溫度保險絲也叫做熱熔斷體(國標GB9816.1-2013),是溫度感應回路切斷裝置。溫度保險絲能感應電器電子產品非正常運作中產生的過熱,從而切斷回路以避免火災的發生。常用于:電吹風、電熨斗、電飯鍋、電爐、變壓器、電動機、飲水機、咖啡壺等,溫度保險絲運作后無法再次使用,只在熔斷溫度下動作一次。
工作原理
裝備溫度異常升高,溫度保險絲(暖熔斷體)感觸感染環境溫度,當溫度到達易熔合金的融點時,易熔合金融化,在特別樹脂的作用下,已融化的合金敏捷收縮成球,從而堵截電流。
參數
①額定溫度:有時也稱為動作溫度或熔斷溫度,它是指在無負荷的情況下,使溫度以每分鐘1℃的速度上升至熔斷時的溫度。
②熔斷精度:是指溫度保險絲實際熔斷溫度與額定溫度的差值。
③額定電流與額定電壓:一般溫度保險絲標你的電流及電壓均有一定的余量,通常為5A和250V。
溫度保險絲是一次性使用的保護元件,它的梗用效果不僅取決于元件本身的各項性能,更重要的是如何正確選用和安裝溫度保險絲。溫度保險絲使用時一般是串接在電路中,因而選擇溫度保險絲時必須要使它的額定電流值大于電路中的使用電流,決不允許通過溫度保險絲的電流超過規定的額定電流值。在選擇溫度保險絲的額定溫度前,必須了解和實際測量需要保護的溫度與安裝溫度保險絲位置的溫度差值。除此之外,熔斷時間的長短、可否通風等對選擇溫度保險絲的額定溫度也是密切相關的。
動作溫度測試方式
1 裝備EQUIPMENT:
1) 溫度計THERMOMETER
2) 硅油池SILICON OIL BATH
3) 攪拌器STIRRER
4) 試樣SAMPLE
5) 夾具FIXTURE
6) 發光二極管LED
7) 限流電阻RESISTOR
8) 加暖器HEATER
2 測試方式:
將試樣兩引腳分離銜接在測試裝備的夾具上,通上10毫安左右的檢測電流(最大不超過100毫安),用一發光二極管唆使檢測電流的通斷。將硅油池溫度先穩固在TF-10℃(硅油池應帶有攪拌器以保證溫度平均,加暖升溫速率可節制),然后將試樣放入硅油池內,溫度計探頭應絕靠近試樣,節制硅油池溫度以每分鐘0.5-1℃的速率升溫,當發光二極管熄滅時,記下溫度計讀數,既試樣的動作溫度。
常用規格
(鉛含量不超過1000PPM,引腳為鍍錫紫銅線)
直徑(mm) | 額定電流(A) | 熔斷電流(A) | 直徑(mm) | 額定電流(A) | 熔斷電流(A) |
0.28 0.32 0.35 0.36 0.40 0.46 0.52 0.54 0.60 0.71 | 1 1.1 1.25 1.35 1.5 1.85 2 2.25 2.5 3 | 2 2.2 2.5 2.7 3 3.7 4 4.5 5 6 | 0.81 0.98 1.02 1.25 1.51 1.67 1.75 1.98 2.40 2.78 | 3.75 5 6 7.5 10 11 12.5 15 20 25 | 7.5 10 12 15 20 22 25 30 40 50 |
常見種類
溫度保險絲有多種構成方式,以下介紹比較通用的三種:
有機物型溫度保險絲
由可動觸點(sliding contact)、 彈簧(spring)、可熔體(electrically nonconductive thermalpellet)構成。在溫度保險絲啟動之前電流從左側引線流向可動觸點(sliding contact),通過金屬外殼向右側引線流動。在外部溫度達到預定溫度時有機物可熔體熔化,壓縮彈簧會變松。即彈簧膨脹,可動觸點(slidingcontact)與左側引線分離。回路被打開,可動觸點(sliding contact)與左側引線間電流被切斷。
瓷管型溫度保險絲
由軸對稱的引線(Lead)、在規定溫度下可熔化的易熔合金(fusible alloy)及為防止其熔化氧化的特殊混合物(special compound)和絕緣瓷管(ceramic insulator)構成。周圍溫度上升時特定的樹脂混合物開始液化, 當達到熔點時在樹脂混合物的幫助下(增大已熔化合金的表面張力),已熔化合金在表面張力的作用下迅速以兩端引線為中心收縮成球狀,從而永久切斷回路。
方殼型溫度保險絲
溫度保險絲兩引腳間連接著一段易熔合金絲,特殊樹脂包覆著易熔合金絲,電流可以從一根引腳流向另一根引腳,當溫度保險絲周圍溫度上升到它的動作溫度時,其易熔合金熔化并在表面張力作用下及特殊樹脂幫助作用下,收縮成球狀附在兩引腳末端。這樣,電路被永久切斷。
下列事項是為確保溫度保險絲正常操作必須遵守的事項:
i)各溫度保險絲有額定電流和電壓、熔斷溫度(Tf)、使用溫度(Th)、 最大溫度(Tm)要在規定的參數下使用。
ii)選定保險絲安裝位置時要注意不能因成品內的震動及其他配件的變位,令應力轉嫁到保險絲上。
iii)要安裝在溫度保險絲熔斷后溫度不會上升到最大使用溫度以上的地方。
iv)不能用于液體或濕度維持在95%以上的機器內。
v)溫度保險絲要安裝在只能夠感應溫度保險絲熱源的場所。構造上不可避免時要設置熱阻隔物,例如安裝于加熱器時要注意不能直接連接,以免熱線加熱到溫度保險絲上
vi)為提高溫度保險絲的電流量而并列聯接或持續通過過電流、過電壓, 則溫度保險絲的內部接點受損, 將影響其正常動作,因此在上述條件下不能使用。
雖然溫度保險絲在設計上有高可靠性,但單個溫度保險絲所能應付的異常情況畢竟是有限度的。加上人為或無法預料的不可抗力的作用下令溫度保險絲受到損傷不能正常發揮作用,則機器發生異常時將無法及時切斷回路。因此在機器過熱時、錯誤動作直接對人體有影響時、除保險絲外無回路切斷設備時、在要求高度安全性的情況下, 要使用2個以上擁有不同熔斷溫度的溫度保險絲。
薄型溫度保險絲是專門開發用于鋰離子電池過溫保護的,其工作原理同上述第二種溫度保險絲,用低熔點合金連接回路,低熔點合金周圍包裹助熔樹脂,低熔點合金與金屬導片連接,并被塑料材料所密封。當電池內部或外部產生短路或其它原因導致電池內部溫度升高至一定水平,緊貼著電芯的溫度保險絲就會快速熔斷,從而切斷電池的外部回路,防止電池爆炸,產生人生傷害事件。由于手持式電子設備需要越來越便攜,所以溫度保險絲的尺寸也就需要越小越好,越薄越好。目前最薄的溫度保險絲可做到0.65mm厚,寬度可以做到2.7mm。溫度保險絲的內阻也很小,只有8mΩ左右,待機狀態的功耗很小,可以大大增加鋰離子電池的待機時間。
它也有一定的缺點,首先它是不可恢復的,不如PTC那樣,即使出現偶然的故障導致PTC動作,一旦故障排除,電池還可以繼續工作。溫度保險絲一旦動作,整個電池就不能再工作了。當然,隨著鋰離子電池的質量越來越好,這種偶然故障出現的概率越來越小,一旦出現異常就不讓該電池可以繼續使用,卻反而變成了溫度保險絲的優點了。畢竟一塊電池的成本與人身傷害事件相比是微乎其微的。正所謂寧可錯殺,也不能放過。只要手機電池出現過一次高溫故障,誰還敢把這個潛在的炸彈放在身邊呢?第二,它不能用普通的方式焊接和加工,如PPTC,能耐受住短時間的高溫,所以可以經過回流焊爐焊接、可以直接注塑進電池里,但溫度保險絲只能采用點焊、激光焊等局部焊接的方式,以防溫度保險絲熔斷。
目前使用較多的是98℃和92℃的薄型溫度保險絲,在1℃/分的升溫速度下,98℃薄型溫度保險絲的熔斷溫度為94±3,92℃薄型溫度保險絲的熔斷溫度為89+3/-4,即85℃~92℃。目前國內已有廠家在開發更高熔斷溫度的薄型溫度保險絲。溫度保險絲可以分為:
按材質分:可以分為金屬殼,塑膠殼,氧化膜殼
按溫度可以分為:73度99度77度94度113度121度133度142度157度172度192度216度227度240度70度77度84度92度95度105度110度115度121度128度130度139度141度144度152度157度169度184度185度192度216度227度228度240度250度280度320度