熔断器选择

  熔断器是可熔断的连接线，它是一种使用历史最久和使用最普遍的过载保护方法。然而，由于普遍认为熔断器的功能很简单，人们对它并未给予充分的关注，实际上应该很好地理解其特性。现代熔断器技术是一门不断发展的科学，更好的新熔断器不断地开发出来以满足保护半导体电路方面更苛刻的要求。为了获得最可靠的长期工作性能和最好的保护，必须明智地选择适合使用的熔断器。
1、熔断器参数
   从电的角度看，熔断器按三个主要的参数加以分类：额定电流、额定电压和最重要的“允通”电流，或称额定熔化热能值 。
    额定电流
   熔断器有一个电流额定值已是常识，它必须大于被保护电路的最大直流电流或电流有效值，对于正确的熔断器选择来说，还有其他两个同样重要的额定值。
    额定电压
   熔断器的额定电压与输入电压没有必然的联系。更确切地说，熔断器的额定电压表征其熄灭电弧的能力，此电弧是故障情况下熔件熔化可能产生的物理现象。在这些情况下熔断器两端的电压取决于输入电压和电路类型。例如，在熔断瞬间，与电感电路串联的熔断器上的电压可能是供电电压的好几倍。熔断器额定电压的选择不当可造成故障情况下过大的电弧，这将增加熔断器熔断期间的允通能量。在几种特别的情形中，熔断器盒可能会爆炸，进而有引起火灾的危险。在高压熔断器中用特殊的灭弧方法，这包括填充细沙和用弹簧装载熔件。
     允通电流  ( 额定熔化热能值  )
     熔断器的这一特性是由使熔件熔化所必需消耗的能量来定义的，有时称为弧前允通电流。为熔化熔件，元件上产生热量的速度必须快于它传导热量的速度，这需要一个确定的电流与时间的乘积。
    在很短的时间之内，通常少于10ms，很少的热量能从熔件传导出去，熔化熔断器所必需的能量是熔断器的比热、质量和所用合金类型的函数。对于某种特定的熔断器，熔件所消耗的热量是以W s(J)，即  ×t 的形式存在的。熔断器电阻是常数，则热量与之成正比，对于某个特定的熔断器弧前能量称为熔化热能值 。 在较高电压的电路中，在熔件熔断后会产生一个电弧，在此电弧维持期间将有更多的能量会由此传到输出端。这种能量的大小取决于所加的电压、电路特性和熔件的设计。因此，这一参数并非仅仅是熔断器本身的一个函数，而是会随着应用的不同而变化。
    熔化热能值 把熔断器分为比较熟悉的慢速熔断型和快速熔断型。图1所示为三种类型各自的典型弧前电流／时问的允通特性曲线。在短于l0ms的时间内，曲线能粗略地表现出 规律。在熔断器盒内增加的缓和剂能大幅度地改变熔化特性的形状。应该注意的是在相同额定电流的慢速熔断的熔断器中， 能量，也就是允许通过到受保护设备端的能量可增至20倍。例如，10A熔断器的 有一个处于快速熔断型的5A ·s到慢速熔断型的3000A ·s的范围。


 熔断器总允通能量包括弧前和起弧部分，也极容易得到改变。它取决于熔断器的材料、熔断器的结构、所加的电压、故障的类型和其他电路连接参数。
2、熔断器的类型
    延时型熔断器  ( 慢速熔断型  )
    延时型熔断器会有一个相对结实的熔件，通常是低熔点的合金，这些熔断器能任相当长时间内传输大电流而不熔断。它们广泛应用于有大浪涌电流的电路中，例如电动机、螺线管和变压器。
    标准型熔断器    
    这些熔断器一般都是低价的，结构也普通，采用铜材料，并常用透明玻璃管封装起来。它们能处理短期的大电流瞬变情况，并由于价格便宜，使用非常广泛。通常只是以短路保护的要求来选择其大小。
超快速熔断器  ( HRC 高分断的半导体熔断器  )
     这些熔断器用于保护半导体器件。同样，它们也被要求在过载的情况下给出最小允通能量。
熔件质量很小，并有一些填充物包围。填充物的目的有二：其一为在长期电流应力下从熔断器中传导热量出去，以提供良好的长期工作可靠性；其二为在出现故障的情况下熔件熔断时可快
速地熄灭电弧。对于短期大电流的瞬变情况，填充物的热传导性是相当有限的。这允许熔件用最小输入能量快速地达到熔化温度。在瞬变电流负载下，这种熔断器会很快被熔断。
     其他重要的熔断器特性还有长期工作可靠性和熔件功耗，这些有时会被忽略。廉价的快速熔断型熔断器通常只是一根极细的金属丝。这种金属丝是很易断的，并通常对机械应力和振动很敏感。这种熔断器经过长期使用后会老化，即使运行电流低于额定电流值时也是如此。运行于额定电流时其典型的使用寿命为1000h，这是经常引用的参数。
    价格较高用石英沙填充的熔断器会有长得多的使用寿命，在正常情况下细小的熔件上产生的热量都能被传导出去，它有填充物给予机械支撑，在振动情况下熔件的机械性能降低也不那么快。
     另一方面，慢速熔断器通常要结实得多，运行额定电流的情况下使用寿命也要长得多。然而，这些熔断器具有大的“允通”功率，将不能对灵敏的半导体电路给予有效的保护。
     这里只简短描述了现代熔断器技术使用的很少几种精巧方法，它们提供了特定的保护性能，并举例说明了熔断器表现出来的不同特性，或许能为正确选择和更换熔断器的重要性引起多一些的重视。
3、选择熔断器
    离线开关电源
    为离线开关电源选择熔断器可从如下做法开始：对于供电输入端熔断器，研究电源的接通特
性和浪涌限制电路在最大、最小输入电压下和完全限流负荷下的工作情况。选择既可以提供足够的电流冗余保持可靠工作，又可满足浪涌要求的标准或慢速熔断器。其持续工作额定电流应该足够低，以保证在真正故障情况下能提供良好保护。然而，为了熔断器有长的使用寿命，额定电流不应太接近于在最小输入电压和最大负载条件下所测到的设备输入电流的最大有效值，可取最大 的150％。注意使用测量或计算得到的电流有效值，在计算电流有效值时要考虑到波形系数，对电容输人滤波器来说近似为0．6。
    熔断器的额定电压必须至少应大于供电输入电压的峰值。此额定值是很重要的，如果额定电压太低将发生过大的电弧。电弧使很可观的能量通过，并可能导致熔断器的爆裂，有设备内起火的危险。
晶闸管过电压急剧保护熔断器
    如果使用晶闸管( SCR )型的过压保护，通常会用串联熔断器作为补充。此熔断器应比晶闸管的熔化热能值 更小，约为后者的60％，以保证在(SCR)出现故障前熔断器熔断，在此要选用快速熔断器。使用者应明白，随着使用时间的增长熔断器会退化，应有定期更换的机制。在较
旧的设备中，熔断器的熔断除了因设备故障外，还可能 是一个熔断器的过度使用造成的。
变压器输入熔断器
    给60Hz变压器比如线性稳压器的输入端选择熔断器，并非如想像的那么简单。在线性电源中，通常不进行浪涌限制，浪涌电流可能很大。如果使用晶粒取向C型磁心或类似的磁心，对先前的运行状况具有磁记忆，那么在第一个半周期内有磁心局部饱和的可能。当选择熔断器时，这些效应必须考虑到，此时需要采用慢速熔断器。
    由前面的讨论中可以看出，为了有最适宜的保护和长寿命地使用熔断器，进行熔断器的额定值和类型的选择是一个需要谨慎完成的任务。为了持续拥有最适宜的保护，使用者必须确保用相同类型和额定值的熔断器来更换原有的熔断器。