自复保险丝在自动化仪表中的应用和选型

2018/2/18 23:02:26 人评论 次浏览 分类:电子技术  文章地址:http://jobsreadme.com/tech/620.html

自复保险丝是一种新型高分子正温度系数过流保护元件,可进行电路的短路及过载保护,与传统保险丝不同的是,自复保险丝在故障排除及电源切断后,能够自动恢复,无须更换。与传统的保险丝相比具有很多优点,昌晖仪表结合自复保险丝在工业自动化仪表控制领域和民用领域的应用案例,介绍自复保险丝优缺点、自复保险丝动作原理及自复保险丝选用方法。
 
1、传统保险丝之不足
以往电子设备,仪器仪表使用传统保险丝作过流保护,但仅能保护一次,烧断了就必须更换,而且还会出现保险丝的不正常烧断情况,如开机瞬间、拔插器件、接触不良、保险丝使用时间过长等,都会导致保险丝烧断。保险丝更换时应按规定换上同规格的,但在工业现场常发生有什么保险丝就换上什么保险丝的情况,而造成错误替换,有时因保险丝规格过大,故障产生的过电流把电子设备的元器件烧毁,引起故障扩大的事故时有发生。
 
2、自复保险丝动作原理
自复保险丝主要由特殊处理过的聚合树脂(POLYMER)及导体组成,在正常状态时POLYMER紧密地将导体束缚在结晶状的结构内,构成一个低阻抗的链锁,因为阻抗仅为几十毫欧姆,尽管有电流通过自复保险丝,但其产生的热量很小,而不会改变POLYMER的晶状结构,当异常电流发生时,导体上所产生的热量便会将POLYMER粒由结晶变为胶状,此时,被束缚在POLYMER上的导体便会分离,导致电阻迅速上升,限制了异常电流流过自复保险丝。当异常电流消除后,导体链键又重新建立,恢复成低电阻。其保护动作实质上是种能量平衡过程,当电流流过自复保险丝,由于I2R的关系会产生热量,当电流或环境温度上升时自复保险丝的电阻也会上升,但由于电流或环境温度上升不显著时,产生的热量可以散发到环境中去,而使之达到平衡;若电流或环境温度继续上升产生的热量一时难于散发出去,致使自复保险丝温度速增,此时,很小的温度变化就会造成电阻的大幅增加,电阻的增加便限制了电流,从而保护了用电设备。处于保护状态下的自复保险丝,只要施加电压,所产生的能量足够补充损失的热量,便会一直处于动作状态,当施加的电压减小或消失后,便可以自动恢复。

3、自复保险丝的应用

自复保险丝的最大工作电流有0.05-15A多种规格,有插件、表面贴装、片状多种安装方式,体积小,价格便宜,广泛应用于电子电路、工业控制系统、显示控制仪、微机及周边设备等诸多领域中。
 
自复保险丝具有动作后呈高阻抗保护状态,并且具有自锁的功能,就避免了因过流故障并未排除,但保护元件发生持续开关循环状态,而导致电路元件损坏,而当故障排除后,自复保险丝会自动恢复而不需要人工恢复或更换,几乎是一种永久性的保险丝,对维修工作而言,用自复保险丝来替换原电路的保险丝是一种最直接的应用和节约维修费用的好选择。
 
自复保险丝大多数的最高工作电压为60V,而有的产品工作电压仅为6V,这在选用中是应该注意的。目前已有LVR/LVRL型的,其最大额定电压为240/120V,电流为0.05-2A。对于TR/丁S系列产品,其标注的250V或600V电压,指的是自复保险丝中断的最大电压值,通常此类保险丝可用于电路中防雷击,用在可控硅触发电路中作保护,但其最大工作电压仍只是60V。
 
4、自复保险丝选用方法
①查出电气线路上的平均工作电流I及工作电压U;
②根据1、U值及元件安装要求,从产品样本上选择一种自复保险丝;
③根据环境温度及电流折减比例表进行计算,即:Ih=平均工作电流(I)/折减比率;
④按Ih在选定的元件规格表中,便可找到合乎要求的元件;
⑤在相应的自复保险丝动作保护时间曲线表中即可查出故障电流值产生的动作保护时间。
 
5、自复保险丝应用实例
用自复保险丝取代传统的玻璃管保险丝,在交、直流低压电路中应用时,一定要按上述介绍的选用方法进行计算和选择,否则达不到目的,甚至还会出现故障。自复保险丝的选用与传统保险丝的选用是截然不同的,对于传统玻璃管保险丝,其熔断电流多数为标准电流的一倍,如标称电流为0.5A,则其熔断电流为1A。而且由于是短路保护,因此通常都不作严格计算,选择接近或大于额定工作电流即可。而选用自复保险丝时,就不能这样选择了,必须根据工作电流、电压、环境温度及电流折减比率进行计算来选取,否则就达不到保护的目的。如电动Ⅲ型仪表的双回路配电器,最大工作电流仅有几十毫安,厂家配的保险丝为0.5A的,作为短路保护一点问题都没有,但如果用一只0.5A的自复保险丝来替换原用的0.5A保险丝就不行了,如果配电器发生短路故障,自复保险丝还未呈高阻状态,24VDC电源箱保护电路就动作了,使电源箱无输出,使整个24VDC供电系统崩溃,这是由于对自复保险丝认识不足出现的问题。
 
再就是在应用中有时不易测量工作电流,而凭经验来选取自复保险丝的规格,也遇到问题。如某电路中选用了0.65A的自复保险丝,但在作短路保护时,保护动作时间很慢,可是保护动作后,短路已消除,但自复保险丝仍处于自锁状态,而无法复原,且自复保险丝温度很高,需较长时间温度下降后才能自复,原因就是自复保险丝规格选大了,查资料才知此电路正常工作电流小于0.25A。因此,对于正常工作电流不太了解的电路,可按经验值串接一只自复保险丝,人为短路来判断选择是否合适,以此来选择规格,同时还应考虑最高环境温度。

自复保险丝正常时与保护动作后,从外观是看不出差别的,对于一些场合为便于判断、检查和发现,可在自复保险丝两端并联一只发光二极管来观察自复保险丝的状态,正常时发光二极管不亮,自复保险丝如动作则发光管发亮。 自复保险丝

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