保险丝

通常，导体的载流量额定值是永远不会故意超过的电路设计限制，但在某些应用中预计会超过载流量：在保险丝的情况下 .

什么是保险丝？

保险丝 是一种围绕导电条构建的电气安全装置，该导电条设计为在电流过大时熔化和分离。保险丝总是与要防止过电流的组件串联连接，以便当保险丝熔断 （打开）它将打开整个电路并停止通过组件的电流。当然，连接在并联电路的一个支路中的熔断器不会影响通过任何其他支路的电流。

通常，保险丝的细片包含在安全护套内，以最大程度地减少电弧爆炸的危险，如果电线用猛烈的力量烧开，在严重过电流的情况下可能会发生这种情况。对于小型汽车保险丝，护套是透明的，以便可以目视检查易熔元件。过去的住宅布线通常使用带有玻璃体和中间薄而窄的金属箔条的旋入式保险丝。此处显示了显示两种类型保险丝的照片：

盒式保险丝在汽车应用和工业应用中很受欢迎，当它由玻璃以外的护套材料构成时。由于保险丝设计为在超过其额定电流时“失败”断开，因此它们通常设计为易于在电路中更换。这意味着它们将插入某种类型的支架，而不是直接焊接或螺栓连接到电路导体。下面是一张照片，显示了多保险丝座中的几个玻璃管保险丝：

保险丝由弹簧金属夹固定，夹子本身永久连接到电路导体。保险丝座（或保险丝盒 有时被称为）被选为良好的绝缘体。

用于盒式保险丝的另一种类型的保险丝座通常用于安装在设备控制面板中，在那里需要隐藏所有电气接触点以防止人体接触。与刚刚显示的所有金属夹都暴露在外的保险丝盒不同，这种类型的保险丝座将保险丝完全封闭在绝缘外壳中：

当今大电流电路中最常用的过流保护装置是断路器 .

什么是断路器？

断路器 是专门设计的开关，可在出现过流情况时自动打开以停止电流。小型断路器，例如用于住宅、商业和轻工业服务的断路器，是热操作的。它们包含一个双金属条 （背对背粘合的两种金属的薄带）承载电路电流，加热时会弯曲。当双金属片产生足够的力时（由于金属片的过电流加热），跳闸机构被启动，断路器将打开。较大的断路器由断路器内的载流导体产生的磁场强度自动启动，或者可以由监控电路电流的外部设备触发跳闸（这些设备称为保护继电器 ).

因为断路器在遇到过流情况时不会失效——相反，它们只是打开，可以通过移动杠杆重新闭合——它们更有可能以比保险丝更持久的方式连接到电路。此处显示了小型断路器的照片：

从外观上看，它只不过是一个开关。事实上，它可以这样使用。然而，它的真正功能是作为过流保护装置工作。

应该注意的是，一些汽车使用称为易熔链接的廉价设备 由于适当额定保险丝和支架的费用，用于电池充电电路中的过流保护。易熔线是一种原始的保险丝，只不过是一小段橡胶绝缘线，设计用于在过电流的情况下熔断，没有任何类型的硬护套。这种粗糙且有潜在危险的设备从未用于工业甚至住宅用电，这主要是因为遇到了更高的电压和电流水平。就笔者而言，即使在汽车电路中，它们的应用也是值得怀疑的。

保险丝的电气原理图符号为S形曲线：

保险丝额定值

正如人们所料，保险丝的主要额定电流单位为：安培。尽管它们的运行依赖于在过电流条件下通过熔断器自身的电阻自生热量，但它们被设计为对它们保护的电路贡献的额外电阻可以忽略不计。这主要是通过使保险丝尽可能短来实现的。正如一根普通电线的载流量与其长度无关（10 号实心铜线将在自由空气中处理 40 安培的电流，不管它有多长或多短），某种材料和规格的保险丝无论多长时间都会以一定的电流吹。由于长度不是电流额定值的一个因素，它可以做得越短，它的端到端电阻就越小。

但是，保险丝设计人员还必须考虑保险丝熔断后会发生什么：曾经连续的电线的熔化端将被气隙隔开，两端之间具有完整的电源电压。如果高压电路上的保险丝制作的时间不够长，火花可能会从熔化的电线一端跳到另一端，再次接通电路：

因此，保险丝的额定电压容量以及它们会熔断的电流水平。

一些大型工业保险丝具有可更换的导线元件，以降低费用。保险丝的主体是一个不透明的、可重复使用的盒体，保护保险丝不受外露，并保护周围物体不受保险丝的影响。

保险丝的额定电流不仅仅是一个数字。如果 35 安培的电流通过 30 安培的保险丝，它可能会突然熔断或在熔断之前延迟，这取决于其设计的其他方面。一些保险丝旨在快速熔断，而其他保险丝则设计用于更适度的“断开”时间，甚至根据应用程序延迟动作。后者的保险丝有时被称为 slow-blow 保险丝由于其有意的延时特性。

慢熔保险丝应用的一个典型例子是电动机保护，其中浪涌 每次电机从完全停止状态启动时，电流通常高达正常工作电流的 10 倍。如果在这样的应用中使用快速熔断器，电机将永远无法启动，因为正常的浪涌电流水平会立即熔断熔断器！慢断保险丝的设计使得保险丝元件比等效的快断保险丝具有更大的质量（但不会更大的载流量），这意味着对于任何给定的数量，它都会更慢地加热（但达到相同的极限温度）当前。

在熔断器作用范围的另一端，有所谓的半导体熔断器 设计用于在过流情况下非常快速地打开。晶体管等半导体器件往往特别不能容忍过流条件，因此需要在大功率应用中提供针对过流的快速保护。

在接地的系统中，保险丝总是应该放置在负载的“热”侧。这样做的目的是在熔断器断开后负载在所有方面都完全断电。要查看熔断负载的“热”侧与“中性”侧之间的区别，请比较这两个电路：

在任何一种情况下，熔断器都成功地中断了负载的电流，但下电路无法中断负载任一侧到地面的潜在危险电压，那里可能有人站在那里。第一种电路设计更安全。

如前所述，保险丝并不是唯一使用的过流保护装置。称为断路器的类似开关的设备 通常（并且更常见）用于打开电流过大的电路，它们的流行是因为它们不会像保险丝那样在断开电路的过程中自我损坏。但是，无论如何，电路中过流保护装置的放置将遵循上面列出的相同一般准则：即“熔断”电源的一侧而不是 接地。

尽管电路中的过流保护位置可能会决定该电路在各种条件下的相对电击危险，但必须了解，此类设备从未用于防止电击。保险丝和断路器都不是设计为在人受到电击时断开；相反，它们旨在仅在潜在导体过热的情况下打开。过电流设备主要保护电路导体免受过热损坏（以及与过热导体相关的火灾危险），其次保护特定设备，如负载和发电机（一些快速熔断器旨在保护特别容易受到影响的电子设备）到电流浪涌）。由于触电或触电所需的电流水平远低于普通电力负载的正常电流水平，因此过电流状况并不表示发生了电击。还有其他设备可用于检测某些冲击条件（接地故障检测器是最受欢迎的），但这些设备严格满足这一目的，并不涉及保护导体免受过热。

评论：

• 一个保险丝 是一种细小导体，设计用于熔化并分离成两部分，以便在电流过大时断开电路。
• 一个断路器 是一种特殊设计的开关，在出现过流情况时会自动打开以中断电路电流。它们可以通过热力、磁场或称为“保护继电器”的外部设备“跳闸”（打开），具体取决于断路器的设计、尺寸和应用。
• 保险丝主要根据最大电流进行额定，但也根据在断开电路后能够安全承受的电压降来确定。
• 保险丝可以设计成在相同的最大电流水平下快速、慢速或介于两者之间的任何方式熔断。
• 在接地电源系统中安装保险丝的最佳位置是连接到负载的未接地导体路径上。这样，当保险丝熔断时，只有接地（安全）导体仍连接到负载，让周围的人更安全。

相关工作表：

• 过流保护工作表