保險絲其目的用于保護當時昂貴的白熾燈,但隨著時代的發展,保險絲被用來保護電力設備不受過電流過熱的傷害,從而避免電子設備因內部故障所引起的嚴重傷害。那么保險絲的工作原理是如何的?其結構又是怎樣的?下面一起來看看:
1.概念
保險絲(fuse)也被稱為電流保險絲,IEC127標準將它定義為"熔斷體(fuse-link)"。其主要是起過載保護作用。當電路發生故障或異常時,伴隨著電流不斷升高,并且升高的電流有可能損壞電路中的某些重要器件,也有可能燒毀電路甚至造成火災。若電路中正確地安置了保險絲,那么保險絲就會在電流異常升高到一定的高度和熱度的時候,自身熔斷切斷電流,從而起到保護電路安全運行的作用。
圖1 保險絲
2.基本組成
一般保險絲由三個部分組成:
(1)熔體部分:它是保險絲的核心,熔斷時起到切斷電流的作用,同一類、同一規格保險絲的熔體,材質要相同、幾何尺寸要相同、電阻值盡可能地小且要一致,最重要的是熔斷特性要一致,家用保險絲常用鉛銻合金制成。
(2)電極部分:通常有兩個,它是熔體與電路聯接的重要部件,它必須有良好的導電性,不應產生明顯的安裝接觸電阻。
(3)支架部分:保險絲的熔體一般都纖細柔軟的,支架的作用就是將熔體固定并使三個部分成為剛性的整體便于安裝、使用,它必須有良好的機械強度、絕緣性、耐熱性和阻燃性,在使用中不應產生斷裂、變形、燃燒及短路等現象。
圖2 玻璃保險絲
3.外形
(1)條絲狀。早期原始型態的保險絲,直接以螺絲鎖定,用于各種尺寸的舊式開關、插座。
(2)片狀(裸片狀)。比舊式絲狀方便使用。
(3)玻璃管狀。有幾種不同尺寸,常見于電子產品。
①6.3 x 32 mm (直徑 x 長度)
②5 x 20 mm
(4)陶瓷管狀。有幾種不同形狀及尺寸,可避免玻璃爆裂。
(5)塑膠片狀帶金屬片狀接腳:汽車保險絲。
(6)表面接著元件(SMD)型。
(7)圓柱體狀,插件式:直接焊接于電路板上,用于產品內部。
圖3 塑膠保險絲
4.工作原理
當電流流過導體時,因導體存在一定的電阻,所以導體將會發熱。且發熱量遵循著這個公式:
Q=0.24I2RT
其中Q是發熱量,0.24是一個常數,I是流過導體的電流,R是導體的電阻,T是電流流過導體的時間;依此公式我們不難看出保險絲的簡單的工作原理了。
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)。當電流流過它時,它就會發熱,隨著時間的增加其發熱量也在增加。電流與電阻的大小確定了產生熱量的速度,保險絲的構造與其安裝的狀況確定了熱量耗散的速度,若產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。若產生熱量的速度等于熱量耗散的速度時,在相當長的時間內它也不會熔斷。若產生熱量的速度大于熱量耗散的速度時,那么產生的熱量就會越來越多。又因為它有一定比熱及質量,其熱量的增加就表現在溫度的升高上,當溫度升高到保險絲的熔點以上時保險絲就發生了熔斷。這就是保險絲的工作原理。
圖4 保險絲外形
5.標志
標志大多數保險絲的標記在身上或端蓋與標記,指示其評級。但是“芯片類型”保險絲功能很少或沒有標記,使識別非常困難。
保險絲可能出現類似的顯著不同的特性,確定了它們的標記。保險絲標記通常會傳達以下信息:
.安培的保險絲的額定
.電壓等級的保險絲
.時間 - 電流特性,即速度保險絲
.批準由國家和國際標準機構
.制造商 / 產品編號 /系列
.中斷能力
6.檢測
保險絲一般是通過眼睛觀察來判斷其質量,因為保險絲的外殼是透明的玻璃
(1)保險絲不發黑,這時能夠清楚地看出保險絲熔斷后的兩個發亮的斷頭,這說明過流電流不大,很可能不是電路故障所為,可能是由于保險絲質量不好,或偶爾的浪涌電流所為,此時可更換一個保險絲試一試。
(2)保險絲發黑,但發黑程度不是很嚴重,保險絲管玻璃沒有破碎,說明過電流比上一種情況大,但不是最大的一種情況,這說明電路中存在電流故障。
(3)保險絲管嚴重發黑,燒焦或玻璃管破碎,說明過電流很大,短路故障很嚴重,在更換保險絲前一定先排除電路故障。
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