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基础知识每日一题——第八十题题

高工
2014-10-08 10:08:47     打赏
活动简介:

“每日一题”是EEPW参考西电XDLab社推出的旨向初学者普及基础知识的一项活动,每天在此帖内公布“每日一题”的题目。大家可以根据自己的理解对题目进行回答和相互讨论,我们鼓励大家积极发言。第二天会给出参考答案。每天一帖,所有的题目都将汇集至此,以期方便大家查找。

 

活动宗旨:

活动目的在于通过“每日一题”让大家每天进步一点点,增强大家的基础知识,提高大家对电子制作的兴趣。我们鼓励大家积极发言,如果不懂、是菜鸟,请积极发问;如果懂、是大神,请慷慨解囊。


        今日题目:保险丝的基本知识





基础知识每日一题

菜鸟
2014-10-08 10:17:28     打赏
2楼

保险丝: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)"。

定义: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。

作用:一百多年前由爱迪生发明的保险丝用于保护当时昂贵的白炽灯,随着时代的发展,保险丝保护电子/电力设备不受过电流/过热的伤害,避免电子设备因内部故障所引起的严重伤害。

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。


院士
2014-10-08 16:13:37     打赏
3楼

   2楼的回答已经很详细了,下面还补充两点,说得不对的请大家指正。

    一是按照使用场合的需要,在外形上有薄片状、导线状、管状等,薄片状是在一定宽度的易熔合金片上面,两边对称的开了一定数量和规格的三角形槽口,中间未切断的部分即电流通过的导体,厚度一定、宽度越大则允许通过的电流也越大;导线状类似于常用的不同粗细的导线,按允许通过的电流选择相应的线号;管状的又有玻璃管和瓷管之分,我所接触到的玻璃管最小的是直径5mm、长度有17mm和22mm(有一点误差的),额定电流为0.1-5A。瓷管的长度最小的为22mm、直径5mm,所见到的大瓷管有直径55mm、长度为240mm的(高压配电柜中使用的),还有一种在低压配电柜中使用的长方形保险瓷管,两头是刀片式插入。

   二是有延时功能的保险管,玻璃管,直径5mm、长度有17mm和22mm的,在前些年的CRT彩电中普遍使用,因为那种彩电每次开机瞬间,消磁线圈中会通过较大的电流,所以延时保险管允许短时间(约1-2秒)内通过较大的电流,因此开机瞬间在显像管前面就可听见短暂的“咋”声,如果开机后电流持续较大,保险管也会立即熔断。

   现在,许多的用电场合,空气短路开关已经部分替代了保险丝(管)了。


高工
2014-10-09 09:12:01     打赏
4楼

  解答:

  在很多电子设备中,都离不开保险丝(FUSE)。自从十九世纪九十年代

  爱迪生发明了把细导线封闭在台灯座里的第一个插塞式保险丝之后,保险丝

  的种类越来越多,应用越来越广。这里介绍一些保险丝参数、选择及应用常

  识。

  保险丝的各项额定值及其性能指标是根据实验室条件及验收规范测定

  的。国际上有多家权威的测试和鉴定机构,如美国的保险商实验公司的 UL

  认证,加拿大标准协会的 CSA 认证、日本国际与贸易工业部的 MTTI 认证和

  国际电气技术委员会的 ICE 认证。

  保险丝的选择涉及下列因素:

  1.正常工作电流。

  2.施加在保险丝上的外加电压。

  3.要求保险丝断开的不正常电流。

  4.允许不正常电流存在的最短和最长时间。

  5.保险丝的环境温度。

  6.脉冲、冲击电流、浪涌电流、启动电流和电路瞬变值。

  7.是否有超出保险丝规范的特殊要求。

  8.安装结构的尺寸限制。

  9.要求的认证机构。

  10.保险丝座件:保险丝夹、安装盒、面板安装等。

  下面把保险丝选型中常见的参数和术语作一些说明。

  正常工作电流:在 25℃条件下运行,保险丝的电流额定值通常要减少

  25%以避免有害熔断。大多数传统的保险丝其采用的材料具有较低的熔化温

  度。因此,该种保险丝对环境温度的变化比较敏感。例如一个电流额定值为

  10A 的保险丝通常不能在 25℃环境温度下大于 7.5A 的电流运行。

  电压额定值:保险丝的电压额定值必须等于或大于有效的电路电压。一

  般标准电压额定值系列为 32V、125V、250V、600V。

  电阻:保险丝的电阻在整个电路中并不十分重要。但对于安培数小于 1

  的保险丝的电阻会有几个欧姆,所以在低电压电路中采用保险丝时应考虑这

  个问题。大部分的保险丝是用正温度系数材料制成,所以也有冷电阻和热电

  阻之分。

  环境温度:保险丝的电流承载能力,其实验是在环境温度为 25℃情况下

  进行的,这种实验受环境温度变化的影响。环境温度越高,保险丝的工作温

  度就越高,其保险丝的电流承载能力就越低,寿命也就越短。相反,在较低

  的温度下允许会延长保险丝的寿命。

  熔断额定容量:也称为致断容量。熔断额定容量是保险丝在额定电压下

  能够确实熔断的最大许可电流。短路时,保险丝中会多次通过比正常工作电

  流大的瞬间过载电流。安全运行时要求保险丝保持完整的状态(无爆裂或断

  裂)。

  保险丝性能:保险丝的性能是指保险丝对各种电流负荷做出反应的迅速

  程度。保险丝按性能常分为正常响应、延时断开、快动作和电流限制四种类

  型。

  有害断路:常常是由于对所设计的电路分析不完整造成的。在前面所列

  出的保险丝选择所涉及的所有因素中,必须特别注意正常工作电流、环境温

  度和过载量。在使用时,不能只根据正常工作电流和环境温度来选择保险丝,

  还要注意其他使用条件。例如,造成常规电源有害断路的一种常见原因就是

  没有充分考虑保险丝的公称熔化热能的额定值,它也必须满足由电源平滑滤

  波的输入电容器产生的浪涌电流对保险丝提出的要求。如果要保险丝安全可

  靠工作,那么要选用保险丝的熔化热能不大于该保险丝公称溶化热能额定值

  的 20%。

  公称溶化热能:就是指熔化溶断部件所需的能量,用 I2t 表示,读为“安

  培平方秒”。一般在权威认证机构,都要进行熔化热能测试:给保险丝施加

  一个电流增量并测量融化发生的时间,如果在约 0.008 秒或更长的时间内不

  发生融化,那么就增加脉冲电流的强度。重复进行实验直到保险丝的熔断时

  间在 0.008 秒以内。这一测试的目的是确保所产生的热能没有足够的时间从

  保险丝部件通过热传导跑掉,也就是说,全部热能用于溶断保险丝。

  因此,选用保险丝时,除了考虑前面所说的正常工作电流、减少额定值、

  环境温度外,还要考虑 I2t 值。另外还要注意:由于大多数保险丝有焊接接

  头,因此在焊接这些保险丝时要特别小心。因为焊接热量过多会使保险丝内

  的焊料回流而改变它的额定值。保险丝类似于半导体的热敏元件,因此,在

  焊接保险丝时最好采用吸热装置。


菜鸟
2014-10-09 10:55:01     打赏
5楼

PLC课上面讲了一点点,保险丝,一种不可恢复的熔断器,不像空气开关可以重复使用。利用电流过大的时候将其熔断,断开电路从而达到保护的作用。

一般应该是用在主电路中,在电力系统的主电路和PLC里面的主电路中比较常见,主要是针对大电流的的过流保护。

PS:上课听讲不多,知道的就这些了


院士
2014-10-09 23:55:06     打赏
6楼
长知识了,应该考虑环境温度。谢谢解答。

菜鸟
2015-01-06 09:31:45     打赏
7楼
以前只听过,却不知道有这么多的原理。。。。学习中

专家
2016-11-11 16:50:19     打赏
8楼
2楼4楼说的专业!感谢!

助工
2017-01-23 06:32:20     打赏
9楼

保险丝的相关知识网上好多,我就不来丢人了,就说说平时自己用到碰到的情况吧。

最早家里用的是哪种瓷盒的保险盒,里边是安装铅锑合金保险丝的,印象中经常因为保险丝的紧固螺丝没拧紧而烧断。后来开始用刀闸开关,在开关下边有保险舱,其实就是上述保险盒的变形。我个人对刀闸开关有阴影,因为其完全没有灭弧装置,带载送电时常常火花四射。我这边大概是99年左右吧,开始有用空开的了,当年觉得这玩意真是高大上,还特意拆了好多坏掉的来研究。其实保险丝对比空开来说,保险丝最大的优点就是可靠性,只要合理选择,那么保险丝一定能在需要熔断的时候熔断,空开则有可能因为机械结构的问题而出现不动作。现在家里的供电系统已经没有保险丝了,因为虽然空开有个可靠性的问题,但是比起保险丝来,优点也是明显的,结构安全,有灭弧系统,兼具过载和短路保护,且保护系统的参数是定量的,尤其是这一点,是采用保险丝所不能比拟的。我以前常碰到用户因为保险丝使用不当造成损失的情况,10安的负载,采用100安的保险丝,整个线路都烧坏了,保险丝还是好的。另外,最坑的就是劣质保险管,标称参数和实际的完全不一致,超电流好几倍了还不熔断。虽然保险丝缺点多,不过目前看还不会被淘汰,结构简单,体积小,尤其是我上边说的,只要合理选择合格的保险丝,其保护功能是绝对可靠的,所以现在用电器里还基本都是用的保险丝保险管,就是因为上述优点。


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