保险丝

在电子和电气工程中，保险丝是一种电气安全装置，用于为电路提供过流保护。它的基本组成部分是金属线或金属带，当电流过大时会熔化，从而停止或中断电流。它是一种牺牲装置；一旦保险丝工作，它就是开路，必须更换或重新接线，具体取决于其类型。

从电气工程的早期开始，保险丝就被用作必不可少的安全设备。如今，有数千种不同的保险丝设计，它们具有特定的电流和电压额定值、分断能力和响应时间，具体取决于应用。选择熔断器的时间和电流操作特性以提供足够的保护而不会出现不必要的中断。接线法规通常定义特定电路的xxx熔断器电流额定值。短路、过载、负载不匹配或设备故障是熔断器操作的主要或部分原因。当损坏的火线与接地的金属外壳接触时，会形成短路，保险丝会熔断。

保险丝是一种自动切断故障系统电源的方法；通常缩写为ADS（自动断开电源）。断路器可用作保险丝的替代品，但具有明显不同的特性。

宝玑建议使用截面缩小的导体来保护电报站免受雷击；通过熔化，较小的电线将保护建筑物内的设备和电线。早在1864年，就使用各种电线或箔片易熔元件来保护电报电缆和照明装置。

1890年，托马斯·爱迪生(ThomasEdison)将保险丝申请了专利，作为其配电系统的一部分。

保险丝由金属条或金属丝保险丝元件组成，与电路导体相比横截面较小，安装在一对电气端子之间，并且（通常）由不可燃外壳包围。熔断器串联布置以承载通过被保护电路的所有电流。由于电流流动，元件的电阻会产生热量。元件的尺寸和结构是（凭经验）确定的，以便正常电流产生的热量不会导致元件达到高温。如果流过的电流太大，元件会升高到更高的温度，然后直接熔化，或者熔化保险丝内的焊接点，从而断开电路。

熔断器元件由锌、铜、银、铝、或这些或其他各种金属中的合金制成，以提供稳定和可预测的特性。理想情况下，保险丝将无限期地承载其额定电流，并在少量过量时迅速熔化。该元件不得因轻微的无害电流浪涌而损坏，并且在使用多年后不得氧化或改变其行为。

熔断器元件可以成形为增加加热效果。在大型熔断器中，电流可以在多个金属条之间分配。双元件保险丝可能包含一个在短路时立即熔化的金属条，还包含一个低熔点焊点，与短路相比，它可以响应低值的长期过载。熔断器元件可由钢或镍铬合金丝支撑，因此不会在元件上施加应变，但可包括弹簧以增加元件碎片分离的速度。

熔断器元件可以被空气包围，或者被旨在加速灭弧的材料包围。可以使用硅砂或非导电液体。

制造商可以规定额定电流下熔断器两端的电压降。保险丝的耐寒性与其压降值有直接关系。一旦施加电流，保险丝的电阻和电压降会随着其工作温度的升高而不断增加，直到保险丝最终达到热平衡。应考虑电压降，尤其是在低压应用中使用保险丝时。电压降在更传统的线型​​保险丝中通常不显着，但在其他技术（例如自恢复(PPTC)型保险丝）中可能会显着。

环境温度会改变保险丝的操作参数。25°C时额定电流为1A的保险丝在-40°C时可传导高达10%或20%的电流，并在100°C时在其额定值的80%时断开。每个熔断器系列的工作值都会有所不同，并在制造商数据表中提供。

大多数保险丝标记在身上或端盖与指示其评级标记。表面贴装技术“芯片型”保险丝很少或没有标记，因此很难识别。

外观相似的熔断器可能具有显着不同的特性，通过它们的标记来识别。保险丝标记通常会传达以下信息，或者明确作为文本，或者隐含在特定类型的批准机构标记中：

• 保险丝的额定电流。
• 保险丝的额定电压。
• 时间-电流特性；即保险丝速度。
• 获得国家和国际标准机构的批准。
• 制造商/零件号/系列。
• 分断额定值（分断能力）

保险丝有多种尺寸和样式，可用于许多应用，采用标准化封装布局制造，可轻松互换。熔断器主体可由陶瓷、玻璃、塑料、玻璃纤维、模压云母层压板或模压压缩纤维制成，具体取决于应用和电压等级。

盒式（套圈）熔断器有一个圆柱形主体，末端带有金属端盖。一些盒式保险丝制造有不同尺寸的端盖，以防止将错误额定值的保险丝意外插入支架，使其呈瓶状。

低压电源电路的熔断器可能具有螺栓连接的刀片或标签端子，这些端子通过螺钉固定到熔断器座上。一些刀片式端子由弹簧夹固定。刀片式保险丝通常需要使用特殊用途的拔出工具将其从保险丝座中取出。

可再生熔断器具有可更换的熔断器元件，允许熔断器主体和端子在熔断器操作后未损坏的情况下重复使用。

设计用于焊接到印刷电路板的保险丝具有径向或轴向引线。表面贴装保险丝有焊盘而不是引线。

排出型高压熔断器具有纤维或玻璃增强塑料管和开口端，可以更换熔断器元件。

半封闭式熔断器是熔断器线载体，其中的易熔线本身可以更换。确切的熔断电流不如封闭式保险丝控制得好，更换保险丝时使用正确的直径和材料非常重要，因此这些保险丝正在慢慢失宠。

这些仍在世界某些地区的消费单位中使用，但越来越少见。虽然玻璃保险丝的优点是熔断器元件在检查时可见，但它们的分断能力（分断额定值）较低，这通常将它们限制在250VAC下15A或更低的应用中。陶瓷熔断器的优点是分断能力较高，便于在电流和电压较高的电路中使用。用沙子填充熔断器主体可提供额外的电弧冷却并增加熔断器的分断能力。中压保险丝可能有充满液体的外壳，以帮助熄灭弧。某些类型的配电开关设备使用浸入设备中的油中的熔断器。

熔断器封装可能包括拒绝特征，例如销、槽或凸片，以防止其他相似的熔断器互换。例如，北美RK级熔断器的保险丝座有一个销，可防止安装外观相似的H级熔断器，这些H级熔断器的分断能力要低得多，而且没有RK型插槽的实心刀片端子。

熔断器可以安装不同尺寸的外壳，以防止不同额定值的熔断器互换。例如，瓶式保险丝区分不同瓶盖直径的额定值。汽车玻璃保险丝有不同的长度，以防止将高额定值的保险丝安装在用于低额定值的电路中。

玻璃管和插头保险丝允许直接检查易熔元件。其他保险丝还有其他指示方法，包括：

• 指示销或撞针—当元件熔断时伸出保险丝帽。
• 指示盘——当元件熔断时，一个彩色盘（齐平安装在保险丝的端盖中）脱落。
• 元件窗口—内置于保险丝主体中的小窗口，用于提供熔断元件的视觉指示。
• 外部跳闸指示器—类似于撞针的功能，但可以从外部连接（使用夹子）到兼容的保险丝。

一些熔断器允许将特殊用途的微动开关或继电器单元固定到熔断器主体上。当熔断器熔断时，指示针伸出以激活微动开关或继电器，进而触发事件。

一些用于中压应用的熔断器使用两个或三个独立的熔断器和两个或三个并联的熔断器元件。