保險絲知識

一、 保險絲的應用：

1.  正常情況下，保險絲在電路中起連接電路作用。
2.  非正常（超負載）情況下，保險絲做為電路中的安全保護元件，通過自身熔斷安全切斷並保護電路。

二、 保險絲的工作原理：
    保險絲通電時，由電能轉換的熱量使可熔體的溫度上升。正常工作電流或允許的過載電流通過時，產生的熱量通過可熔體、外殼體向周圍環境輻射，通過對流、傳導等方式散發的熱量與產生的熱量逐漸達到平衡。如果產生的熱量大於散發的熱量，多餘的熱量就逐漸積聚在可熔體上，使可熔體溫度上升；當溫度達到和超過可熔體的熔點時，就會使可熔體熔化、熔斷而切斷電流，起到了安全保護電路的作用。

三、 保險絲的分類：

1.  按外型尺寸分為：Φ2、Φ3、Φ4、Φ5、Φ6及其它。
2.  按熔斷特性分為：快速熔斷型、中等延時熔斷型、延時熔斷型。（還可分特快、強延時）。
3.  按分斷能力分為：低分斷型、高分斷型（還可分增強分斷型）。
4.  按安全標準（或使用地區）分為：UL/CSA（北美）規格、IEC（中國、歐洲等）規格、MIT/KTL（日本/韓國）規格等。
5.  其它分類。

四、 保險絲的特性術語：

1.  保險絲額定電流：保險絲管的公稱工作電流（正常條件下，保險絲長期維持正常工作的最大電流）。
2.  額定電壓：保險絲的公稱工作電壓（保險絲斷開瞬間，能安全承受的最大電壓）。選用保險絲時，被選用保險絲的額定電壓，應大於被保護迴路的輸入電壓。
3.  分斷能力：當電路中出現很大的過載電流（如強短路）時，保險絲能安全切斷（分斷）電路的最大電流。它是保險絲最重要的安全指標。安全分斷是指在分斷電路中不發生噴濺、燃燒、爆炸等危及周圍元、部件以至人身安全的現象。
4.  過載能力(承載能力)：保險絲能在規定時間內維持工作的最大過載電流。當流經保險絲的電流超過額定電流時，一段時間后熔體溫度將逐漸上升以至最後被熔斷。
   UL標準規定：保險絲維持工作4小時以上，最大不熔斷電流是額定電流的110%（微型保險絲管為100%）
   IEC標準規定：保險絲維持工作1小時以上，最大不熔斷電流是額定電流的150%
5.  熔斷特性（I-T）：保險絲所加負載電流與保險絲熔斷時間的關係。
     A、熔斷特性曲線（I-T曲線）：在以負載電流為X軸，熔斷時間為Y坐標的對數坐標系內，由保險絲在不同負載電流下的平均熔斷時間坐標點連成的曲線。每一種型號規格的保險絲都有一條相應的曲線可代表其熔斷特性，這種曲線很好地描繪了保險絲的過載性能。可供保險絲選用時參考。
    B、熔斷特性表：由幾個規定的具有代表性的負載電流值和對應的熔斷時間範圍所組成的表格。各安全標準都已明確規定，這是驗收保險絲的最主要依據。
   例如UL、CSA、MIT/KTLA種規格快速熔斷型，規定為：
   In 100%    4小時最小
   In135%    1小時最大
   In 200%    2分鐘最大
6.  熔化熱能值（I2T）：使保險絲的熔斷體熔化，部份汽化的切斷電流所需要的公稱能量值，簡單說就是使保險絲熔斷所需的最小熱能值。
   總量I2t=熔化I2t+飛弧I2t
   其中熔化I2t（相當於IEC標準中的預飛弧I2t），指從熔體熔化到飛弧開始瞬間所需要的能量；飛弧I2t是指飛弧開始瞬間到飛弧最終熄滅所需要的能量。對於低壓保險絲來說，飛弧時間非常短，常可忽略，即飛弧I2t可以按零計算。
     UL和IEC都未對I2t作要求，但I2t對選用fuse有些幫助。保險絲的I2t測算是在保險絲的熔斷時間小於10ms（通常是以8 ms）時的I2t來計算。我公司樣本上有各規格的I-T曲線，有相應規格I2t參考值，供選用保險絲時參考。
7.  電壓降：在額定電流條件下，達到熱平衡后保險絲兩端的電壓差。
8.  溫升：在一定電流條件下，達到熱平衡后保險絲表面溫度與通電初始溫度（可以理解為環境溫度）之差，即溫升=保險絲表面溫度—環境溫度。

五、 保險絲管的安全標準及標誌：
1、 UL、CSA標準：美國、加拿大等北美地區安全標準；小型電流保險絲管標準為UL248-1/14、CSA248-1/14。
   安全標誌：
---  UL/CSA  LIST（列名標誌），完全按照UL/CSA248-1/14標準測試認證通過的產品安全標誌。
---  UL/CSA  RECOGNIZED（認可標誌），部分按照UL/CSA248-1/14標準測試認證通過的產品安全標誌。
---  UL測試通過、CSA互認的列名/認可安全標誌，等同於
2、 JIS標準：日本電器安全標準。小型電流保險絲管標準為JIS C6575。
安全標誌：
   ---  T
   ---  PSE
2006年底前兩個標誌都有效，之後只有“PSE”標誌有效。
3、 KTL標準：韓國電器安全標準。
安全標誌：
---  K
4、 IEC標準：國際電工委員會標準，歐洲及中國地區使用的安全標準。小型電流保險絲管標準為IEC60 127，GB 9364（中國）。
安全標誌：
CCC      ---           中國
SEMKO   ---         瑞典
VDE      ---            德國
BSI       ---            英國
IMQ      ---            義大利

六、影響保險絲壽命的因素及評估保險絲壽命：
1、 影響保險絲壽命的因素：
a、 工作環境溫度：
    環境溫度過高有損於保險絲的壽命。延時型（慢熔斷型）保險絲如錫球型，溫度約等於160℃（150~170℃）時錫開始向金屬絲擴散；快速熔斷型保險絲的可熔體（金屬絲）開始較劇烈氧化的溫度約等於200℃（175~225℃）。隨熔絲由外向里的氧化、多次的擴散、熱應力疲勞等，保險絲的壽命將逐漸縮短。因而建議延時型保險絲熔絲不應長時間在150℃以上工作，快速熔斷型保險絲不應長時間在175~225℃以上工作。
b、脈衝電流：
    不斷的脈衝衝擊，會產生熱循環，從而致使熔絲的擴散、氧化、熱應力等產生，甚至加速。保險絲將 隨著脈衝能量和次數的增加而漸漸老化。    保險絲的抗衝擊壽命，取決於脈衝的I2t占保險絲本身I2t的百分比；通常情況，應小於20%，那樣保險絲可承受10萬次以上的衝擊。
c、其它：
    如與保險絲接觸的管夾、及連接電線的長度、截面積等。保險絲與管夾的接觸電阻大，有損於壽命，UL標準中規定，試驗時保險絲與管夾的接觸電阻小於3mΩ。當接觸電阻大時，管夾不是散熱而是產生熱並向熔絲傳送。

2、 保險絲老化后對使用的影響：
    保險絲老化后，不會產生應切斷的電流而保險絲不熔斷的危險。保險絲 老化后，相當於是額定值（電流）的下降而非上升，因而在電路中不會產生安全性問題，只是會在較小的過載電流或脈衝下即切斷電路。

3、 保險絲壽命的測試評估：
    在IEC標準中規定有“耐久性試驗法”，而UL標準中無類似的規定。  
    IEC標準中的耐久性試驗即是壽命試驗，其方法是，在正常溫度下使用直流電源測試：
      a、額電流直到溫度穩定下測電壓降；
      b、1.2倍額定電流1h  切斷電流15min。循環100次；
      c、通電1.5In 1h 測電壓降；
      d、同a法測電壓降。
要求：試驗前後電壓降變化不應超過10%，且標識仍清楚可辯，端帽焊點不出現任何劣變。

七、保險絲適用的電路：

1. 特快速和快速熔斷型保險絲管：適用於較恆定電流的電路，或浪涌電流較小的電路，且電路中存在抗衝擊脆弱元件或部件。
2. 中等延時和延時熔斷型保險絲管：適用於存在正常浪涌電流的電路，且電路中不存在抗衝擊脆弱元件或部件。抗雷擊型保險絲管，適用於需要承受瞬間雷擊的特殊電路，如電話機等。
3. 分斷電流保險絲管：適用於可能出現較大短路電流的電路。
4. 氧樹脂封裝和塑料外殼型保險絲管：適用於安裝密集元件或可能出現接觸短路的迴路中。
5. 350V、300V的保險絲管：適用於電子整流器等產品。

八、 保險絲管使用中的一些注意事項：

1.  被選用保險絲的額定電壓，應大於被保護迴路的輸入電壓。
2.  UL規格保險絲的額定電流是在實驗室條件下確定的，實際使用時應小於標稱值的75%使用。例如，電路工作電流為0.75A，最小選用額定電流為1A的保險絲管。
3.  IEC規格保險絲管的額定電流，實際使用時可按標稱值的90%或100%使用。例如，電路工作電流為0.9A，最小可選用額定電流為0.9A或1A的保險絲管。
4.  不同使用環境溫度下，保險絲的工作壽命不一樣，溫度越高，保險絲的工作壽命越短；實際選用時，需按係數提高保險絲的額定電流選用。我司產品目錄中已標明溫度影響曲線，供選用保險絲管時參考。
5.  保險絲管的分斷能力與其體積成正比，與額定電壓成反比。即，體積越大或額定電壓越小，保險絲管的分斷能力就越大；體積越小或額定電壓越大，保險絲管的分斷能力就越小。所以，如選用小尺寸的保險絲管，需判定被保護電路可能出現的短路電流不會太大；如被保護電路可能出現較大的短路電流，則須選用有較大分斷電流的較大尺寸保險絲管。產品目錄中標明了各型號、規格的分斷電流，共選用保險絲管時參考。
6.  保護迴路的浪涌I2T應小於保險絲管額定I2T的20%，保險絲管在被保護迴路中才能承受10萬次以上的浪涌衝擊。

九、 保險絲管的選用：
a) 確定安全標誌：根據產品將銷售的市場要求，選定保險絲管的安全認證標誌及安全標準（UL標準或IEC標準保險絲管）。
b) 確定外型尺寸：根據安裝空間和確定的安全認證標誌及安全標準，選定保險絲管的外型尺寸。
c) 確定型號：根據被保護迴路的電流特性，選定保險絲管的型號。例如，被保護迴路的電流特性為恆定電流，則選用快速熔斷型。
d) 確定額定電壓：根據被保護迴路的輸入電壓及使用要求，確定保險絲管的額定電壓。例如，被保護迴路的輸入電壓為220V，則須選用額定電壓220V以上的保險絲管，可選250V、300V、350V等；但考慮成本因素，不必選用過高的額定電壓。
e) 確定最小額定電流：根據被保護迴路的穩太工作電流及相關的使用折損係數，初步確定保險絲管的額定電流。例如，被保護迴路的穩太工作電流為1A，選用UL標準延時保險絲管，工作環境溫度約80℃，則保險絲管的額定電流最小選：1A×1.25÷0.5=2.5A。
f) 確定保險絲管的最小I2T：根據被保護迴路的浪涌I2T，確定保險絲管的I2T。例如，被保護迴路的浪涌I2T為1（A2S），為保證保險絲管能承受10萬次以上的衝擊，保險絲管的I2T應大於：1÷0.2=5（A2S）。
g) 確定保險絲管的額定電流：根據最小額定電流和最小I2T值，查產品目錄中對應型號規格，取既大於最小額定電流值且其I2T值也大於最小I2T值的初級額定電流規格為選用保險絲管的額定電流。例如，依據以上最小值，（1）如額定電流2.5A的I2T為4.3 A2S，3A的I2T為5.4A2S，則取3A為選用保險絲管的額定電流；（2）如額定電流2A的I2T為5.3 A2S，2.5A的I2T為7.6A2S，則取2.5A為選用保險絲管的額定電流。