自復(fù)保險絲在自動化儀表中的應(yīng)用和選型
自復(fù)保險絲是一種新型高分子正溫度系數(shù)過流保護(hù)元件,可進(jìn)行電路的短路及過載保護(hù),與傳統(tǒng)保險絲不同的是,自復(fù)保險絲在故障排除及電源切斷后,能夠自動恢復(fù),無須更換。與傳統(tǒng)的保險絲相比具有很多優(yōu)點,結(jié)合自復(fù)保險絲在工業(yè)自動化儀表控制領(lǐng)域和民用領(lǐng)域的應(yīng)用,介紹自復(fù)保險絲優(yōu)缺點、自復(fù)保險絲動作原理及自復(fù)保險絲選用方法。
1、傳統(tǒng)保
自復(fù)保險絲是一種新型高分子正溫度系數(shù)過流保護(hù)元件,可進(jìn)行電路的短路及過載保護(hù),與傳統(tǒng)保險絲不同的是,自復(fù)保險絲在故障排除及電源切斷后,能夠自動恢復(fù),無須更換。與傳統(tǒng)的保險絲相比具有很多優(yōu)點,結(jié)合自復(fù)保險絲在工業(yè)自動化儀表控制領(lǐng)域和民用領(lǐng)域的應(yīng)用,介紹自復(fù)保險絲優(yōu)缺點、自復(fù)保險絲動作原理及自復(fù)保險絲選用方法。
1、傳統(tǒng)保險絲之不足
以往電子設(shè)備,儀器儀表使用傳統(tǒng)保險絲作過流保護(hù),但僅能保護(hù),燒斷了就必須更換,而且還會出現(xiàn)保險絲的不正常燒斷情況,如開機(jī)瞬間、拔插器件、接觸不良、保險絲使用時間過長等,都會導(dǎo)致保險絲燒斷。保險絲更換時應(yīng)按規(guī)定換上同規(guī)格的,但在工業(yè)現(xiàn)場常發(fā)生有什么保險絲就換上什么保險絲的情況,而造成錯誤替換,有時因保險絲規(guī)格過大,故障產(chǎn)生的過電流把電子設(shè)備的元器件燒毀,引起故障擴(kuò)大的事故時有發(fā)生。
2、自復(fù)保險絲動作原理
自復(fù)保險絲主要由特殊處理過的聚合樹脂(POLYMER)及導(dǎo)體組成,在正常狀態(tài)時POLYMER緊密地將導(dǎo)體束縛在結(jié)晶狀的結(jié)構(gòu)內(nèi),構(gòu)成一個低阻抗的鏈鎖,因為阻抗僅為幾十毫歐姆,盡管有電流通過自復(fù)保險絲,但其產(chǎn)生的熱量很小,而不會改變POLYMER的晶狀結(jié)構(gòu),當(dāng)異常電流發(fā)生時,導(dǎo)體上所產(chǎn)生的熱量便會將POLYMER粒由結(jié)晶變?yōu)槟z狀,此時,被束縛在POLYMER上的導(dǎo)體便會分離,導(dǎo)致電阻迅速上升,限制了異常電流流過自復(fù)保險絲。當(dāng)異常電流消除后,導(dǎo)體鏈鍵又重新建立,恢復(fù)成低電阻。其保護(hù)動作實質(zhì)上是種能量平衡過程,當(dāng)電流流過自復(fù)保險絲,由于I2R的關(guān)系會產(chǎn)生熱量,當(dāng)電流或環(huán)境溫度上升時自復(fù)保險絲的電阻也會上升,但由于電流或環(huán)境溫度上升不顯著時,產(chǎn)生的熱量可以散發(fā)到環(huán)境中去,而使之達(dá)到平衡;若電流或環(huán)境溫度繼續(xù)上升產(chǎn)生的熱量一時難于散發(fā)出去,致使自復(fù)保險絲溫度速增,此時,很小的溫度變化就會造成電阻的大幅增加,電阻的增加便限制了電流,從而保護(hù)了用電設(shè)備。處于保護(hù)狀態(tài)下的自復(fù)保險絲,只要施加電壓,所產(chǎn)生的能量足夠補充損失的熱量,便會一直處于動作狀態(tài),當(dāng)施加的電壓減小或消失后,便可以自動恢復(fù)。
3、自復(fù)保險絲的應(yīng)用
自復(fù)保險絲的工作電流有0.05-15A多種規(guī)格,有插件、表面貼裝、片狀多種安裝方式,體積小,價格便宜,廣泛應(yīng)用于電子電路、工業(yè)控制系統(tǒng)、顯示控制儀、微機(jī)及周邊設(shè)備等諸多領(lǐng)域中。
自復(fù)保險絲具有動作后呈高阻抗保護(hù)狀態(tài),并且具有自鎖的功能,就避免了因過流故障并未排除,但保護(hù)元件發(fā)生持續(xù)開關(guān)循環(huán)狀態(tài),而導(dǎo)致電路元件損壞,而當(dāng)故障排除后,自復(fù)保險絲會自動恢復(fù)而不需要人工恢復(fù)或更換,幾乎是一種性的保險絲,對維修工作而言,用自復(fù)保險絲來替換原電路的保險絲是一種直接的應(yīng)用和節(jié)約維修費用的好選擇。
自復(fù)保險絲大多數(shù)的工作電壓為60V,而有的產(chǎn)品工作電壓僅為6V,這在選用中是應(yīng)該注意的。目前已有LVR/LVRL型的,其額定電壓為240/120V,電流為0.05-2A。對于TR/丁S系列產(chǎn)品,其標(biāo)注的250V或600V電壓,指的是自復(fù)保險絲中斷的電壓值,通常此類保險絲可用于電路中防雷擊,用在可控硅觸發(fā)電路中作保護(hù),但其工作電壓仍只是60V。
4、自復(fù)保險絲選用方法
①查出電氣線路上的平均工作電流I及工作電壓U;
②根據(jù)1、U值及元件安裝要求,從產(chǎn)品樣本上選擇一種自復(fù)保險絲;
③根據(jù)環(huán)境溫度及電流折減比例表進(jìn)行計算,即:Ih=平均工作電流(I)/折減比率;
④按Ih在選定的元件規(guī)格表中,便可找到合乎要求的元件;
⑤在相應(yīng)的自復(fù)保險絲動作保護(hù)時間曲線表中即可查出故障電流值產(chǎn)生的動作保護(hù)時間。
5、自復(fù)保險絲應(yīng)用實例
用自復(fù)保險絲取代傳統(tǒng)的玻璃管保險絲,在交、直流低壓電路中應(yīng)用時,一定要按上述介紹的選用方法進(jìn)行計算和選擇,否則達(dá)不到目的,甚至還會出現(xiàn)故障。自復(fù)保險絲的選用與傳統(tǒng)保險絲的選用是截然不同的,對于傳統(tǒng)玻璃管保險絲,其熔斷電流多數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)電流的一倍,如標(biāo)稱電流為0.5A,則其熔斷電流為1A。而且由于是短路保護(hù),因此通常都不作嚴(yán)格計算,選擇接近或大于額定工作電流即可。而選用自復(fù)保險絲時,就不能這樣選擇了,必須根據(jù)工作電流、電壓、環(huán)境溫度及電流折減比率進(jìn)行計算來選取,否則就達(dá)不到保護(hù)的目的。如電動Ⅲ型儀表的雙回路配電器,工作電流僅有幾十毫安,廠家配的保險絲為0.5A的,作為短路保護(hù)一點問題都沒有,但如果用一只0.5A的自復(fù)保險絲來替換原用的0.5A保險絲就不行了,如果配電器發(fā)生短路故障,自復(fù)保險絲還未呈高阻狀態(tài),24VDC電源箱保護(hù)電路就動作了,使電源箱無輸出,使整個24VDC供電系統(tǒng)崩潰,這是由于對自復(fù)保險絲認(rèn)識不足出現(xiàn)的問題。
再就是在應(yīng)用中有時不易測量工作電流,而憑經(jīng)驗來選取自復(fù)保險絲的規(guī)格,也遇到問題。如某電路中選用了0.65A的自復(fù)保險絲,但在作短路保護(hù)時,保護(hù)動作時間很慢,可是保護(hù)動作后,短路已消除,但自復(fù)保險絲仍處于自鎖狀態(tài),而無法復(fù)原,且自復(fù)保險絲溫度很高,需較長時間溫度下降后才能自復(fù),原因就是自復(fù)保險絲規(guī)格選大了,查資料才知此電路正常工作電流小于0.25A。因此,對于正常工作電流不太了解的電路,可按經(jīng)驗值串接一只自復(fù)保險絲,人為短路來判斷選擇是否合適,以此來選擇規(guī)格,同時還應(yīng)考慮環(huán)境溫度。
自復(fù)保險絲正常時與保護(hù)動作后,從外觀是看不出差別的,對于一些場合為便于判斷、檢查和發(fā)現(xiàn),可在自復(fù)保險絲兩端并聯(lián)一只發(fā)光二極管來觀察自復(fù)保險絲的狀態(tài),正常時發(fā)光二極管不亮,自復(fù)保險絲如動作則發(fā)光管發(fā)亮。 自復(fù)保險絲