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浅谈保险丝电阻特点、结构及工作原理

2018年09月03日 08:51 作者:工程师谭军 用户评论(0

  本文主要是关于的相关介绍,并着重对保险丝电阻的特点、结构及其工作原理进行详尽的阐述。

  我们都知道,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。

  保险丝的特点和工作原理

  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。

  最早的保险丝于一百多年前由爱迪生发明,由于当时的工业技术不发达白炽灯很贵重,所以,最初是将它用来保护价格昂贵的白炽灯的。

  正如它最初的设计,它是一种安装在电路中,当危害性大电流超过一定时间会牺牲自己,从而保证电路安全运行的电器元件。

  我们都知道,物理学中讲到电流具有热效应,即电流流过导体时,因导体存在一定的电阻,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, 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。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,这就是它的工作原理。

  保险丝的结构

  一般保险丝由三个部分组成:

  一是熔体部分,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;

  二是电极部分,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;

  三是支架部分,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;(推荐阅读:太阳能路灯需要PPTC做过流过温保护)

  电力电路及大功率设备所使用的保险丝,不仅有一般保险丝的三个部分,而且还有灭弧装置,因为这类保险丝所保护的电路不仅工作电流较大,而且当熔体发生熔断时其两端的电压也很高,往往会出现熔体已熔化(熔断)甚至已汽化,但是电流并没有切断,其原因就是在熔断的一瞬间在电压及电流的作用下,保险丝的两电极之间发生拉弧现象。这个灭弧装置必须有很强的绝缘性与很好的导热性,且呈负电性。石英砂就是常用的灭弧材料。

  另外,还有一些保险丝有熔断指示装置,它的作用就是当保险丝动作(熔断)后其本身发生一定的外观变化,易于被维修人员发现,例如:发光、变色、弹出固体指示器等。

  浅谈保险丝电阻特点、结构及工作原理

  保险丝的选型

  按保护形式分,可分为:过电流保护与过热保护。用于过电流保护的保险丝就是平常说的保险丝(也叫限流保险丝)。用于过热保护的保险丝一般被称为“温度保险丝”。温度保险丝又分为低熔点合金形与感温触发形还有记忆合金形等等(温度保险丝是防止发热电器或易发热电器温度过高而进行保护的,例如:电吹风、电熨斗、电饭锅、电炉、变压器、电动机等等;它响应于用电电器温升的升高,不会理会电路的工作电流大小。其工作原理不同于“限流保险丝”)。

  按使用范围分,可分为:电力保险丝、机床保险丝、电器仪表保险丝(电子保险丝)、汽车保险丝。

  按体积分,可分为:大型、中型、小型及微型。

  按额定电压分,可分为:高压保险丝、低压保险丝和安全电压保险丝。

  按分断能力分,可分为:高、低分断能力保险丝。

  按形状分,可分为:平头管状保险丝(又可分为内焊保险丝与外焊保险丝)、尖头管状保险丝、铡刀式保险丝、螺旋式保险丝、插片式保险丝、平板式保险丝、裹敷式保险丝、贴片式保险丝。

  按熔断速度分,可分为:特慢速保险丝(一般用TT表示)、慢速保险丝(一般用T表示)、中速保险丝(一般用M表示)、快速保险丝(一般用F表示)、特快速保险丝(一般用FF表示)。

  按标准分,可分为:欧规保险丝、美规保险丝、日规保险丝。

  保险丝的规格有多种,也就是人们常说的有粗有细。当保险丝选得过细,且通过它的电流大于允许的额定电流时,保险丝就会熔断;若选得过粗,当电路中发生问题时,它又不能及时进行保护。那么如何选择保险丝呢?

  首先应将家庭中所有的电器设备的功率加起来,除上200伏的电压值,得出最大电流值,然后根据电流值选择相应额定电流值的保险丝。例如,当家庭中的电器设备总功率为1100瓦,选择直径为0.98毫米,额定电流值为5安培的保险丝就可以了。通常,保险丝的熔断电流是额定电流的1.5-2.0倍,电器设备在正常使用时,保险丝是不会熔断的,而当电路中的电流超过其额定电流的5倍时,它就会自动熔断起到保护作用。如果电器设备正常使用时保险丝熔断,这说明电路中的电流超过了额定值,因此,应及时查找原因。

  值得注意的是,在安装保险丝时,必须先拉下配电盘上的闸刀,切断电源,最好是用电笔测试一下是否有电再操作。对于固定螺钉和垫圈,应该采用铜制的,不要临时用铁制的,因为铁制的时间一长,易生锈,而且还会导致接触不良。在拧紧保险丝时,不要用力过紧,防止保险丝压扁而使截面积以及额定电流和熔断电流减少,起不到应有的“保险”作用。当然也不可拧得过松,因为过松会形成接头处的接触电阻过大而导致误断。保险丝熔断后,最好请持证电工先查找原因,用户不要随意去安装,切不可用铜丝、铁丝代替保险丝,这是十分危险的,因为铜丝、铁丝不能切断电流,相反还会导致电线和设备过度发热而烧毁,甚至可引起火灾。

  总而言之,正确选择和使用保险丝,是保证家庭电器设备安全以及火灾事故发生的重要环节。

  保险丝的分类

  1、按保护形式可分为:过电流保护与过热保护;

  用于过电流保护的保险丝就是平常说的保险丝(也叫限流保险丝)。

  用于过热保护的保险丝一般被称为“温度保险丝”。温度保险丝又分为低熔点合金形与感温触发形,还有记忆合金形等等。温度保险丝是防止发热电器或易发热电器温度过高而进行保护的,例如:电吹风、电熨斗、电饭锅、电炉、变压器、电动机等等;它响应于用电电器温升的升高,不会理会电路的工作电流大小。其工作原理不同于“限流保险丝”。

  2、按熔断速度分,可分为:特慢速保险丝(一般用tt表示)、慢速保险丝(一般用t表示)、中速保险丝(一般用m表示)、快速保险丝(一般用f表示)、特快速保险丝(一般用ff表示);

  我们在保险丝的表面,尤其是体积比较小的玻璃管保险,上面仅仅标注 “f5a/250v”这样的字体,它的含义是额定电流为5a、额定电压为250v的快速保险丝。

  对电路中含有过电流特别敏感的元件时,使用快速或特快速保险丝;而一些浪涌电流比较大的电路常使用慢速保险丝。对于慢速保险丝有必要多说两句,我们一般认为保险丝是起短路保护用的,而不能作过载保护用,但慢速保险丝就可以提供过载保护。它也叫延时保险丝,其延时特性表现在电路出现非故障脉冲电流时保持完好而能对长时间的过载提供保护。

  有些电路在开关瞬间的电流大于几倍正常工作电流,尽管这种电流峰值很高,但是它出现的时间很短,我们称它为脉冲电流也有称它为冲击电流或浪涌电流的。普通的保险丝是承受不了这种电流的,这样的电路中若使用的是普通保险丝恐怕就无法正常开机了,若使用更大规格的保险丝,那么当电路过载时又得不到保护。

  3、按使用范围分,可分为:电力保险丝、机床保险丝、电器仪表保险丝(电子保险丝)、汽车保险丝;

  4、按体积分,可分为:大型、中型、小型及微型;

  5、按额定电压分,可分为:高压保险丝、低压保险丝和安全电压保险丝;

  用于 3kV-35kV的为高压保险丝;用于交流 220V 、 380V 和直流 220V 、440v 的为低压保险丝。

  6、按分断能力分,可分为:高、低分断能力保险丝;

  7、按形状分,可分为:平头管状保险丝(又可分为内焊保险丝与外焊保险丝)、尖头管状保险丝、铡刀式保险丝、螺旋式保险丝、插片式保险丝、平板式保险丝、裹敷式保险丝、贴片式保险丝等等,不一一列举了。

  结语

  关于保险丝电阻的相关介绍就到这了,如有不足之处欢迎指正。

相关阅读推荐:怎样选择保险丝才保险?

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( 发表人:沈丹 )

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