熔断器的工作机理

　　理解熔断器的工作机理，是正确进行熔断器匹配设计的前提。要充分理解保险丝的工作机理，只需要弄懂两个问题：1是电路中为什么要加保险丝，2是保险丝是如何保护电路的。

　　电路中为什么要加保险丝?

　　如果线路中没有加保险丝，那么一旦电路过载，或者短路发生时，回路中的电流必然增加，这样当流经导线的电流大小超过导线的承载电流时，导线过载发热，融化导线绝缘层与铜丝，甚至发生自燃，引发安全事故(烧车)。导线的自然现象见下图：

　　图：导线自燃现象

　　弄清了导线自燃产生的原因和后果后，那么就要问了，怎么去避免导线自燃这个问题?

　　保险丝就是在这样一个情形下产生的，为了避免导线自燃，我们希望有一个元器件能够在导线燃烧之前，监测到回路中的过电流，短路电流，并能够迅速作出反应，能够迅速对回路进行中断(保险丝熔断)，从而达到保护导线的目的。

　　这样的一个在电路中保护导线的元器件，就是我们说的保险丝，或者叫熔断器。保险丝是一种热能响应装置，它是为了保护线束而有意设计和制造成线路中最弱的一部分，它是对导线进行保护的电气元件。值得一提的是，在电路中，保险丝只能保护保险丝之后的导线，故保险尽量设置在靠近电源的位置，如下图所示。倘若距离太远的话，需要考虑设置上一级保险。

　　图：保险丝的回路保护范围

　　保险丝是如何保护电路的，保险丝的工作机理是什么?

　　理解了电路中为什么要加保险丝，实际上已经对保险丝的工作机理有了一个比较清晰的认识。弄明白保险丝的主要作用及工作机理对于熔断器的匹配设计很重要。

　　保险丝的工作机理是，在电路短路时，在导线冒烟着火时能够及时的熔断，以便对电路进行切断，防止电线燃烧，引起整车自燃。

　　保险丝的具体工作原理如下：

　　保险丝具有一定电阻，在流过电流时导体会发热，随着时间增加发热量增加，电流与电阻也增加了产热速度，保险丝的构造与其安装确定了散热速度。

　　若：产热速度<散热速度，保险丝是不会熔断的;

　　若：产热速度=散热速度，在相当长时间内也不会熔断;

　　若：产热速度>散热速度，热量聚集，当温升达到保险丝的熔点以上保险丝就发生了熔断。

　　这就是保险丝的工作原理。

　　在电路设计中，保险丝被串在电路电源侧，当负载过电流、器件或导线短路，电流产生的热量在保险丝截面积较小的部分达到熔点而熔断，保护了该回路的导线，下图就是保险丝的熔断过程示意图。

　　图：保险丝的工作机理说明

　　关于保险丝和导线匹配的作用机理，我线束工程师之家网上还写了一篇文章，感兴趣的可以看下(保险丝与导线的匹配设计)。

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