保险丝的种类

每个电气系统都在供应和消耗能量的平衡下工作。当电压施加到电路时，它被施加到电路中的某个电阻。结果，根据欧姆定律，由于做功的动作而产生电流。

在绝缘缺陷、装配错误、紧急模式的情况下，电路的电阻逐渐减小或急剧下降。这导致电流相应增加，当超过标称值时，会对设备和人员造成伤害。

在使用电能时，安全问题一直并将始终是相关的。因此，经常要特别注意保护装置。第一种此类设计称为保险丝，至今仍被广泛使用。

电熔丝是工作电路的一部分，它被切断在电源线的那一段上，它必须可靠地承受工作负载并保护电路免受过电流的发生。该功能是额定电流分类的依据。

根据应用的工作原理和分断电路的方法，所有熔断器分为 4 组：

1.带熔断器；

2、机电设计；

3、基于电子元器件；

4.过流作用后具有非线性可逆特性的自愈模型。

热点链接

这种设计的保险丝包括一个导电元件，在超过标称设定值的电流作用下，该元件因过热而熔化并蒸发。这消除了电路的电压并保护了它。

熔断丝可以由铜、铅、铁、锌等金属或某些合金制成，这些金属具有提供电气设备保护特性的热膨胀系数。

电气设备用电线在静止运行条件下的加热和冷却特性如图所示。

熔断器在设计负载下的运行是通过在工作电流通过金属释放的热量与由于耗散而向环境中散发的热量之间建立可靠的温度平衡来确保的。

在紧急模式的情况下，这种平衡很快就会被打破。

保险丝的金属部分在加热时会增加其有效电阻值。这会导致更多的热量，因为产生的热量与 I2R 的值成正比。同时，电阻和发热再次增加。该过程像雪崩一样持续进行，直到保险丝发生熔化、沸腾和机械破坏。

当电路断开时，保险丝内部会产生电弧。直到完全消失的那一刻，对装置有危险的电流通过它，它根据下图所示的特性变化。

熔断器的主要工作参数是其随时间变化的特征电流，它决定了应急电流的倍数（相对于标称值）对响应时间的依赖性。

为了在低应急电流下加速熔断器的运行，使用了特殊技术：

• 创建具有减少区域的可变横截面形状；

• 利用冶金效应。

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随着板变窄，电阻增加并产生更多的热量。在正常运行中，这种能量有时间均匀地分布在整个表面上，并且在过载的情况下，会在狭窄的地方产生临界区。它们的温度很快达到金属熔化并断开电路的状态。

为了提高速度，板由薄箔制成，并以平行连接的多层使用。燃烧其中一层的每个区域可以加速保护操作。

冶金效应原理

它基于某些低熔点金属（例如铅或锡）的特性，在其结构中溶解更多难熔的铜、银和某些合金。

为此，将锡滴涂在制成熔断丝的绞线上。在电线金属的允许温度下，这些添加剂不会产生任何影响，但在紧急模式下，它们会迅速熔化，溶解部分贱金属并加速保险丝的运行。

这种方法的有效性仅在细线上表现出来，并且随着横截面的增加而显着降低。

保险丝的主要缺点是当它被触发时，必须手动更换新的。这需要维持他们的库存。

机电保险丝

将保护装置切入电源线并确保其断开以释放电压的原理使得可以将为此创建的机电产品归类为保险丝。但是，大多数电工将它们归为一个单独的类别，并称它们为 断路器 或简称自动机。

在它们的运行过程中，一个特殊的传感器不断地监测通过电流的值。达到临界值后，控制信号被发送到驱动器——来自热释放或磁释放的储能弹簧。

电子元件保险丝

在这些设计中，保护电路的功能由基于二极管、晶体管或晶闸管等功率半导体器件的非接触式电子开关接管。

这些称为电子保险丝 (EP) 或电流控制和开关模块 (MKKT)。

作为示例，该图显示了显示晶体管熔断器工作原理的框图。

这种保险丝的控制电路从电阻分流器中去除测量的电流值信号。它被修改并应用于隔离半导体门的输入 MOSFET型场效应管. 

当通过保险丝的电流开始超过允许值时，门关闭，负载被关断。在这种情况下，保险丝切换到自锁模式。

如果电路中使用了大量的视频监控，则很难确定保险丝是否熔断。为了更容易找到，引入了“警报”信号功能，可以通过 LED 的闪烁或通过触发固体或机电继电器来检测。

这种电子保险丝反应迅速，响应时间不超过 30 毫秒。

上面讨论的方案被认为是简单的，可以通过新的附加功能对其进行显着扩展：

• 连续监测负载电路中的电流，当电流超过标称值的 30% 时形成关断命令；

• 当负载中的电流增加到设定值的 10% 以上时，在短路或过载的情况下关闭保护区并发出信号；

• 在温度超过 100 度的情况下保护晶体管的功率元件。

对于此类方案，使用的 ICKT 模块分为 4 个响应时间组。最快的设备被归类为 «0» 类。它们中断超过设置值 50% 的电流长达 5 毫秒，300% 在 1.5 毫秒内，400% 在 10 微秒内。

自愈保险丝

这些保护装置与保险丝的不同之处在于，在紧急负载关闭后，它们仍保持可操作性以供进一步重复使用。这就是为什么他们被称为自我修复。

该设计基于具有正电阻温度系数的聚合物材料。它们在正常、正常条件下具有晶格结构，并且在加热时突然转变为非晶态。

这种保险丝的跳闸特性通常表示为电阻与材料温度的对数。

当聚合物具有晶格时，它就像金属一样导电。在非晶态下，导电率显着降低，这确保了在异常模式发生时关闭负载。

此类熔断器用于保护装置中，以消除在更换熔断器或操作者手动操作困难时重复过载的发生。它是广泛应用于计算机技术、移动设备、测量和医疗技术以及车辆的自动电子设备领域。

自复位保险丝的可靠运行受环境温度和流过它的电流量的影响。为便于核算，引入技术条件：

• 传输电流，定义为+23摄氏度温度下的最大值，不会触发设备；

• 工作电流，作为在相同温度下导致聚合物转变为无定形状态的最小值；

• 施加的工作电压的最大值；

• 响应时间，从紧急电流出现到负载关闭的那一刻测量；

• 功耗，它决定了保险丝在+23 度时向环境传递热量的能力；

• 连接工作前的初始阻力；

• 手术结束后1小时阻力达到。

自愈保护器具有：

• 小尺寸；

• 快速反应；

• 工作稳定；

• 设备过载和过热的综合保护；

• 无需维护。

各种保险丝设计

根据任务，创建保险丝以在电路中工作：

• 工业设施；

• 一般用途的家用电器。

由于它们在不同电压的电路中运行，因此制造的外壳具有独特的介电特性。根据这个原理，熔断器分为工作的结构：

• 带有低压设备；

• 在高达并包括 1000 伏的电路中；

• 在高压工业设备电路中。

特殊设计包括保险丝：

• 爆炸物；

• 穿孔;

• 当电路在细粒填充物的狭窄通道中打开或形成汽车气体或液体爆炸时，电弧熄灭；

• 用于车辆。

保险丝的有限故障电流可以从几分之一安培到几千安培不等。

有时，电工会在外壳中安装校准电线而不是保险丝。不推荐使用这种方法，因为即使选择了准确的横截面，由于金属或合金本身的特性，导线的电阻可能与推荐值不同。这样的保险丝肯定不会起作用。

一个更大的错误是不小心使用了自制的“错误”。它们是电线中事故和火灾的最常见原因。