导图社区 24课、保险管原理,选择和应用
保险丝的使用方法,防雷保险丝和常规保险丝的区别
编辑于2021-11-26 14:53:5024、保险管原理,选择和应用
概述
熔丝管俗称保险管,其安装在电路中,是保证电路安全运行的电器元件,正常情况下保险管在开关电源中起到连接输入电路的作用
一旦发生过载或短路故障,通过保险管的电流超过熔断电流,熔丝就被熔断,将输入电路切断,从而起到过电流保护的作用。
一般都是用在电源接口,安规的作用,但是,电源接口在 EMC 里面,必须要做浪涌雷击实验,所以,保险管也面临着浪涌冲击!
疑问
1、如果电源只需要防雷保护,但气体放电管、压敏电阻存在安全隐患(GDT容易续流,MOV又容易老化),此时如何解决?是否可以使用保险管?保险管怎么选?就是说针对 GDT和MOV 问题,能否使用保险管避免电路短路!
2、电源电路需要采用保险管进行过流和短路保护,同时也需要进行防雷保护,此时保险管应该怎么选? 这个问题就是既要考虑防雷,还要考虑电路过流,这个时候保险管要怎么选?
方案
压敏电阻进行线线防护,主电源线串联保险管。 电路中防护电路与主回路共用一个保险管,当防护电路短路失效时主回路供电会同时断开;此时负载掉电,需要重新更换保险管开启电路。
压敏电阻和保险管串联,并联在线线间防雷。 电路中防护电路使用一个保险,当防护电路失效时防护电路的保险断开,主回路仍然能正常工作,但此时端口再次出现过电压时,可能会因为失去防护而导致内部电路损坏。
这两种方式,都可以避免压敏电阻防雷时,由于其老化引起的短路风险,此时,保险管将被熔断而断开电路,避免起火等!
这种线-线和线-地都增加了保险管,提高了电路的可靠性!
电路要防雷,也要防过流和短路,那么,优化设计方案见下:
应用了两个保险管,一个防雷支路的保险管,另外一个防雷支路后面主回路上的保险管。 这个方案的好处是保险和压敏串联,再并联在线线之间,可以进行防雷,也可以避免MOV老化失效,但是,对电路过流和短路没有用处!
1、主回路的保险丝不能放在防浪涌电路之前,因为会在前面需要承受雷击能量 2、按过流的要求选择保险管通流容量即可,不需要选择慢断的保险管
防雷里面,这个保险管的选型,和它的物理尺寸,额定电压,额定电流,都没有关系,防雷中不关注这些 1、首先,防雷里面,尽量选择陶瓷保险管,玻璃的爆炸后玻璃乱飞乱溅 2、推荐选择慢熔保险管,不是快熔 因为浪涌电流或者冲击电流,它的电流峰值很高,但是它的出现时间很短,普通的保险管承受不了这种电流! 但如果换成大规格的电流保险管,当电路中出现过载电流时又无法起到保护作用,选择慢熔断保险管能承受瞬间脉冲电流,从而保证设备的正常运作。
总结下,公称熔化热能(I2T),其表征保险管承受瞬态干扰(短时大电流的脉冲)的能力,值越大保险管抗瞬态干扰能力就越强。
问答
问:普通保险管就是快断的吗? 答:防过流过载肯定需要快速断开,越快越好。
问:防雷角度为什么要求它响应慢? 答:雷击就是个脉冲,不希望一下下就断开了,他只是用来压敏老化时切断电路的。
防雷保险管和通流量的关系
测试方法
直接拿保险管,加在浪涌发生器两端实验,这是测试图! 实验时依次增加雷击浪涌电压,直到保险丝熔断为止,测试过程中记录每一次雷击的电压、峰值电流及保险管状态。 使用样品为XX 公司五种型号保险管,分别为SST1、SST2、SST5、SMP500、SMP1.25,每种型号试验4个样品以检验结果一致性
测试结果
五个样品,性能参数以及能承受的浪涌峰值电流,从试验数据,先来看不同额定电流的保险管能承受的浪涌峰值电流 从表里面可以看出来,保险管承受浪涌峰值电流的能力和保险管自身额定电流无关 比如,SST2,额定电流2A,承受浪涌峰值电流 580A,而 SMP1.25,额定电流1.25A,承受峰值电流830A 实验数据的公称融化热能,可以看到,保险管工程熔化热能越大,能承受的浪涌峰值电流越大!
总结
1、保险管抗雷击浪涌的能力与其额定电流的大小没有直接关系
2、保险管的抗雷击浪涌的能力取决于它的公称熔化热能的大小,保险管的公称熔化热能越大,其能够承受的雷击电流就越大。
融化热能计算
安规标准给出的,保险管在不同的浪涌波形情况下,其公称熔化热能的计算方式!从图里面可以看出来,测试时,施加的波形不一样,公称熔化热能计算方法不同!
EMC 标准,规定的浪涌电压波波形图,那么从这个图来看,其波形,非常接近三角波 所以,我们一般计算雷击浪涌电路中保险管的公称融化热能,都近似采用三角波的计算方式。
8/20us短路电流波
选型步骤
1、确定电路的拓扑;保险管和防雷器件电路中如何连接,之间的互联关系
2、确定测试的波形;保险管承受的脉冲波形,比如1.2/50uS、8/20us、10/700us等等,波形不同,后面计算的I^2T肯定不同
3、要确定电路中瞬态峰值电流,以及其持续时间;在 I2T计算中,其和瞬态峰值电流、以及持续时间都有关系
4、计算公称熔化热能I2T
防雷等级要求越高,保险管的公称熔化热就要越大
案例
现象
老客户,在北京医疗所做实验,一打浪涌产品自动关机,重新上电也没用,实验不通过! 浪涌测试等级是线-线±1kV/2Ω、线-地±2kV/12Ω 确认浪涌损坏的是保险管,其他电路不受影响。
分析
这个问题,如果大家对保险管防雷应用熟悉的话,想都不用想,肯定是保险管没有考虑防雷,导致浪涌损坏!
保险管用在电路中,当电路发生过载或短路故障,通过熔丝的电流超过熔断电流,熔丝就被熔断,从而将输入电路切断,起到过电流保护的作用。
但是,对于需要做浪涌实验的产品,保险管应用在防护电路之前,需要承受瞬态浪涌脉冲电流,此时,需要重点关注工程融化热能,即I2t!
这个是产品自带的保险管,有额定电压、额定电流,以及尺寸,但是,没有I2T,那么,下面我们就来整改
8/20us短路电流波 产品浪涌线-线实验电压1kV,发生器内阻为2Ω,此时短路电流为,1kV÷2ohm=500A。前面我们讲过,浪涌组合波可以近似使用三角波来计算保险管的公称熔化热能I2T: 公称熔化热能=(1/3)I2T; T近似为30us; 公称熔化热能≥(1/3)I2T=(1/3)*500*500*30*10-6=2.5; 一般,防护电路里要考虑最少30%以上的降额,所以,直接乘以2,那么需要的公称熔化热能大约为5。
结果
额定电流还是1A,此时选择的公称熔化热能是6.557
这是新选择的保险管的公称熔化热能曲线 熔化热能大于6的,因此满足浪涌实验要求 这就是防雷中保险管的应用,此时需要考虑的一个非常重要的参数,I2T
浪涌发生器
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