一文了解：过流保护及器件 玻璃管保险丝及自恢复保险丝
过流保护器件的功能是当通过的电流过大时切断电路，从而避免过大的电流损坏电路。熔断器（又称保险丝）是一种最常用的过流保护器件。
熔断器可分为两类：一类是不可恢复型熔断器，这种熔断器的熔丝被大电流烧断后不会恢复，损坏后需要重新更换，电子电器中最常用的玻壳保险丝就属于该类型的熔断器；另一类是可恢复型熔断器，这种熔断器在通过大电流时温度升高，阻值急剧变大，呈开路状态，断电后温度降低，其阻值会自动恢复变小，自恢复保险丝就属于该类型的熔断器。熔断器常用符号如图1-1所示。
图1-1 熔断器常用符号
1.1 玻壳保险丝
（1）外形
玻壳保险丝是一种不可恢复型熔断器，其外形如图1-2所示。
图1-2 玻壳保险丝外形
（2）种类
玻壳保险丝有普通型和延时型两种，普通保险丝通过的电流超过额定电流时会马上烧断，而延时保险丝允许短时通过的电流超过其额定电流而不会损坏。普通保险丝和延时保险丝可从外观识别出来，如图1-3 所示，左方的保险丝内部有一根直线状的熔断器，它为普通保险丝，右方的保险丝内部有一根螺旋状的熔断丝，它为延时保险丝。延时保险丝主要用在一些开机电流很大、正常工作时电流小的电路中，彩色电视机的电源电路就使用延时保险丝，其他电器大部分使用普通保险丝。
图1-3 普通保险丝和延时保险丝
（3）选用
玻壳保险丝一般会标注额定电压值或额定电流值，例如某保险丝标注250V/2A，表示该保险丝应用在250V电压以下、电流不超过2A的电路中。在选用时，要先了解电路的电压和电流情况，再选择合适的保险丝，选择时要求所选保险丝的额定电压应高于电路可能有的最高电压、额定电流应略大于电路可能有的最大电流。
（4）好坏检测
在判别玻壳保险丝的好坏时，可先查看玻壳内部的熔断器是否断开，若断开则保险丝开路。如果要准确判断保险丝是否损坏，应使用万用表来检测，检测时万用表拨至R×1Ω挡，红、黑表笔分别接保险丝两端的金属帽，正常保险丝的阻值应为0Ω，若阻值无穷大则为内部熔丝开路。
1.2 自恢复保险丝
自恢复保险丝是一种可恢复型熔断器，它采用高分子有机聚合物在高压、高温，硫化反应的条件下，掺入导电粒子材料后，经过特殊的工艺加工而成。自恢复保险丝的外形如图1-4 所示。
图1-4 自恢复保险丝的外形
（1）工作原理
自恢复保险丝是在经特殊处理的高分子聚合树脂中掺加导电粒子材料后制成的。在正常情况下，聚合树脂与导电粒子紧密结合在一起，此时的自恢复保险丝呈低阻状态，如果流过的电流在允许范围内，其产生的热量较小，不会改变导电树脂结构。当电路发生短路或过载时，流经自恢复保险丝的电流很大，其产生的热量使聚合树脂熔化，体积迅速增大，自恢复保险丝呈高阻状态，工作电流迅速减小，从而对电路进行过流保护。当故障排除，聚合树脂重新冷却缩小，导电粒子重新紧密接触而形成导电通路，自恢复保险丝重新恢复为低阻状态，从而完成对电路的保护，由于具有自恢复功能，不需要人工更换。
自恢复保险丝是否动作与本身热量有关，如果电流使本身产生的热量大于其向外界散发的热量，其温度会不断升高，内部聚合树脂体积增大而使保险丝阻值变大，流过的电流减小，该电流用于维持聚合树脂的温度，让保险丝保持高阻状态。当故障排除后或切断电源后，通过自恢复保险丝的电流减小到维持电流以下，其内部聚合物温度下降而恢复为低阻状态。一般来说，体积大、散热条件好的自恢复保险丝动作电流更大些。
（2）主要参数
自恢复保险丝的主要参数如下。
① Ih—最大工作电流（额定电流、维持电流）。元件在25℃环境温度下保持不动作的最大工作电流。
② It—最小动作电流。元件在25℃环境温度下启动保护的最小电流。It约为Ih的1.7～3倍，一般为2。
③ Imax—最大过载电流。元件能承受的最大电流。
④ Pdmax—最大允许功耗。元件在工作状态下的允许消耗最大功率。
⑤ Umax—最大工作电压（耐压、额定电压）。元件的最大工作电压。
⑥ Umaxi—最大过载电压。元件在阻断状态下所承受的最大电压。
⑦ Rmin—最小阻值。元件在工作前的初始最小阻值。
⑧ Rmax—最大阻值。元件在工作前的初始最大阻值，自恢复保险丝的初始阻值应在Rmin～Rmax之间。
表1-1列出了RXE系列自恢复保险丝的主要参数。
表1-1 RXE系列自恢复保险丝的主要参数（20℃）
（3）型号含义
自恢复保险丝无统一的命名方法，较常用的RF/WH系列自恢复保险丝的型号含义如下：
RF/WH 60 375表示该元件为RF/WH系列自恢复保险丝，其最大工作电压为60V，最大工作电流为3.75A。
（4）选用
1）选用说明
选用保险丝的要点如下。
① 根据电路的需要，选择合适类型的保险丝（如自恢复型、贴片安装方式保险丝）。
② 在确定保险丝的额定电压时，要求保险丝额定电压应大于保险丝安装电路处可能有的最高电压。
③ 在确定保险丝的额定电流I时，可按以下式子来求：
式中，It为保护电流（动作电流）；f0为不同规范保险丝的折减率，对于ICE规范的保险丝，折减率f0=1，对于UL规范的保险丝，折减率f0=0.75；f1为不同温度下的折减率，环境温度（保险丝周围的温度）越高，保险丝工作时越容易发热，寿命就越短，保险丝在不同温度下的折减率f1值如图10-5所示，曲线A为玻壳保险丝（慢熔断丝，低分辨力）的温度折减率，曲线B为陶瓷管保险丝（快熔断保险丝和螺旋式绕制保险丝，高分辨力）的温度折减率，曲线C为自恢复保险丝的温度折减率，在室温25℃时，三种类型的保险丝的温度折减率f1均为1。
图1-5 保险丝在不同温度下的折减率f1值
2）选用举例
某电路额定电压为12V，正常工作电流为2A，保险丝长期工作在90℃，如果选用UL规范的自恢复保险丝，则保险丝的温度折减率f1为40%、规范折减率f0=0.75，那么保险丝的额定电流[插图]，故可选用RF/WH16-700型自恢复保险丝。
如果选用ICE规范的自恢复保险丝，保险丝长期工作在25℃，则要求保险丝的额定电流[插图]，那么可选用RF/WH16-200型自恢复保险丝。
（5）检测
自恢复保险丝的阻值很小，大多数在10Ω以下，通常额定电压（耐压）越高的阻值越大，额定电流（维持电流）越大的阻值越小。
由于自恢复保险丝的阻值很小，在检测时，使用万用表R×1Ω挡测量其阻值，正常阻值一般在几十欧以下，如果阻值无穷大，则保险丝开路。
如果要检测自恢复保险丝的动作电流，可按图1-6所示方式将保险丝与电源、开关连接起来，在测量时，将可调电压调到最低，万用表拨至大电流挡，让开关处于断开状态，红、黑表笔接开关两端，然后将电源电压慢慢调高，同时观察万用表指示电流值，当出现电流突然减小时，则减小前的最大电流值即为自恢复保险丝的动作电流值。可调电源也可以用多节干电池（最好为新的优质电池，以便能输出大电流）来代替，以电池逐个叠加来慢慢增高电压。
图1-6 自恢复保险丝的动作电流检测示意图
