保險絲的選擇與使用.doc

保險絲的選擇與使用.tw/EricChu/fuse.htm文：李梓民 / Web整理、照片：Eric Chu 在今日電的世界裏，保險絲扮演著很重要的角色，可是仍有許多人不瞭解它的重要性，以致許多昂貴的設(shè)備常因保護(hù)不當(dāng)而毀損，在修護(hù)時花了很多冤枉錢。 保險絲最主要的功用就是防止超量的電流流過電子電路。超額的電流流過保險絲時將使它產(chǎn)生高溫而導(dǎo)致熔斷，以保護(hù)電路免於受到傷害，可以說保險絲是電器設(shè)備 的一個安全開關(guān)。一般家用的保險絲最重要的特性便是它的載流量，各類保險絲最大載流量的設(shè)定是經(jīng)過一系列的測試而得出的統(tǒng)計值，以供電路設(shè)計人員參考選擇 使用。 保險絲約可分為三大類：(1)慢速型、(2)普通型、(3)快速型，另有一類為延時型保險絲。所有的這些保險絲都可以保護(hù)電路避免持續(xù)的超載電流流過，但它們對於超額電流的反應(yīng)筢截然不同，若選用不正確則不是電路沒有受到保護(hù)便是保險絲經(jīng)常燒斷。有關(guān)上述三種保險絲熔斷時問的較詳細(xì)資料表示於圖一中。 熔斷時間(秒)比照超載的百分比，分別以橫向與縱向表示。當(dāng)超載量為百分之百時，三種保險絲的反應(yīng)幾乎一樣；可是當(dāng)超載量達(dá)到百分之五百時(500% overload)快速型保險絲在0.001秒間熔斷，而慢速型保險絲則2秒後才熔斷；與普通型保險絲的0.01秒熔斷時間來比較，快速型的快了10倍而 慢速型的則慢了200倍。如此大的差異,在不正常狀況下選擇的正確性是決定您那些珍貴半導(dǎo)體元件命運(yùn)的重要因素。接覑我們觀察一下圖二，我們將發(fā)現(xiàn)溫度對於保險絲的載流量也有很大的影響力。當(dāng)週遭的環(huán)境變得較冷時使保險絲熔斷所須電流增大，所以溫度對於保險絲的熔斷也是一項(xiàng)重要的因素。圖一：保險絲的熔斷時間比較圖 談到這裏您或許要說啦：通通用快速型的保險絲不就把問題都解決了嗎？非常抱歉，這並非很符合實(shí)際的想法，因?yàn)樘嗟碾娐吩陂_啟電源或切換開關(guān) 時都會產(chǎn)生一個遠(yuǎn)大於正常操作電流的的瞬間超額電流值，您總不希望當(dāng)您開關(guān)還沒按到底前，系統(tǒng)便已死蹺蹺了吧！圖二：溫度對保險絲的負(fù)載流量有影響 圖三是一個包含橋式整流器與穩(wěn)壓電容的簡單電源保應(yīng)器，提供負(fù)載電阻一固定的負(fù)載電流。三個不同的保險絲使用位置，用以說明不同的位置使用不同型態(tài)的保險絲。設(shè)若電源供應(yīng)器使用240伏特的交流電源而提供12伏特、8安培的直流輸出，則我們應(yīng)該使用何種型態(tài)的保險絲呢？圖三：簡單的電源供應(yīng)器 首先我們考慮當(dāng)接上電源開關(guān)後有可能正值交流正弦波的值處，若此則變壓器一次端將流過一個比正常操作電流大很多的電流。典型的100VA變壓器約有 20ohms的直流電阻，在值下電壓為根號2乘240V，大約有17安培的電流通過一次端約2.5mS(60Hz週期中的值)。但就變壓器正常操作時 輸出為96 Watts(12V、8A)，假若一次端須輸出100W的功率，則一次端的正常操作電流將只是0.416安培。所以說要控制正常操作，我們只須一個約 0.5安培的保險絲即可，但它筢同時須能掌握時間約2.5mS長，和高達(dá)l7A的瞬間開機(jī)電流。 回顧一下圖一將發(fā)現(xiàn)慢速的保險絲可以維持800%的超載電流達(dá)0.01秒(10mS)之久，在最糟的情況下我們必須控制瞬間電流l7A至少 2.5mS，17/8=2.1(安培)，所以在上述例子中我們可以用一個慢速的2.5A的保險絲來控制一次端的線路。當(dāng)線路異常時，它將在5A的負(fù)載電流 下維持一會兒而熔斷。 接著讓我們討論第二個保險絲(FS2)的情形。在開機(jī)時也會有瞬間的大電流通過，卻與FS1的情形有很大的差別。在開機(jī)前穩(wěn)壓電容尚未充電，對於交流電路 來說它相當(dāng)於跨接於橋式整流器兩端的一個短路裝置。剛開機(jī)時將有大量電流對它充電，當(dāng)電容器兩端的電壓漸升後，流入的電流漸小。現(xiàn)在讓我們來討論三種不同 階段的情形：1、正常的負(fù)載電流，2、開機(jī)時的瞬間大電流，3、可能的異常情況。 電源供應(yīng)器的輸出是12V DC，所以電容器最終將被充電到此值。變壓器的RMS輸出約為8.6V，考慮橋式整流器等可能的壓降，設(shè)若變壓器採用RMS 9.5V的輸出，再假設(shè)二次端及所有的接點(diǎn)阻抗共有0.3歐姆與穩(wěn)壓電容串聯(lián)。在開機(jī)的第一秒間充電電流將是根號2乘9.6除0.3，約為44.8安培。您或許難以想像開機(jī)的瞬間充電電流會如此大吧！ 線路的正常輸出電流是8安培，慢速型的保險絲可以忍受800%的超載電流0.01秒(10mS)，所以我們可以考慮選擇使用10安培的保險絲，但選用保險絲的大小最主要的是必須依據(jù)電容與內(nèi)阻的大小(即充電時間的長短)。 通常每安培的負(fù)載電流約需1000uF，在此若實(shí)際上使用10000uF的電容器則充電到33%的初始值需時約0.003秒 (C*R,0.01F*0.3ohms)。上述的慢速型保瞼絲可以控制80安培電流10mS，所以在此例中10A的慢速型保險絲是適合用於FS2上。但是 若是電容器更大一點(diǎn)或電阻值改變了，則上例中的保險絲便不見得負(fù)擔(dān)得了。例如，若內(nèi)阻變成只有0.1歐姆，則瞬間充電電流將大到134安培，10安培的保 險絲將在一開始充電時便熔斷了。同樣的若電容大到50000uF而內(nèi)阻仍為0.3歐姆，則充電時間約為15mS，保險絲也將無法維持如此久的時間。當(dāng)然 啦，線路中互相影響的因素太多，使我們難以精確的計算，但上面的例子至少告訴大家為何在此處(FS2)使用慢速型的保險絲。 接下去讓我們討論第三處保險絲(FS3，在輸出端)的狀況。我們對於輸出端並沒有詳細(xì)的資料，若加上的負(fù)載為具有電容性的負(fù)載時，我們必須考慮如前述的瞬 間超載充電電流；若為電阻性的負(fù)載則我們只須考慮它的正常負(fù)載電流，一個普通的或快速型的保險絲便足以保護(hù)負(fù)載免於受損。FS3處的保險絲 只能對於負(fù)載線路的異常提供保護(hù)，對於電源供應(yīng)器本身異常狀況的保護(hù)則須靠FSl或FS2來保護(hù)。 至此讀者應(yīng)該可以瞭解保險絲並非一項(xiàng)很簡單的學(xué)問，而是須要考慮很多因素的一項(xiàng)裝置。快速保險絲是用來保護(hù)短路或鉅量的超載用的。通常這種保險絲都非常的強(qiáng)韌而經(jīng)得起不穩(wěn)定的情況。但是高阻抗與嚴(yán)重的壓降筢是它的缺點(diǎn)，為了解決高阻抗產(chǎn)生的熱量，通常加有散熱裝置。 時間延遲型保險絲可以忍受暫態(tài)的巨額超載而不毀損。此類保險絲通常有一個像彈簧般(一圈圈的) 的保險絲置於玻璃管的載體中，通?？梢匀淌?0倍額定電流的超載約76mS。 以上都只提到保險絲的電流限額，其實(shí)它也都有最大的電壓限制，只是這個值通常都非常大。當(dāng)保險絲熔斷時通常會產(chǎn)生火花，若保險絲兩端的電壓大到足以產(chǎn)生火 花放電時，則在保險絲熔斷後電路並沒有馬上斷路且可能導(dǎo)致線路受損。所以在普通電壓的線路中我們只須注意保險絲的型式與限額，在高壓線路中則必須再注意到 保險絲的耐壓值。 如何選用您最合適的保險絲 在本節(jié)中將提供您一些選擇使用保險絲應(yīng)注意的細(xì)節(jié)。最重要的是您要模擬各種異常狀況，以決定在最恰當(dāng)?shù)牡胤竭x擇最適合型式的保險絲。 大小型式：大小型式應(yīng)依線路實(shí)況而定，但最好選用較通用的尺寸，20*5mm是最常用的尺寸(長 20mm直徑5mm)。 限流量：考慮最壞情況下的靜態(tài)或RMS值。在大部份電阻性或半導(dǎo)體線路的負(fù)載中可使用快速反應(yīng)的保險絲，但對於電感性或電容性的負(fù)載則須考慮使 用普通型或慢速型的保險絲。請記住：受保護(hù)者是電路本身而非保險絲。 裝接的位置：何處該裝置保險絲常是設(shè)計師最感頭痛的。圖四指出一個擴(kuò)大機(jī)最常使用保險絲的位置。在表中列出每個位置所能保護(hù)的對象，我們可參考使用。但必須注意的是永遠(yuǎn)不可將保險絲接於零電位或接地線上。正確的保險絲該接於火線(動態(tài)的線)上，以便保險絲熔斷時線路馬上斷路，否則即 使地線斷路，正負(fù)電壓差仍有可能使電路受到傷害。圖四：擴(kuò)大機(jī)使用保險絲的幾個位置 保險絲座：使用正確的保險絲座與選用正確的保險絲同樣的重要。保險絲是熱熔性的元件，所以保險絲座將大大的影響保險絲熔斷的 速度。夾緊式的保險絲座應(yīng)注意它的接點(diǎn)是否接觸良好，不良接點(diǎn)將產(chǎn)生接觸電阻使保險絲發(fā)熱而影響保險絲的特性，而太好的散熱性也將影響保險絲的熔斷速度。 當(dāng)線路異常時最小的超載電流所產(chǎn)生的熱應(yīng)足以使保險絲熔斷才正確。模擬各種異常的狀況後，可以選出最適當(dāng)?shù)谋ｋU絲座。 換裝保險絲：一定要換裝同樣型式同樣電流值的保險絲。當(dāng)保險絲熔斷時必定是線路中某處出了問題，沒有找出問題而隨便換上較高 限額的保險絲可能 使電路受到損害。大部份的家用的音響器材大致不會超過6安培(600W)。通常2安培(240W)的保險絲足足有餘了。讀者或許沒有注意到，許多交直流兩 用手提音響的