一文讲清楚：熔断器的各项性能参数
由于世界各国、各地区工业发展程度不同、所以对熔断器的设计和应用存在着很大的差异。目前，国际上较认可的主要有欧洲规格、北美规格、日本规格，我国也有自己的标准规格。为便于进行熔断器性能比较，更好地设计和选用合适的熔断器，下面对熔断器主要性能及参数进行介绍。
01 额定电压UN
额定电压是指保证熔断器能够长期正常工作承受的电压，通常就是熔体断开后，熔断器所能承受的最大电压，一般应等于或大于被保护电气设备的额定电压。当熔断器在电压等于或小于熔断器额定电压的电路中工作时，对其额定的短路电流可以进行安全可靠地切断。
熔断器通过正常电流时，熔断器两端的电压降很小，远低于其额定电压，所以额定电压通常不是选择时主要的关注点，而是要关注其分断电流的指标。比如，250V/5A的熔断器可以用于125V/5A的电路中，但不可用于125V/10A的电路中。
为便于熔断器的生产和使用，熔断器的额定电压通常按系列值设计，常见的有220V、380V、415V、500V、660V、1140V及更高电压等。
02 额定电流IN
额定电流是指熔断器能够长期工作，各部件温升不超过规定值时所能承受的电流值。该参数确定的依据是熔断器各部件的材料在该电流下不明显老化。用于交流电路的熔断器以额定频率下的正弦波交流电流的有效值为计量基准，而用于直流电路的熔断器以稳定的平均电流值为计量基准。
一些用户对该参数的理解和应用把握不准，常导致一些失误。比如，有些设计人员常以为熔断器的额定电流就是熔断电流，而将需要熔断的电流值作为所选熔断器的额定电流，从而导致所选的熔断器在过电流发生时无法熔断，实现保护。又如，熔断器的额定电流与熔体的额定电流不是一回事，一个熔断器可以使用外形相同而额定工作电流不同的几个熔体。在实际中，熔断器的额定电流等级较少，熔体的额定电流等级较多，故只要熔体额定电流小于或等于熔断器的额定电流，几个不同额定电流的熔体可以使用同一个规格的熔断器。
此外，熔断器的额定电流只是其标称值，其对过电流的实际动作时间和动作速度应在查阅它的熔断特性后确定。
为便于熔断器的生产和使用，熔断器的额定电流通常按系列值设计。常见的低压熔断器系列有10A、25A、60A、100A、200A、400A、600A、1000A等。熔体的额定电流则有2A、4A、6A、8A、10A、12A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、63A、80A、100A、125A、160A、200A、250A、315A、400A、500A、630A、1000A、1250A等多个值。如果电路实际工作电流值非上述系列值，熔断器额定电流应选择最邻近的较高值。
03 环境温度
环境温度指直接环绕熔体周围的空气温度，不完全等同于室温。很多情况下，熔体周围的温度即为室温，但在不少应用场合，即使在正常电流下，熔体周围的温度也并不等于室温，这常是因为熔体安装在其他发热元器件，如电阻、变压器等附近所导致。
环境温度对熔断器的动作有直接影响。环境温度越高，熔体在工作时就越热，熔体寿命也就越短。IEC通常规定熔断器的各项技术要求都是在室温25℃条件下制定的。当环境或工作温度较高时，就需要考虑其对熔断器的额定电流的影响，通常做法是进行温度修正。图6-31所示为某公司对其熔断器给出的温度修正曲线。图中横轴为温度，纵轴为温度修正系数Tx。曲线A是慢速熔断器修正曲线、曲线B是快速熔断器修正曲线、曲线C是PTC热敏电阻的修正曲线。首先针对熔断器类型选定曲线，再根据环境温度找到其对应的纵轴修正系数Tx，然后将原选定的熔断器额定电流除以Tx，见式（1-1），就得到考虑环境温度后，应选择的熔断器额定电流值。
I′N=IN/Tx （1-1）
式中，I′N为环境温度修正后的额定电流值（A）；IN为25℃时熔断器额定电流（A）；Tx为环境温度修正系数。
04
电压降Ud/冷电阻R
熔断器的电压降是指通以直流额定电流，使熔断器达到热平衡后，熔断器两端的电压值。熔断器的冷电阻是指在小于额定电流10%条件下测得的电阻值。容易看出，熔断器的电压降Ud和冷电阻R两者可以按式（4-1）互相换算，因此列在一处。
图4-1 熔断器的温度修正曲线
Ud ≈ RIN （4-1）
式中，Ud为熔断器的电压降（V）；IN为25℃时熔断器额定电流（A）；R为熔断器冷电阻（Ω）。
通常熔断器的电压降和冷电阻都很小，不是设计和选择熔断器的主要考虑因素，但在小电压供电的应用场合，熔断器的电压降就有可能产生较大影响，在极端情况下甚至能使电源无法输出预期的电压值，这一点在应用时必须注意。
05 时间-电流特性—安秒特性曲线
时间-电流特性是熔断器最主要的电性能指标，它表明了熔断器在不同过电流条件下熔断的时间范围，也是设计和选择熔断器的一个重要依据。每一种规格熔断器的安秒特性都可以用一条连续曲线表示，不同类型的熔断器具有不同形状的安秒特性曲线，同一类型的熔断器具有相似形状的特性曲线。Littelfuse公司生产的某系列小型低压熔断器的四条安秒特性曲线，每一条曲线都代表了一个规格的熔断器的熔断特性，对应每一个过电流值都可找到它的熔断时间。
有时为便于查询或利用，可以通过选取若干过电流值及其对应的熔断时间参数列成表来反映熔断器的熔断特性。由于熔断器个体间存在一定加工精度的分散性，熔断特性也呈现一定的分散性，在表中可以用一个范围的值标出。表5-1显示了Littelfuse公司某系列小型熔断器的熔断特性。
表5-1 Littelfuse公司某系例小型熔断器熔断特性的表格形式
图5-1 Littelfuse公司某系列小型低压熔断器的安秒特性曲线
06 分断能力IF
分断能力是指熔断器在额定电压，不产生任何破坏性等规定条件下，可以安全切断的最大电流值。分断能力是熔断器最主要的安全指标，也被称为最大分断能力、短路分断能力或最大分断电流。当过载电流不超过熔断器最大分断电流时，熔断器不应出现破碎、爆炸、喷溅，以及引起周围人身或其他元器件燃烧、破坏等不安全现象。
熔断器的分断能力受熔体材质、结构的影响，也受熔断器熄弧装置、结构设计优劣的影响。高熔点材料，如银、铝、铜等金属熔体材料因汽化相对较少，分断能力强些，而铅、锡等低熔点材料因汽化相对较多，分断能力弱些。结构大、机械强度好的熔断器的分断能力也相对的会强些。额定电流越大，熔断器的分断能力越高；额定电压越高，分断能力则下降。此外，利用导热性能好、机械强度高的陶瓷做外壳，比导热性差些、易碎的玻璃做外壳的熔断器分断能力强些。有熄弧装置的熔断器，如填充石英砂、气吹熄弧等装置的熔断器分断能力也要强些。
对各种熔断器来讲，分断能力是有一定要求的。例如，IEC127标准就规定了低压小型熔断器需要达到的分断能力大小。在交流250V条件下，低分断能力的熔断器（LBC）必须通过35A或10IN的大者；高分断能力的熔断器（HBC）必须通过1500A；增强型分断能力的熔断器（MBC）必须通过150A。通常，当被保护负载直接连接到电网上时，在被保护负载的输入电源线上应使用高分段能力的熔断器。在大部分二次电路中，特别是电压低于电网或供电电源电压时，选用低分断能力熔断器就足够了。
熔断器的分断能力和安秒特性是其最重要的两个参数，都体现了过电流保护对熔断器的要求。其中，安秒特性主要是为过载保护而应用的，具有反时限特性，主要受最小熔化电流影响；分断能力主要是为短路保护而应用的，反映瞬时限流特性，主要受燃弧时间和限流作用的影响。
07 熔化热能值I2t
对被保护设备来讲，除负载本身的工作直流或工频交流电流外，还存在其他形式的电流，如电源线上的雷击浪涌电流、ESD电流以及被保护设备内部容性、感性储能元器件的开关操作而形成的暂态电流，这些持续时间很短（常不大于10ms）的冲击电流，有时也会流过熔断器，如熔断器选择不当，则有可能会造成熔断器误熔断。又如，当负载电流为脉冲形式的电流，即非直流或工频交流波形，此时熔断器额定电流的选择需要进行修正。针对上述过电流波形，熔断器的熔化热能值I2t就成为一个重要的参考指标。
实际上，熔断器的熔化热能值I2t是熔断器国际标准和我国国家标准规定的制造商应提供的熔断器的一个参数，有时也叫做熔断器的焦耳积分值或清除I2t。该参数是指熔断器在彻底断开过程中吸收的全部热能。按照熔体开断的物理过程，由熔体熔化期间吸收的热能和电弧形成与熄灭期间吸收的热能两部分构成，即
熔化热能值I2t = 熔化电流I2t + 电弧I2t （7-1）
熔化电流I2t是指熔体从短路电流开始到熔化，电弧开始瞬间前的时间内的焦耳热量积分值，IEC标准将该参数称为预电弧I2t。熔断器的熔化电流I2t只与熔体的材料和几何尺寸有关，有
熔化电流 I2t = ∫I2dt = AK （7-2）
式中，A为熔体最小狭颈处的截面积；K为熔体材料的物理特性，为常数。
电弧I2t是指短路电流在电弧开始瞬间到电弧最终熄灭的时间内的焦耳热量积分值。它与开断时的相角、供电电源电压、短路电流大小、熔体的几何尺寸、熄弧措施等有关。对低压熔断器来说，电弧时间很短，电弧I2t可忽略。
熔化热能值I2t有利于设计、选择以及校核熔断器对负载瞬时过电流、脉冲过电流的保护能力。由于上述参数理论计算较为复杂，通常由实际测量得到。表8-1为Littelfuse公司生产的某系列小型熔断器包括熔化热能值I2t在内的参数表。
08 耐久性—寿命
通过合理选用熔体、外壳的材料、温升结构设计以及老化设计，熔断器的寿命可以很长，在无故障的情况下几乎可以与设备的寿命同步。对于实际熔断器产品，其寿命最终需要试验来确定。
表8-1 Littelfuse公司某系列小型熔断器包括熔化热能值I2t在内的参数表
