摘要:本文介绍熔断器的保护形式、基本的技术参数,详细阐述其选型原则、容量大小的计算方法,并分析导致其熔断的常见原因。同时概述了熔断器与导线匹配的计算及验证方法,供读者参考。
熔断器是一种安装在电路中,用来保证电路安全运行的电器元件,是在电路中故意设计的一个薄弱环节。特别说明:熔断器的作用是以防止短路、保护电路为主,防止过载、保护用电设备为辅。本文主要介绍的是乘用车熔断器的选型设计方法,下文中将以熔断丝替代熔断器的叫法。
本文将探讨与熔断丝相关的一些基础知识,以及熔断丝的选取原则、容量大小确定的计算方法等。
1 熔断丝的保护形式
根据熔断丝的保护形式,可分为:过电流保护与过热保护。
整车配电设计中常说的熔断丝指的就是用于过电流保护的熔断丝。在设计中经常使用的熔断丝有快熔型和慢熔型2类。常用的快熔型熔断丝包括:MINI熔断丝(包括短背MINI),ATO熔断丝,BF熔断丝片。常用的慢熔型熔断丝包括:JCASE熔断丝(包括短背JCASE),SBF熔断丝,MIDI平板螺栓连接熔断丝,MEGA平板螺栓连接熔断丝,MUSB熔断丝,CABLE PRO等。MINI熔断丝的外观如图1所示,慢熔型熔断丝的外观如图2所示。不同的规格对应不同的颜色及不同的熔断特性,可以通过颜色很容易地识别熔断丝的规格。图3给出了熔断丝的熔断特性曲线,横坐标是流经熔断丝的电流,纵坐标是熔断时间,不同的曲线对应不同的规格。从特性曲线可以看出,随着电流的增大,熔断丝的熔断时间迅速减小。
用于过热保护的熔断丝一般被称为“温度熔断丝”,也叫断路器。其工作原理是:利用2种金属受热时热变形不一样,使触点开闭。图4所示为自动复位断路器的主视图,其开闭都是自动的,不需要人为干预。另一种非自复位式的,断开后,其闭合需要人为操作来实现。
2 熔断丝基本技术参数
熔断丝的基本技术参数有:额定电流、额定电压、电压降、电阻值、环境温度、公称熔化热能等。
1)额定电流熔断丝的额定电流是一种规格的标称,它是25℃下的值(有的厂家规定的温度为2 3℃,差异不大)。平常人们说的“多少多少安培熔断丝”,指的就是该值。熔断丝的额定电流不等于熔断丝的熔断电流。流过熔断丝的电流大到何种地步、何时熔断,这在熔断丝产品规格中有详细的规定。表1为太平洋精工株式会社生产的快熔型熔断丝熔断特性标准值。
2)额定电压熔断丝的额定电压值必须等于或大于有效的电路电压。否则,在熔断丝熔断时将会出现持续飞弧和被电压击穿而危害电路的现象。
3)电压降电压降是熔断丝在额定电流条件下,其两端的电压降。
4)电阻值熔断丝的电阻在整个电路中并不十分重要。
5)环境温度熔断丝的电流承载能力,是在环境温度为25℃情况下进行的,这种实验受环境温度变化的影响,参见图5。
6)公称熔化热能就是指熔化熔断部件所需的能量,用I2t表示。若电流通过熔断丝时,产生热量的速度大于热量耗散的速度,那么产生的热量就会越来越多,当温度升高到熔断丝的熔点以上时熔断丝就发生了熔断,这就是熔断丝的工作原理。
熔断丝熔断的示意图如图6所示。