保險絲對于我們電工初哥來說很容易，小功率就用幾根細銅絲，大點就用粗銅絲。

爆了就換大的，不爆就用。

我們紡織廠這幾年用保險絲的地方不太多，就拿我們廠來說吧！高壓配電室用2種保險絲，高壓電壓互感器用的RN2 0.5A的熔斷器，30KVA配電室用變壓器用3.15ARN2熔斷器。

低壓配電室只有二次控制回路用的1A RT14熔斷器和電容柜 50/63A電容保護熔斷器。

車間也僅有配電柜RT0 200A熔斷器及二次控制2-10A RT14熔斷器。

HY492變頻器用的晶體管保護用速斷熔斷器。

其他的熔斷器都被高壓真空斷路器、低壓100-3200A高性能低壓斷路器以及1-32A微型斷路器取代。

1  引言

提起保險絲，你一定不會感到陌生，家用電器不工作了，你首先會想到“是不是保險絲燒斷了？”這幾乎成了人們的常識。

但是，打開現(xiàn)代生產(chǎn)設(shè)備的電控柜，特別是國產(chǎn)的設(shè)備，保險絲幾乎越來越少了，取而代之的是各式各樣的斷路器、自動開關(guān)、電機保護開關(guān)等等。

再去問問身處生產(chǎn)一線的年輕的電氣工程師，提到“保險”二字似乎已經(jīng)太落伍，那是上世紀以前的遙遠事情。

保險絲是否真的成了昨日的黃花？答案是否定的，其實它的用途還是很廣泛的，而且對它你未必有你想象的那么很了解，甚至可以說是熟視無睹。

不信，你可以拷問一下自己這樣的幾個問題：保險絲上的t3.15a/250v是什么含義？f5a和t5a的保險絲可以相互代換嗎？你知道限流保險絲和溫度保險絲的含義嗎？如果你的回答是“不太確定”，那么何不讓我們來認識一下保險絲呢？！

2  保險絲的特點和工作原理

保險絲也被稱為熔斷器，iec標準將它定義為“熔斷體（fuse-link)”。

最早的保險絲于一百多年前由愛迪生發(fā)明，由于當時的工業(yè)技術(shù)不發(fā)達白熾燈很貴重，所以，最初是將它用來保護價格昂貴的白熾燈的。

正如它最初的設(shè)計，它是一種安裝在電路中，當危害性大電流超過一定時間會犧牲自己，從而保證電路安全運行的電器元件。

圖1是一些有關(guān)它的典型照片。

圖1  保險絲示例圖片

我們都知道，物理學中講到電流具有熱效應(yīng)，即電流流過導(dǎo)體時，因?qū)w存在一定的電阻，導(dǎo)體將會發(fā)熱，且發(fā)熱量遵循著這個公式：q=0.24i2rt；其中q是發(fā)熱量， i是流過導(dǎo)體的電流，r是導(dǎo)體的電阻，t是電流流過導(dǎo)體的時間。

當制作保險絲的材料及其形狀確定了，其電阻r就相對確定了（若不考慮它的電阻溫度系數(shù)）。

當電流流過它時，它就會發(fā)熱，隨著時間的增加其發(fā)熱量也在增加。

電流與電阻的大小確定了產(chǎn)生熱量的速度，保險絲的構(gòu)造與其安裝的狀況確定了熱量耗散的速度，若產(chǎn)生熱量的速度小于熱量耗散的速度時，保險絲是不會熔斷的；若產(chǎn)生熱量的速度等于熱量耗散的速度時，在相當長的時間內(nèi)它也不會熔斷；若產(chǎn)生熱量的速度大于熱量耗散的速度時，那么產(chǎn)生的熱量就會越來越多，又因為它有一定比熱及質(zhì)量，其熱量的增加就表現(xiàn)在溫度的升高上，當溫度升高到保險絲的熔點以上時保險絲就發(fā)生了熔斷，這就是它的工作原理。

3  保險絲的分類

人們往往有種錯誤的概念，認為只要保險絲的額定電壓和額定電流一致就可以相互代換使用，其實這是錯誤的。

我們在實踐中曾遇到這樣的例子：有一臺制冷設(shè)備的管道循環(huán)泵電機的熔斷器燒毀了，一看是16a的，就找了一只同樣也是16a的熔斷器換上，剛開機就又燒毀了。

測量發(fā)現(xiàn)電機繞組沒有相間短路和接地現(xiàn)象，三相之間也是平衡的，電源電壓也是平衡的，這些都已經(jīng)反復(fù)檢查過的，換一只20a的吧，同樣也是上電就燒毀。

我們懷著忐忑不安的心情又換一只32a的，認為這樣應(yīng)該很保險了吧！結(jié)果也是同樣讓我們莫名其妙地發(fā)現(xiàn)又燒毀了。

其實這沒有什么奧妙，盡管保險絲的額定電壓和額定電流是一樣的，但他們的特性并不一樣，它有不同的種類。

按它保護形式可分為：過電流保護與過熱保護。

用于過電流保護的保險絲就是平常說的保險絲（也叫限流保險絲）。

用于過熱保護的保險絲一般被稱為“溫度保險絲”。

溫度保險絲又分為低熔點合金形與感溫觸發(fā)形，還有記憶合金形等等。

溫度保險絲是防止發(fā)熱電器或易發(fā)熱電器溫度過高而進行保護的，例如：電吹風、電熨斗、電飯鍋、電爐、變壓器、電動機等等；它響應(yīng)于用電電器溫升的升高，不會理會電路的工作電流大小。

其工作原理不同于“限流保險絲”。

我們知道，一般三相異步電動機啟動時的電流會達到其額定電流的5-7倍，如此大的電流普通保險絲早就熔斷了，這可能就是以上例子中頻繁燒保險的原因。

還有一種分類比較常用，就是按熔斷速度分，可分為：特慢速保險絲（一般用tt表示）、慢速保險絲（一般用t表示）、中速保險絲（一般用m表示）、快速保險絲（一般用f表示）、特快速保險絲（一般用ff表示）。

我們在保險絲的表面，尤其是體積比較小的玻璃管保險，上面僅僅標注 “f5a/250v”這樣的字體，它的含義是額定電流為5a、額定電壓為250v的快速保險絲。

圖2   電容輸入式濾波電路

對電路中含有過電流特別敏感的元件時，使用快速或特快速保險絲；而一些浪涌電流比較大的電路常使用慢速保險絲。

對于慢速保險絲有必要多說兩句，我們一般認為保險絲是起短路保護用的，而不能作過載保護用，但慢速保險絲就可以提供過載保護。

它也叫延時保險絲，其延時特性表現(xiàn)在電路出現(xiàn)非故障脈沖電流時保持完好而能對長時間的過載提供保護。

有些電路在開關(guān)瞬間的電流大于幾倍正常工作電流，盡管這種電流峰值很高，但是它出現(xiàn)的時間很短，我們稱它為脈沖電流也有稱它為沖擊電流或浪涌電流的。

普通的保險絲是承受不了這種電流的，這樣的電路中若使用的是普通保險絲恐怕就無法正常開機了，若使用更大規(guī)格的保險絲，那么當電路過載時又得不到保護。

延時保險絲的熔體經(jīng)特殊加工而成，它具有吸收能量的作用，調(diào)整能量吸收量就能使它即可以抗住沖擊電流又能對過載提供保護。

還是以圖2的電容輸入式濾波電路作為例子吧：

在該電路中，由于電容器兩端的電壓不能躍變，在整流器上電瞬間，濾波電容電壓幾乎為零，等效為整流輸出端短路。

若在最不利的情況（上電時的電壓瞬時值為電源電壓峰值）上電，則會產(chǎn)生遠高于整流器正常工作電流的輸入浪涌電流，如圖3所示。

當濾波電容為470μf并且電源內(nèi)阻較小時，第一個電流峰值將超過100a，為正常工作電流峰值的10倍。

圖3  上電后輸入浪涌電流

由于浪涌電流沖擊整流器的輸入保險絲，使其在若干次上電過程的浪涌電流沖擊下非過載性熔斷。

為避免這類現(xiàn)象發(fā)生，而不得不選用更高額定電流的熔斷器，但這將出現(xiàn)過載時不能熔斷的現(xiàn)象，起不到保護整流器及用電路的作用。

當然，保險絲還有其它的分類方法。

按使用范圍分，可分為：電力保險絲、機床保險絲、電器儀表保險絲（電子保險絲）、汽車保險絲；按體積分，可分為：大型、中型、小型及微型；按額定電壓分，可分為：高壓保險絲、低壓保險絲和安全電壓保險絲；按分斷能力分，可分為：高、低分斷能力保險絲；按形狀分，可分為：平頭管狀保險絲（又可分為內(nèi)焊保險絲與外焊保險絲）、尖頭管狀保險絲、鍘刀式保險絲、螺旋式保險絲、插片式保險絲、平板式保險絲、裹敷式保險絲、貼片式保險絲等等，不一一列舉了。

4  保險絲的分斷能力

看看許多教科書對分斷能力電流是怎么解釋的：介于常規(guī)不熔斷電流與相關(guān)標準規(guī)定的額定分斷能力（的電流）之間的電流作用于保險絲時，保險絲應(yīng)能滿意地動作，而且不會危及周圍環(huán)境。

保險絲被安置的電路的預(yù)期故障電流必須小于標準規(guī)定的額定分斷能力電流，否則，當故障發(fā)生保險絲熔斷時會出現(xiàn)持續(xù)飛弧、引燃、保險絲燒毀、連同接觸件一起熔融、保險絲標記無法辨認等現(xiàn)象。

當然，劣質(zhì)保險絲的分斷能力達不到標準規(guī)定的要求，使用時同樣會發(fā)生上述的危害。

還是從一個例子講起，來理解一下熔斷器的這個指標。

有次我們發(fā)現(xiàn)加熱爐的溫度升不上去，打開電控柜的門一看，令我們大吃一驚：柜內(nèi)早已一片狼藉，塑殼熔斷器的外殼燒得變形，散發(fā)出的濃煙熏得柜子一片漆黑，接觸器也已經(jīng)粘連。

經(jīng)過仔細檢查，我們確認與加熱管連結(jié)的導(dǎo)線因熔斷碰觸外殼造成單相對地短路致使事故的發(fā)生。

那么，本來應(yīng)該短路時起保護作用的保險絲自身為什么卻燃燒起來呢？這應(yīng)該說是因為選用的保險絲分斷能力不足，無法切斷故障電流所導(dǎo)致的。

5  保險絲的優(yōu)缺點

保險絲的優(yōu)點不少，比如說：限流特性好，分斷能力高；相對尺寸較小；價格較便宜；選擇性好。

所謂選擇性，通俗講就是下級某一支路出現(xiàn)故障不會影響到上級及其它支路的正常工作。

上下級保險絲的熔斷體額定電流只要符合國標和iec標準規(guī)定的過電流選擇比為1.6:1的要求，即上級熔斷體額定電流不小于下級的該值的1.6倍，就視為上下級能有選擇性切斷故障電流。

    我們也不要忽視保險絲的缺點：故障熔斷后必須更換熔斷體；保護功能單一；不能實現(xiàn)遙控，需要與電動刀開關(guān)、開關(guān)組合才有可能；發(fā)生一相熔斷時，對三相電動機將導(dǎo)致缺相運行的不良后果。

瑕不掩瑜，只要我們能揚長避短，是會讓這個成本不高但功能不錯的小東西為我們?nèi)粘５纳a(chǎn)和生活服務(wù)的。

6  保險絲的選用原則

6.1 選用總則

保險絲的選用，我覺得首先應(yīng)該了解我們被保護的電路的特性以及所需要做的保護種類（短路保護或過載保護），根據(jù)這些再與保險絲的種類對號入座，是選用特慢速保險絲、慢速保險絲、中速保險絲、快速保險絲、還是特快速保險絲。

其次要注意選用的保險絲的額定電壓，對于這點常常有個誤解，就是認為保險絲是否熔斷取決于流過它的電流的大小，與電路的工作電壓無關(guān)，所以更換保險絲時只要標稱電流一致就可以了，電壓等級無所謂。

其實保險絲的額定電壓是從安全使用保險絲角度提出的，它是保險絲處于安全工作狀態(tài)所安置的電路的最高工作電壓。

這說明保險絲只能安置在工作電壓小于或等于保險絲額定電壓的電路中。

只有這樣保險絲才能安全有效地工作，否則，在保險絲熔斷時將會出現(xiàn)持續(xù)飛弧和被電壓擊穿而危害電路的現(xiàn)象。

最后也是最重要的一點是確定保險絲的額定電流。

保險絲的動作特性是反時限特性，就是說保險絲的動作是靠熔體的熔斷來實現(xiàn)的，當電流較大時，熔體熔斷所需的時間就較短。

而電流較小時，熔體熔斷所需用的時間就較長，甚至不會熔斷。

它的這個特性可有圖4的曲線形象地看出。

圖4  保險絲反時限特性曲線

每一熔體都有一最小熔化電流。

相應(yīng)于不同的溫度，最小熔化電流也不同。

雖然該電流受外界環(huán)境的影響，但在實際應(yīng)用中可以不加考慮。

一般定義熔體的最小熔斷電流與熔體的額定電流之比為最小熔化系數(shù)，常用熔體的熔化系數(shù)一般在1.1至1.5之間，通常認為大于1.25，也就是說額定電流10a 的熔體在電流12.5a以下時不會熔斷。

6.2 選用方法

保險絲熔體的額定電流可按以下方法選擇：

（1）保護無起動過程的平穩(wěn)負載如照明線路、電阻、電爐等時，熔體額定電流略大于或等于負荷電路中的額定電流。

（2）保護單臺長期工作的電機熔體電流可按最大起動電流選取，也可按下式選?。?/p>

ir ≥ (1.5～2.5)ie 

式中ir――熔體額定電流；ie――電動機額定電流。

如果電動機頻繁起動，式中系數(shù)可適當加大至3～3.5，具體應(yīng)根據(jù)實際情況而定。

（3）保護多臺長期工作的電機（供電干線）

ir ≥ (1.5～2.5)ie max σie

ie max――容量最大單臺電機的額定電流。

σie其余電動機額定電流之和。

保險絲的級間配合，為防止發(fā)生越級熔斷、擴大事故范圍，上、下級(即供電干、支線)線路的熔斷器間應(yīng)有良好配合。

選用時，應(yīng)使上級(供電干線) 保險絲的熔體額定電流是下級(供電支線)的1.6倍左右。

7  結(jié)束語

充分地認識了保險絲這個像是很熟悉其實還不太了解的小東西的特性，就能讓它為我們更好更合格地服務(wù)了。

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標簽：保險絲

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