保险丝在电路设计中的关键特性参数

保险丝是应用很广泛的保护器件了,当电流超过其额定电流后,在一定的时间内保险丝就会熔断,如果仅仅知道这些是没办法设计出可靠的保险丝保护电路的。我们需要对保险丝的关键特性参数有很好的了解才行。主要是额定电流、安培平方/秒曲线、额定电压以及温度对器件参数的影响。
1. 额定电流
首先要说的是保险丝的额定电流承载能力,规格书中的额定电流通常在标称操作条件以及环境温度大多为 25ºc 下测出来的电流值。事实上此额定电流值会随温度升高而变化,因此需要注意该问题,也就是说我们在考虑保险选型时需要基于温度进行降额选型,一般的经验是电路实际工作电流位保险额定值的75%。
举个例子,对用10a电流的电路中,我们的保险选型应在13a左右,在保险丝起作用之前,需要确保电路元件能够承受过大电流。换句话说,要确保与熔断器串联的器件的额定电流高于熔断器的熔点。这样每次电流突然增加时,只有保险丝会熔断,而不会造成其他器件损坏。
下图是某保险丝的规格书额定电流随温度变化曲线。在 25ºc 的环境温度下,三种保险丝的载流能力都达到 100%。然而,超过这个温度,保险丝的电流承载能力开始下降。例如,慢熔断保险丝的载流能力在 65ºc 的工作环境温度下将降低到大约 82%。总而言之,保险丝的目的是在发生大电流时保护电路。但是,保险丝也不应该太过灵敏,避免非预期关断。
2. i2t曲线(熔点)
第二个比较重要的保险丝电气参数是i2t额定值。特别是大电容的负载在启动期间(电容器充电时),电路中可能会出现非常高的电流。保险的额定电流值仅适用于稳态条件。对于i2t又叫熔断电流,可以理解成这个参数主要是给瞬态条件设计的。为避免每次出现高浪涌电流时保险丝异常熔断,保险丝的i2t必须高于电路的 i2t。
举个例子,如果某个保险丝的 i2t 为100a 2秒,如果电路中出现的浪涌电流最长时间为1秒,那么电路的最大允许浪涌电流应该是多少呢?计算如下:
3. 额定电压
第三个比较重要的保险丝特性参数是额定电压。许多人在进行电路选型时一般不考虑额定电压,因为觉得保险丝是串联在电路中,并且保险丝的电阻非常小,没必要考虑额定电压,事实上,当保险丝熔断或开路时,当开路电压高于保险丝的额定电压,此时保险可能会发生爆炸并可能引发起火,所以基于安全原因,需要确保这个参数选型正确,假设开路电压(保险丝熔断时)为120v,则保险丝的额定电压值应大于此值。


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