转——[技术] 保险丝的选择与使用——————

叶荣玉

           保险丝的选择与使用


文：李梓民 / Web整理、照片：Eric Chu      


无意中看到一些很有价格的技术文章，不敢独享，特地转来与大家分享







        在今日电的世界里，保险丝扮演着很重要的角色，可是仍有许多人不瞭解它的重要性，以致许多昂贵的设备常因保护不当而毁损，在修护时花了很多冤枉钱。

  保险丝最主要的功用就是防止超量的电流流过电子电路。超额的电流流过保险丝时将使它产生高温而导致熔断，以保护电路免于受到伤害，可以说保险丝是电器设备的一个安全开关。一般家用的保险丝最重要的特性便是它的载流量，各类保险丝最大载流量的设定是经过一系列的测试而得出的统计值，以供电路设计人员参考选择使用。

  保险丝约可分为三大类：(1)慢速型、(2)普通型、(3)快速型，另有一类为延时型保险丝。所有的这些保险丝都可以保护电路避免持续的超载电流流过，但它们对于超额电流的反应?截然不同，若选用不正确则不是电路没有受到保护便是保险丝经常烧断。有关上述三种保险丝熔断时问的较详细资料表示于图一中。熔断时间(秒)比照超载的百分比，分别以横向与纵向表示。当超载量为百分之百时，三种保险丝的反应几乎一样；可是当超载量达到百分之五百时(500% overload)快速型保险丝在0.001秒间熔断，而慢速型保险丝则2秒后才熔断；与普通型保险丝的0.01秒熔断时间来比较，快速型的快了10倍而慢速型的则慢了200倍。如此大的差异,在不正常状况下选择的正确性是决定您那些珍贵半导体元件命运的重要因素。接?我们观察一下图二，我们将发现温度对于保险丝的载流量也有很大的影响力。当週遭的环境变得较冷时使保险丝熔断所须电流增大，所以温度对于保险丝的熔断也是一项重要的因素。








图一：保险丝的熔断时间比较图



  谈到这里您或许要说啦：通通用快速型的保险丝不就把问题都解决了吗？非常抱歉，这并非很符合实际的想法，因为太多的电路在开启电源或切换开关 时都会产生一个远大于正常操作电流的的瞬间超额电流值，您总不希望当您开关还没按到底前，系统便已死跷跷了吧！

图二：温度对保险丝的负载流量有影响



  图三是一个包含桥式整流器与稳压电容的简单电源保应器，提供负载电阻一固定的负载电流。三个不同的保险丝使用位置，用以说明不同的位置使用不同型态的保险丝。设若电源供应器使用240伏特的交流电源而提供12伏特、8安培的直流输出，则我们应该使用何种型态的保险丝呢？

图三：简单的电源供应器



  首先我们考虑当接上电源开关后有可能正值交流正弦波的?值处，若此则变压器一次端将流过一个比正常操作电流大很多的电流。典型的100VA变压器约有20ohms的直流电阻，在?值下电压为根号2乘240V，大约有17安培的电流通过一次端约2.5mS(60Hz週期中的?值)。但就变压器正常操作时输出为96 Watts(12V、8A)，假若一次端须输出100W的功率，则一次端的正常操作电流将只是0.416安培。所以说要控制正常操作，我们只须一个约0.5安培的保险丝即可，但它?同时须能掌握时间约2.5mS长，和高达l7A的瞬间开机电流。



回顾一下图一将发现慢速的保险丝可以维持800%的超载电流达0.01秒(10mS)之久，在最糟的情况下我们必须控制瞬间电流l7A至少2.5mS，17/8=2.1(安培)，所以在上述例子中我们可以用一个慢速的2.5A的保险丝来控制一次端的线路。当线路异常时，它将在5A的负载电流下维持一会儿而熔断。

  接着让我们讨论第二个保险丝(FS2)的情形。在开机时也会有瞬间的大电流通过，却与FS1的情形有很大的差别。在开机前稳压电容尚未充电，对于交流电路来说它相当于跨接于桥式整流器两端的一个短路装置。刚开机时将有大量电流对它充电，当电容器两端的电压渐升后，流入的电流渐小。现在让我们来讨论三种不同阶段的情形：1、正常的负载电流，2、开机时的瞬间大电流，3、可能的异常情况。

  电源供应器的输出是12V DC，所以电容器最终将被充电到此值。变压器的RMS输出约为8.6V，考虑桥式整流器等可能的压降，设若变压器採用RMS 9.5V的输出，再假设二次端及所有的接点阻抗共有0.3欧姆与稳压电容串联。在开机的第一秒间充电电流将是根号2乘9.6除0.3，约为44.8安培。您或许难以想像开机的瞬间充电电流会如此大吧！

  线路的正常输出电流是8安培，慢速型的保险丝可以忍受800%的超载电流0.01秒(10mS)，所以我们可以考虑选择使用10安培的保险丝，但选用保险丝的大小最主要的是必须依据电容与内阻的大小(即充电时间的长短)。

  通常每安培的负载电流约需1000uF，在此若实际上使用10000uF的电容器则充电到33%的初始值需时约0.003秒(C*R,0.01F*0.3ohms)。上述的慢速型保睑丝可以控制80安培电流10mS，所以在此例中10A的慢速型保险丝是适合用于FS2上。但是若是电容器更大一点或电阻值改变了，则上例中的保险丝便不见得负担得了。例如，若内阻变成只有0.1欧姆，则瞬间充电电流将大到134安培，10安培的保险丝将在一开始充电时便熔断了。同样的若电容大到50000uF而内阻仍为0.3欧姆，则充电时间约为15mS，保险丝也将无法维持如此久的时间。当然啦，线路中互相影响的因素太多，使我们难以精确的计算，但上面的例子至少告诉大家为何在此处(FS2)使用慢速型的保险丝。

  接下去让我们讨论第三处保险丝(FS3，在输出端)的状况。我们对于输出端并没有详细的资料，若加上的负载为具有电容性的负载时，我们必须考虑如前述的瞬间超载充电电流；若为电阻性的负载则我们只须考虑它的正常负载电流，一个普通的或快速型的保险丝便足以保护负载免于受损。FS3处的保险丝 只能对于负载线路的异常提供保护，对于电源供应器本身异常状况的保护则须靠FSl或FS2来保护。

  至此读者应该可以瞭解保险丝并非一项很简单的学问，而是须要考虑很多因素的一项装置。快速保险丝是用来保护短路或钜量的超载用的。通常这种保险丝都非常的强韧而经得起不稳定的情况。但是高阻抗与严重的压降?是它的缺点，为了解决高阻抗产生的热量，通常加有散热装置。

  时间延迟型保险丝可以忍受暂态的巨额超载而不毁损。此类保险丝通常有一个像弹簧般(一圈圈的) 的保险丝置于玻璃管的载体中，通常可以忍受10倍额定电流的超载约76mS。

  以上都只提到保险丝的电流限额，其实它也都有最大的电压限制，只是这个值通常都非常大。当保险丝熔断时通常会产生火花，若保险丝两端的电压大到足以产生火花放电时，则在保险丝熔断后电路并没有马上断路且可能导致线路受损。所以在普通电压的线路中我们只须注意保险丝的型式与限额，在高压线路中则必须再注意到保险丝的耐压值。



如何选用您最合适的保险丝

  在本节中将提供您一些选择使用保险丝应注意的细节。最重要的是您要模拟各种异常状况，以决定在最恰当的地方选择最适合型式的保险丝。

  大小型式：大小型式应依线路实况而定，但最好选用较通用的尺寸，20*5mm是最常用的尺寸(长 20mm直径5mm)。

  限流量：考虑最坏情况下的静态或RMS值。在大部份电阻性或半导体线路的负载中可使用快速反应的保险丝，但对于电感性或电容性的负载则须考虑使 用普通型或慢速型的保险丝。请记住：受保护者是电路本身而非保险丝。

  装接的位置：何处该装置保险丝常是设计师最感头痛的。图四指出一个扩大机最常使用保险丝的位置。在表中列出每个位置所能保护的对象，我们可参考使用。但必须注意的是永远不可将保险丝接于零电位或接地线上。正确的保险丝该接于「火线」(动态的线)上，以便保险丝熔断时线路马上断路，否则即 使地线断路，正负电压差仍有可能使电路受到伤害。

图四：扩大机使用保险丝的几个位置



  保险丝座：使用正确的保险丝座与选用正确的保险丝同样的重要。保险丝是热熔性的元件，所以保险丝座将大大的影响保险丝熔断的速度。夹紧式的保险丝座应注意它的接点是否接触良好，不良接点将产生接触电阻使保险丝发热而影响保险丝的特性，而太好的散热性也将影响保险丝的熔断速度。当线路异常时最小的超载电流所产生的热应足以使保险丝熔断才正确。模拟各种异常的状况后，可以选出最适当的保险丝座。

  换装保险丝：一定要换装同样型式同样电流值的保险丝。当保险丝熔断时必定是线路中某处出了问题，没有找出问题而随便换上较高限额的保险丝可能 使电路受到损害。大部份的家用的音响器材大致不会超过6安培(600W)。通常2安培(240W)的保险丝足足有馀了。读者或许没有注意到，许多交直流两用手提音响的电源开关并没有将主变压器的电源关掉，而只控制二次端的电源。当您关掉开关离开时您以为机器巳经完全停摆了，其实变压器的一次端是一直通电的。有人曾因变压器长期通电而致硅钢片发出怪响或烧毁，那还算幸运，若不小心因收录音机的变压器发热而引起火灾，那可才损失大呢！所以不使用时将电源插头拔下才是最可靠的方法。


(本文改写自Practical Wireless 1984年三月号)

[ 本帖最后由 叶荣玉 于 2009-9-19 16:45 编辑 ]

clk

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远离电品[s:97]

叶荣玉

原帖由 clk 于 2009-9-19 16:43 发表
远离电品[s:97]

[s:14] [s:6]

全利88

明天一定来仔细拜读。。。。。。。。。。。。。。

lv0712

老叶写的东西，包括转的，往往都是比较粗糙的玩意。

让人看起来大都比较费劲，实际上，我估计[s:41] 很多看两眼就走了....

suisheng

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下图是80年代初生产的收音头局部电路，保护措施非常严密，共有6个保险丝（有一个在背板，估计是电源保险丝）。

bennylookli

我的音箱上 有个保险 不知道有何作用  按道理会有负面影响吧

叶荣玉

原帖由 bennylookli 于 2009-9-22 09:12 发表
我的音箱上 有个保险 不知道有何作用  按道理会有负面影响吧

[s:6] [s:6] 作用都是一样的！！！就是保险啊！！！[s:41] [s:41] [s:41]

但是，，您仔细的看看，，这可不是一般普通的保险丝！！！！一般是快速可恢复类型的，，平时不起作用，，一旦电流过大时，，快速自动导通，，所以，，里面看起来就像一个没有接通的继电桥，，只有导通时，，才能使得所要保护的DD在瞬间短路！！！从而实现保护的！！！

liupeng666l

[s:40] [s:40] [s:40]