制造商 / 产品编号 /系列

  .中断能力

  6.检测

  保险丝一般是通过眼睛观察来判断其质量,因为保险丝的外壳是透明的玻璃

  (1)保险丝不发黑,这时能够清楚地看出保险丝熔断后的两个发亮的断头,这说明过流电流不大,很可能不是电路故障所为,可能是由于保险丝质量不好,或偶尔的浪涌电流所为,此时可更换一个保险丝试一试。

  (2)保险丝发黑,但发黑程度不是很严重,保险丝管玻璃没有破碎,说明过电流比上一种情况大,但不是最大的一种情况,这说明电路中存在电流故障。

  (3)保险丝管严重发黑,烧焦或玻璃管破碎,说明过电流很大,短路故障很严重,在更换保险丝前一定先排除电路故障。

  本文介绍了保险丝的概念、基本组成、外形、以及工作原理。在选择保险丝时,由于北美标准UL/CSA 和欧洲标准IEC对于保险丝的时间、电流特性的定义是不完全相同的,因此这两种标准的保险丝是不可以互换的。在亚洲主要的标准有日本的METI 和中国的CCC 等。由于保险丝的标准不同,因此注意采用不同 国际标准的保险丝对于电路设计者是非常重要的。

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