熔丝管是指一种安装在电路中,保证电路安全运行的电器元件。熔丝管是用
铅锡合金或
铅锑合金材料制成的,具有熔点低、电阻率高及熔断速度快的特点。
原理
熔丝管俗称
保险管,其电路符号为FU。正常情况下熔丝管在开关电源中起到连接输入电路的作用。一旦发生过载或短路故障,使通过熔丝管的电流超过熔断电流,熔丝就被熔断,将输入电路切断,从而起到过电流保护的作用。
众所周知,由于导体存在一定的电阻,因此当电流流过导体时会产生热量。热量能计算公式为。其中,Q为热量(单位是J);I为流过导体的电流;R为导体能电阻;t为电流通过导体的时间。当熔丝管上有电流流过时,因电能转换成热量会使焰体的温度升高。正常工作时熔丝管所产生的热量可通过热对流、热传导等方式散发到周围空气中,使发热量与散热量达到平衡。若发热量大于散热量,多余的热量就逐渐积累在熔丝上,使之温度进一步升高。当温度超过
熔点时,熔丝就被熔化而切断电路中的电流。这就是熔丝管的工作原理。
实际上熔丝管是否会熔断,还取决于发热速率和散热速率。这分3种情况:第一种情况是发热速率小于散热速率,熔丝管不会熔断。第二种情况是发热速率等于散热速率,熔丝管在相当长的时间内也不会熔断。第三种情况是发热速率大于散热速率,只要温度超过熔点,熔丝管就被熔断。
组成
熔丝管一般由3部分组成:
①熔体,它是熔丝管的核心,熔断时起到切断电流的作用;
②两个电极,它是熔体与电路的连接部分,其导电性要好,安装时的接触电阻要小;
③管卡和支架,它应具有良好的机械强度、耐热性和阻燃性,使用中不应产生断裂、变形、燃烧及短路故障。
电力设备所使用的熔丝管还应具有灭弧装置,常用的灭弧材料为石英砂。此外,某些熔丝管还带熔断指示装置,当熔丝管熔断后能自动进行光报警,有的还能带指示器。
分类
熔丝管根据不同的分类标准,其分类情况如下。
(1)按材质的不同
按材质的不同,熔丝管有玻璃外壳和瓷壳之分。
(2)按熔断时间的不同
按熔断时间的不同,熔丝管可分为普通熔丝管、快速熔断熔丝管及延时熔断熔丝管。
普通熔丝管的熔断时间较慢,但价格低廉,可应用于一般要求不高的过电流保护电路中。
快速熔断熔丝管的最大特点是熔断时间短,用于要求快速切断电路的场合。
延时熔断熔丝管能短时承受大电流的冲击,而且在电流过载超过一定时限后才能可靠熔断。它的这一特点决定了它主要应用在开机瞬时电流较大的场合,它所能承受的瞬时大电流为正常额定电流的5~7倍。
主要参数
(1)额定电压。熔丝管在安全工作状下所允许的最高工作电压,额定电压分32V、125V、250V、600V等规格。需要指出,熔丝管是否被熔断只取决于流过它的电流大小,而与工作电压无关。熔丝管的额定电压只是为安全使用熔丝管而规定的。仅当工作电压不超过额定电压时熔丝管才‘能安全可靠地工作,熔断时不会出现飞弧或被击穿现象。
(2)额定电流。额定电流是指熔丝管正常工作时的最大电流。
(3)
熔断电流。熔丝管在额定电压下能可靠熔断的电流值。熔断电流等于额定电流乘以熔断系数,熔断系数一般为1.1~1.5。由此可见,即使流过熔丝管的电流大于它的额定电流但并未超过熔断电流,熔丝管也不会熔断。
(4)
压降。熔丝管在通过额定电流时产生的压降,它反映了熔丝管内阻的大小。熔丝管的压降应足够小,以降低功率损耗。
(5)
电阻。熔丝管是用正温度系数的材料制成的,其冷态电阻小于
热态电阻。
(6)
环境温度。环境温度越高,熔丝管的工作温度越高,其承载电流能力越低,寿命越短。因此,在较低温度下工作可延长熔丝管的寿命。
(7)
温升。当熔丝管流过1.1倍额定电流时熔丝管的温升值,它等于实测温度与环境温度的差值。
(8)熔断时间。熔丝管熔断过程所需时间。
注意事项
(1)所选熔丝管的额定电压应大于被保护回路的输入电压。例如,开关电源的输入电压为交流220V,应选择额定电压为250V的熔丝管。
(2)实际使用熔丝管时,额定电流应小于标称值的75%。例如电路中工作电流为0.75A,可选额定电流至少为1A的熔丝管。
(3)环境温度越高,熔丝管的工作寿命越短。可根据厂家提供的温度影响曲线来选择额定电流。
(4)快速熔丝管适用于工作电流比较恒定、浪涌电流较小的电路。延时熔断型熔丝管适用于电路中只存在正常的浪涌电流,且没有对浪涌电流敏感的元器件。
(5)当环境温度过高时会降低熔丝管的使用寿命。延时型熔丝管不允许长时间工作在150℃以上,快速熔丝管不能长期工作在175~225℃以上。
(6)熔丝管与管夹的接触电阻越小越好,一般应小于3mΩ。
(7)熔丝管老化后额定电流值会降低,容易造成误保护,当过载电流较小时就切断电路。
(8)更换开关电源的熔丝管时,必须与原来的规格一致。