保险丝起什么作用?
A 熔断器 是安装在电路中,保证电路安全运行的电气保护元件。广泛应用于配电系统和控制系统中,主要用于短路保护或过载保护。它是利用金属导体作为熔断器,断开电路,串联在电路中的电器。当电路发生故障或不正常时,电流不断增大,增大的电流可能损坏电路中一些重要或贵重元件,烧毁电路,甚至引起火灾。
如果保险丝 正确放置在电路中那么当有过载或者短路电流通过保险丝时,当电流异常升高到一定的高度和一定的时间时,保险丝就会自行熔断,切断电流,从而在发生过载或短路时保护电力系统、各种用电设备及家用电器。
它的 原理 主要是利用电流的热效应(Q=I²Rt),其中Q为产生的热量,单位为焦耳(J);I为流过电阻的电流,单位为安培(A);R为电阻的阻值,单位为欧姆(Ω);t为电流流过电阻的时间,单位为秒(s)。此公式说明,当电流I流过电阻R时,用电流平方乘以阻值再乘以时间,便可计算出t时间内产生的热量Q。此热量可使保险丝熔断,断开电路,将过电流的有害影响控制在可接受的范围内。
保险丝的结构
一般来说,保险丝是由四部分组成。
第一是保险丝芯,它是保险丝的核心。
保险丝元件相当于串联在电路中的一根专用导线,当电路发生短路或过载时,电流过大,保险丝因过热而熔化,从而切断电路。因此,对于高压保险丝的材料,要求是熔点低、特性稳定、容易熔化、容易熄灭电弧。
制作高压保险丝的材料有铜、银、锌、铅、铅锡合金等,这些材料的熔点也不同,所以不同的电流需要不同的材料,其熔化温度分别对应1080℃、960℃、420℃、327℃、200℃。这些不同材料的使用说明如下:
①锌、铅、铅锡合金等金属的熔点较低,但电阻率较大。因此,所用熔丝元件的截面积较大,熔化时产生较多的金属蒸气,不利于灭弧。主要用于1kV以下的电路中。
②铜、银的熔点较高,但电阻率较小,导电、导热性能良好。因此,所用的保险丝元件截面积较小,熔化时产生的金属蒸汽较少,容易熄灭电弧,可用于高压、大电流电路中。但如果通过的电流过大,长时间温度过高,则容易引起保险丝内其它元件的损坏。
要使保险丝元件迅速熔化,必须有较大的电流流过,否则会延长熔化时间,不利于设备的保护。为了消除这一缺点,常在铜或银熔体上焊上锡或铅小球,以降低熔体的熔化温度,提高熔体的保护性能。
对于同一类型、规格的保险丝,材质应该相同,几何尺寸应该相同,阻值尽量小且一致,最重要的是熔断特性应该一致。
第二是接触部分,一般有两个。
它是连接熔体与电路的重要元件,必须具有良好的导电性能,不应产生明显的安装接触电阻。
第三是保险丝外壳。
熔断器元件一般较薄、较软,外壳的作用是固定熔断器元件,使三部分组成一个刚性整体,方便安装和使用。它必须具有良好的机械强度、绝缘性、耐热性和阻燃性,在使用过程中不应断裂、变形、烧毁或短路。只有这样,才能抵抗电弧温度和机械力的冲击,保持熔断器整体的完整性。
管体一般采用陶瓷管或三聚氰胺管,不同类型的保险丝采用不同的材质。
例如, 英国标准保险丝 主要用于英联邦国家生产的设备,外壳采用陶瓷材质,产品具有体积小,性价比高的特点,尤其受到240V以下UPS厂家的青睐。
北美保险丝 是应用最为广泛的一种,覆盖了大部分电力电子产品,北美标准保险丝外壳采用三聚氰胺网布和陶瓷层压工艺,抗冲击能力强,焦耳积分值小,功率损耗小,直流性能优良,广泛应用于变电站、电动汽车等场合。
这款 欧标方体保险丝 采用陶瓷材料制成,该产品具有工作温度低、功率损耗小、焦耳积分值小等特点,适用于要求结构紧凑、性能优越、功率大的应用,特别是电动汽车、电动汽车充电、储能等领域。
第四个是保险丝底座(支架),通常起固定或保护保险丝的作用。
电源电路及大功率设备中使用的熔断器,除具有一般熔断器的四个部分外,还具有灭弧装置。由于该类熔断器保护的电路不仅工作电流很大,而且熔断器熔断时两端电压也很高,因此,常常会出现熔断器已熔断(烧断)甚至气化,但电流却没有被切断的情况。
原因是在熔断瞬间,在电压和电流的作用下,熔断器两电极间产生电弧。这种灭弧装置必须具有较强的绝缘性和良好的导热性,并带负电。石英砂是常用的灭弧材料。
它能吸收导体中和缓冲电弧温度和机械冲击,分裂和冷却电弧,并产生大量的气体压力,对电弧起消电离作用,迅速熄灭电弧,从而切断电路或将故障设备与电网隔离,保证电网上其他区域或其他设备的安全运行。
另外,有的保险丝带有熔断指示装置,它是一根平行导线,当主熔丝元件熔断时,一起熔断,高温触发火药或储存的弹力,产生可见的位移或指示开关动作。它的作用是当保险丝动作(熔断)时,其外观发生一定变化,便于维修人员发现,如:发光、变色、弹出固体指示器等。
保险丝生产流程
原材料选择
保险丝的制造需要采用导电性能好、阻燃性能好的材料,如铜、银、铝、钨等金属材料,以及陶瓷、玻璃纤维等非金属材料。在选用这些材料时,需要根据实际电路的特点和要求进行选择,保证能满足保险丝的额定电流和分断能力。
制造零部件
保险丝的组成部件主要包括熔断器元件、触头、管壳、熔断器座等零件。这些零部件需要经过模具制造、注塑、冷却、脱模等工序,以保证其外观尺寸的准确性。其中,保险丝的制造通常采用冲压、成型、冲孔等工艺制备熔断器元件,需要精确控制其材料粘度、直径和长度等参数,以保证保险丝的额定电流和断路能力。
组装
装配是保险丝生产中非常重要的一个环节,需要将各个零部件按照设计要求进行装配,并保证零部件的正常工作。装配过程中还需要进行质量检验,各项参数必须符合质量要求后才能进行下一步。
测试
它是熔断器制造过程中非常关键的环节,主要包括电气性能试验和机械性能试验。在电气性能试验中,需要检测熔断器的额定电流和分断能力等参数是否符合标准,有无漏电等问题。在机械性能试验中,需要检测熔断器的机械强度是否满足使用要求。
包装与运输
最后,保险丝制作完成后,需要进行包装和运输,以保证其在运输和使用过程中的安全。特别注意不要使用可能损坏保险丝的粗糙材料。
保险丝技术发展方向
随着新能源、可再生能源等新兴技术的发展,对保险丝不断提出新的要求,保险丝生产厂家需要不断提升材料和制造工艺的水平,以更好地满足电路安全和设备保护,主要体现在以下几个方面。
1. 更高的性能要求
随着电子产品的多样化、现代化,人们对电路也提出了许多新的保护要求,因而许多具有新颖保护功能的新型保险丝将相继出现,如熔断动作速度更快、耐脉冲能力强、额定电流较小或额定电流较大、体积较小等。
2.向智能化、小型化发展
新的保护类型:静电保护、雷电保护、电磁干扰保护等。保险丝的发展可能朝着小型化、表面贴装、多功能或多电路集成的方向发展,成为兼具过流保护特性和其他电路保护特性的新产品,甚至具有可重复使用的功能。
3. 向更加环保的方向发展
现在的保险丝通常含有铅、镉等重金属,污染环境,对人体造成危害。随着科技的进步,特别是新材料的发展,保险丝会越来越环保,逐渐告别这些污染环境的重金属。
4、安全性能进一步提高。
在开断电流时,电流保险丝可能因谐波谐振过电流而发生爆炸、喷射电弧等,从而对环境造成危害。我们相信随着技术的发展,这些问题将得到解决。
5.数字趋势
制造业设计过程数字化:即模拟制造过程,利用计算机强大的计算功能进行零件的试验试制,从而准确地合理化零件和工艺的设计和改进,节省设计和试验时间。
实现生产过程的数字化:利用计算机实现生产过程的完全自动化,结合整个生产系统与物流运输系统完成制造业的整个生产过程。
6. 细化
随着制造方法的不断改进,精度也在不断提高。例如在20世纪,所谓的超精密制造误差降低到10μm,然后到1μm,再到0.1μm。到0.01世纪末,达到了1μm,现在已经达到了XNUMXnm。随着未来纳米技术的不断进步,制造工艺也将全面进入纳米时代。
7.集成化、自动化发展趋势
集成化的发展是高度自动化的产物,即整个制造过程由原来的分散式转变为完全集成、连续的制造。未来的集成化将是整个成品的集成制造,使设计、生产、装配、成品检验、交付等全过程可以在自动化系统中完成。