力特保险丝

Littelfuse致力生产最全面、 最具创新性的保险丝产品系列, 可满足几乎所有应用需求。

力特保险丝

工业保险丝及其工作原理

查看 Littelfuse POWR-GARD目录,了解完整的保险丝选择信息

开发优质过流保护的一个重要部分是了解系统需求和过流保护器件的基本原理。本节讨论这些主题,特别关注熔断器的应用。如果您有其他问题,请致电1-800-TEC-FUSE(1-800-832-3873)联系我们的技术支持和工程服务组。

为什么选择过流保护?

所有电气系统最终都会出现过电流。除非及时消除,否则即使是中等过电流也会使系统组件迅速过热,从而损坏绝缘、导体和设备。过大的过电流可能会熔化导体并蒸发绝缘材料。极高的电流会产生磁力,使母线弯曲和扭曲。这些高电流会将电缆从其端子上拉下,并使绝缘体和垫片破裂。

火灾、爆炸、有毒烟雾和恐慌往往伴随着无法控制的过流。这不仅会损坏电气系统和设备,而且可能导致附近人员受伤或死亡。

为了降低这些危害,美国国家电气规程(NEC)、OSHA法规和其他适用的设计和安装标准要求提供过流保护,以断开过载或故障设备。

工业和政府组织已经制定了过电流装置的性能标准和测试程序,表明符合标准和NEC。这些组织包括: 美国国家标准协会(ANSI)、国家电气制造商协会(NEMA)和国家防火协会(NFPA),所有这些都与诸如保险商实验室(UL)的国家认可的测试实验室(NRTL)一起工作。

在允许电力公司向设施提供电力之前,电气系统必须满足适用的规范要求,包括过电流保护的要求。

什么是高质量过流保护?

具有高质量过电流保护的系统具有以下特征:

  • 符合所有法律的要求,如NEC、OSHA、当地法规等。

  • 为人员提供最大的安全性,必要时超过最低规范要求。

  • 最大限度地减少过电流对财产、设备和电气系统的损害。

  • 提供协调保护。只有过流线路侧的保护装置立即打开,以保护系统并最大限度地减少不必要的停机时间。

  • 具有成本效益,同时为未来增长提供备用中断容量。

  • 由不会报废的设备和部件组成,仅需最低限度的维护,定期维护人员可使用现成的工具和设备进行维护。

过电流类型和影响

过电流是指在使用条件下超过导体、设备或装置的额定安培数的任何电流。术语“过电流”包括过载和短路。

超载

过载是指限制在正常电流路径中的过电流,其中没有绝缘击穿。

持续过载通常是由于安装过多的设备,如额外的照明设备或过多的电机。机械设备过载和设备故障(如轴承故障)也会导致持续过载。如果没有在规定的时限内断开,持续过载最终会使电路部件过热,从而导致绝缘和其他系统部件的热损坏。

过流保护装置必须在过热发生之前断开电路和设备,使其连续或持续过载。即使是适度的绝缘过热也会严重缩短相关部件和/或设备的寿命。例如,仅过载15%的电机可能经历不到正常绝缘寿命的50%。

临时过载经常发生。常见的原因包括暂时性设备过载,如机床切削过深,或只是启动了电动机等感性负载。由于暂时过载按定义是无害的,过流保护装置不应断开或清除电路。

重要的是要认识到,所选择的保险丝必须有足够的延时,以允许电机启动和暂时过载消退。然而,如果过电流持续,则必须在系统部件损坏之前断开保险丝。Littelfuse POWR-PRO®和POWR-GARD®延时保险丝旨在满足这些类型的保护需求。一般而言,延时保险丝保持500%额定电流至少10秒,但在较高电流值下仍会快速断开。

尽管政府强制要求的高效率电机和NEMA Design E电机具有高得多的堵转电流,但FLSR_ID、LLSRK_ID或IDSR系列等POWR-PRO®延时保险丝具有足够的延时,在根据NEC®正确选择保险丝时,允许电机启动。

短路

短路是在其正常路径之外流动的过电流。短路的类型通常分为三类: 螺栓故障、电弧故障和接地故障。每种类型的短路在“术语和定义”部分中定义。

短路是由绝缘击穿或错误连接引起的。在电路正常工作期间,连接的负载决定电流。当发生短路时,电流绕过正常负载,走“较短的路径”,因此称为“短路”。由于没有负载阻抗,限制电流的唯一因素是从公用事业发电机到故障点的总配电系统阻抗。

典型的电气系统可能具有10欧姆的正常负载阻抗。但在单相情况下,同一系统的负载阻抗可能为0.005欧姆或更小。为了比较这两种情况,最好应用欧姆定律(对于交流系统,I = E/R)。负载阻抗为10欧姆的480伏单相电路将消耗48安培(480/10 = 48)。如果同一电路在负载短路时具有0.005欧姆的系统阻抗,则可用故障电流将显著增加到96,000安培(480/0.005 = 96,000)。

如前所述,短路是指电流在正常路径之外流动。不管过电流的大小如何,必须迅速消除过大的电流。如果不及时消除,与短路相关的大电流可能会对电气系统产生三个深远的影响: 发热、磁应力和电弧放电。

当电流通过系统时,电气系统的每个部分都会发热。当过电流足够大时,加热几乎是瞬间的。这种过电流中的能量以安培平方秒(I2t)为单位测量。持续0.01秒的10,000安培的过流具有1,000,000 A2s的I2t。如果电流可以在相同的时间段内从10,000安培减小到1,000安培,则相应的I2t将减小到10,000 A2s,或者仅为原始值的百分之一。

如果导体中的电流增加10倍,则I2t增加100倍。仅7,500安培的电流即可在0.1秒内熔化#8 AWG铜线。在8毫秒(0.008秒或半个周期)内,6,500安培的电流可以将#12 AWG THHN热塑性绝缘铜线的温度从其工作温度75°C升高到其最大短路温度150°C。任何大于此值的电流都可能立即蒸发有机绝缘材料。故障点或机械开关(如自动转换开关或断路器)产生的电弧可能点燃蒸汽,导致剧烈爆炸和电火花。

磁应力(或力)是峰值电流平方的函数。100,000安培的故障电流可产生超过7,000磅的力。每英尺母线。这种强度的应力可能会损坏绝缘,从端子上拉出导体,并对设备端子施加足够的应力,从而导致严重损坏。

故障点的电弧熔化并蒸发故障中涉及的所有导体和部件。电弧经常烧穿电缆管道和设备外壳,用熔融金属喷淋该区域,该熔融金属迅速引起火灾和/或伤害该区域中的任何人员。当蒸发的材料沉积在绝缘体和其他表面上时,经常会产生额外的短路。持续的电弧故障会使有机绝缘材料蒸发,蒸汽可能爆炸或燃烧。

无论影响是发热、磁应力和/或电弧放电,短路发生都会对电气系统造成严重的潜在损坏。

二.选择考虑因素

保险丝的选择考虑(600伏及以下)

由于过电流保护对电气系统的可靠运行和安全至关重要,因此应仔细考虑过电流装置的选择和应用。选择保险丝时,需要评估以下参数或考虑事项:

  • 电流额定值

  • 额定电压

  • 中断额定值

  • 保护类型和熔断器特性

  • 电流限制

  • 物理尺寸

  • 适应症

一般工业熔断建议

基于上述选择考虑,建议如下:

额定电流为1/10至600安培的保险丝

  • 当可用故障电流小于100,000安培,且设备不需要UL RK1类保险丝的更多限流特性时,FLNR和FLSR_ID系列RK5类限流保险丝以比RK1保险丝更低的成本提供上级的延时和循环特性。如果可用故障电流超过100,000安培,设备可能需要LLNRK、LLSRK和LLSRK_ID系列RK1类保险丝的额外限流功能。

  • 快速动作JLLN和JLLS系列T类保险丝具有节省空间的特点,使其特别适合保护塑壳断路器、仪表组和类似的有限空间应用。

  • 延时JTD_ID和JTD系列J类保险丝用于OEM电机控制中心应用以及其他需要节省空间的IEC 2类保护的MRO电机和变压器应用。

  • CC类和CD类系列保险丝用于空间有限的控制电路和控制面板。Littelfuse POWR-PRO CCMR系列保险丝最适合用于保护小型电机,而Littelfuse KLDR系列保险丝则为控制电源变压器和类似设备提供最佳保护。

有关产品应用的问题,请致电800-TEC-FUSE联系我们的技术支持团队。

额定电流为601至6,000安培的保险丝

为实现对大多数通用电路和电机电路的上级保护,建议使用POWR-PRO® KLPC系列L类保险丝。L类保险丝是唯一一个具有较高额定电流的延时保险丝系列。

有关上述所有Littelfuse保险丝系列的信息,请参见POWR-GARD产品目录末尾的技术应用指南中的UL/CSA保险丝类别和应用图表。

工业电路保护检查表

要为电气系统选择合适的过流保护器件,电路和系统设计人员应在设计系统之前问自己以下问题:

  • 预期的正常或平均电流是多少?

  • 预期的最大连续(三小时或更长)电流是多少?

  • 预计会出现什么样的浪涌或临时浪涌电流?

  • 过电流保护装置是否能够区分预期的浪涌电流和浪涌电流,并在持续过载和故障条件下打开?

  • 什么样的极端环境是可能的?需要考虑灰尘、湿度、极端温度和其他因素。

  • 保护装置可能必须中断的最大可用故障电流是多少?

  • 过电流保护装置是否与系统电压相适应?

  • 过流保护装置是否能为特定设备提供最安全、最可靠的保护?

  • 在短路条件下,过电流保护装置是否能将火灾或爆炸的可能性降至最低?

  • 过电流保护装置是否符合所有适用的安全标准和安装要求?

这些问题的答案和其他标准将有助于确定过电流保护装置的类型,以实现最佳的安全性、可靠性和性能。



电子应用中的保险丝选择

下面列出了在电子应用中选择保险丝时需要考虑的许多因素。有关其他指导,请查看我们的 Fuse技术参考指南 或 联系我们

选择因素

  1. 正常工作电流

  2. 应用电压(交流或直流)

  3. 环境温度

  4. 过载电流和保险丝必须断开的时间长度

  5. 最大可用故障电流

  6. 脉冲、浪涌电流、浪涌电流、启动电流和电路瞬变

  7. 物理尺寸限制,如长度、直径或高度

  8. 需要机构批准,如UL、CSA、VDE、METI、MITI或军方

  9. 熔断器特征(安装类型/形状系数、易拆卸性、轴向引线、视觉指示等)

  10. 保险丝座特性(如适用)和相关的重新额定值(夹子、安装块、面板安装、PC板安装、R.F.I.屏蔽等)

  11. 生产前的应用程序测试和验证

Littelfuse保险丝包装和零件编号系统

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定义和术语

环境温度:

指保险丝周围空气的温度,不要与“室温”混淆。在许多情况下,保险丝的环境温度要高得多,因为它是封闭的(如面板安装保险丝座)或安装在其他发热元件附近,如电阻器、变压器等。

分断能力:

也称为中断额定值或短路额定值,这是保险丝在额定电压下可以安全断开的最大认可电流。更多信息请参考本节的中断额定值定义。

电流额定值:

保险丝的标称安培值。它是由制造商根据一组受控的试验条件(见“复位”)确定的熔断器可承载的电流值。

目录保险丝零件号包括系列标识和额定电流。有关正确选择的指导,请参阅“保险丝选择指南”部分。

重新额定:

对于25ºC的环境温度,建议熔断器在不超过使用受控试验条件确定的标称额定电流75%的条件下工作。这些试验条件是UL/CSA/ANCE(墨西哥)248-14“辅助过流保护用熔断器”的一部分,其主要目的是规定持续控制防火等制造项目所需的通用试验标准。这些标准的一些常见变化包括: 全封闭保险丝座、高接触电阻、空气流动、瞬时峰值和连接电缆尺寸(直径和长度)变化。保险丝本质上是温度敏感器件。当熔断器被加载到其标称值(通常表示为额定值的100%)时,即使受控测试条件的微小变化也会极大地影响熔断器的预期寿命。

电路设计工程师应清楚地了解,这些受控测试条件的目的是使保险丝制造商能够为其产品保持统一的性能标准,他必须考虑到其应用的可变条件。为了补偿这些变量,在其设备中设计无故障、长寿命保险丝保护的电路设计工程师通常使其保险丝负载不超过制造商列出的标称额定值的75%,记住必须充分提供过载和短路保护。

所讨论的引信是温度敏感装置,其额定值是在25ºC环境中确定的。电流通过保险丝产生的保险丝温度随环境温度变化而升高或降低。

“保险丝选型指南”部分的环境温度图表说明了环境温度对保险丝额定电流的影响。大多数传统的Slo-Blo®保险丝设计使用熔化温度较低的材料,因此对环境温度变化更敏感。

尺寸:

除非另有规定,否则尺寸单位为英寸。

本目录中的保险丝尺寸范围约为0402芯片尺寸(0.041“长x 0.020“宽x 0.012“高),最大5 AG,通常也称为“MIDGET”保险丝(13/32”直径x 11/2英寸长)。随着新产品的不断开发,熔断器的尺寸也在不断发展,以满足各种电路保护需求。

第一个保险丝是简单的明线装置,接着在19世纪90年代,爱迪生在灯座中装入细电线,制成第一个插塞式保险丝。到1904年,保险商实验室已经建立了尺寸和额定规格,以满足安全标准。可再生型保险丝和汽车保险丝出现于1914年,1927年,Littelfuse开始为萌芽中的电子行业制造极低安培数的保险丝。

下表中的保险丝规格是从早期的“汽车玻璃”保险丝开始的,因此称为“AG”。随着不同的制造商开始制造新的尺寸,这些数字按时间顺序应用: 例如,“3AG”是投放市场的第三种尺寸。其他非玻璃熔断器的尺寸和结构由功能要求决定,但它们仍保留玻璃熔断器的长度或直径尺寸。它们的名称被修改为AB而不是AG,表明外管由酚醛树脂、纤维、陶瓷或除玻璃以外的类似材料制成。图中所示的最大尺寸保险丝是5AG或“MIDGET”,这是电气行业和国家电气规程范围采用的名称,通常认为9/16”x 2”的保险丝是使用中的最小标准保险丝。


汽车保险丝连接定义和规格

汽车用连接器是用于保护电气设备免受不适当电流负载影响的自动断路装置。电流通过电流流过的熔丝的熔化而中断。

下列国际法规和建议的当前有效版本适用于熔断片:

  • 德国工业标准72581

  • 德国工业标准43560

  • 国际标准化组织8820

  • UL 275标准

  • 严重不良事件

(此外,还应考虑技术水平、实际有效实施规定的细节、“必须保护人类、动物和物质资产免受危险”的安全原则以及安装组件的资格-电气装置制造商的自我责任。)

选择说明和建议

熔断体的额定电压(UN)必须至少等于或高于用熔断体保护的装置或组件的工作电压。如果工作电压非常低,则必须考虑熔丝的自然电阻(电压降)。

电压降(UN)根据DIN、ISO、JASO等标准进行测量,还列出了Littelfuse的部分最大值。

熔断体的额定电流(I额定)应大致对应于受保护装置或组件的工作电流(根据环境温度和额定电流定义,额定电流定义是指允许的连续电流)。

较高的环境温度(Tumg)意味着保险丝的额外负载。必须检查最高环境温度的加热条件,尤其是熔断器的高额定电流和附近组件的强热辐射。对于此类应用,保险丝应分别按照下图降额。表(参见因子FT):

由于额定电流的规格不同,建议熔断片的持续电流为最大值。额定电流的80%(环境温度为23°C),另请参见目录各页上的熔断器比载流量(F)。

预燃弧时间极限指示熔断时间与电流的关系。(They表示为所有上述额定电流的包络曲线。)

熔化积分(I2t)由熔化电流的平方和相应的熔化时间产生。在熔化时间为5 ms的过量电流下<,熔化积分保持恒定。本目录中的数据基于6或10 x lrat。熔化积分是时间-电流特性的指标,并且通知熔丝链路的脉冲一致性。上述熔融积分是典型值。

分断能力(IB)应足以应对任何操作和错误条件。在默认条件下,额定电压下由熔断体断开的短路电流(最大故障电流)不得高于与熔断体分断能力相对应的电流。

最大功耗(P )在获得温度平衡之后,在具有额定电流的负载下确定。在操作中,这些值可能出现一段时间。

指示了典型值,此外还指示了符合标准的保险丝的标准值。

汽车熔断体的选择

考虑到设备的产品安全性和保险丝的寿命/可靠性,正确的选择非常重要。只有在正确选择并按约定使用时(这意味着符合技术水平和有效建议,以及数据表中所示的规定特性),考虑安全原则(也就是说“人类,必须保护动物和内在价值免受危险”)可以作为保护元件的熔断体的明确功能(额定断点)。电气设备制造商的个人责任在此适用:

“根据对法律的现行解释,任何参与电气系统生产或电气设备制造的人,包括那些处理此类系统或设备操作的人,都要对遵守公认的电气工程规则和程序的每一个方面负个人责任。“

  1. 熔断体的必要额定电压由其所需的工作电压确定(考虑熔断体的电压降)。

  2. 保险丝的额定电流(IN保险丝)由最大有效电流负载(I工作最大值),考虑到环境温度(因子FT型)和变化的额定电流定义(“恒定电流”定义)(参见Faktor F).以下内容适用 我N保险丝3 I工作最大值x F x FT型

  3. t值(电流时间积分)。2在脉冲负载和半导体保护的情况下,也可以借助I

  4. 上述两点将帮助您确定保险丝最合适的额定电流及其预燃弧时间限制(如有必要,通过实验验证)。

  5. 保险丝的必要断开能力由最大可能发生的故障电流。

  6. 除上述几点外,安装方法对于正确选择保险丝也很重要(考虑可能的认证)。

关于任何特定应用的特定条件(产品安全),通常有必要检查在正常和故障条件下受保护的装置中的保险丝和/或热断路器或保持器!

温度重复曲线

Automotive Fuse Rerating Curve


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