1.溫度影響
- 電路的正常工作電流
- 例如，一個12瓦、24伏的負載，需要計算輸入功率。
- 假設效率為80%，則輸入功率為15瓦。
- 在220伏電壓下，工作電流為 0.068 安培（68毫安培）。
- 保險絲通常操作在額定值的 75% 左右操作。(根據 UL 標準，保險絲的額定電流應降為原額定值的 75%。)
因此，我們需將工作電流乘以一個係數（例如1/75% ≒ 1.35），以確保 保險絲在正常工作條件下不會熔斷。
- 0.068 A x 1.35 約等於 0.0918 安培（91.8毫安培）
- 選擇略高於計算值的標準 保險絲值
- 91.8mA 可選用 100mA 或 125mA 的保險絲
如果我們在 25°C 使用，那麼這個數值在理想條件下是合適的。
但如果電源設備在不同的環境條件下運行，例如在 45°C 或 65°C，或者在 5°C 甚至 -5°C，我們就需要根據環境溫度的變化來進行額定調整。
每當環境溫度變化 20°C 時，我們需要對電流值進行 10% 到 15% 的增減調整。
假如：
- 如果電源設備在 45°C 運行：
- 91.8 + (91.8 x 0.15) = 105.57 mA
- 因此需要額定大於 105.57 mA 的保險絲。
- 如果電源設備在 65°C 運行：
- 105.57 + (105.57 x 0.15) = 121.405 mA
- 這樣我們就需要額定大於 121.405 mA 的保險絲。
- 如果運行在 5°C：
- 91.8 - (91.8 x 0.15) = 78.03 mA
- 如果運行在 -15°C，保險絲的值會進一步變化：
- 78.03 - (78.03 x 0.15) = 39 mA
- 這樣我們就需要額定大於 39 mA 的保險絲
因此，隨著溫度變化，保險絲的計算值也會跟著變化。
從 91.8mA 開始，針對不同的溫度條件，我們都需要選擇一個高於計算值的標準保險絲：
- 65°C 時，121.405 mA → 可選擇 150 mA 保險絲
- 45°C 時，105.57 mA → 可選擇 125 mA 保險絲
- 5°C 時，78.03 mA → 可選擇 100 mA 保險絲
- -15°C 時，39 mA → 可選擇 50 mA 或 75 mA 保險絲
溫度變化會影響保險絲的選擇，每當溫度增減每改變 20°C，就需要增減 15% 的負載電流。
2.短路電流計算
選擇保險絲時，還需考慮可用的短路電流。假設發電機可提供 10A，但我們選擇的是 15A 保險絲，則保險絲可能無法正常熔斷打開，導致電路或發電機損壞。因此，需要正確計算配線、電源電流以及電路電阻和絕緣類型，以確保保險絲能夠正確運作。
保險絲反應時間 (I2t)
保險絲的關鍵參數之一是 I2t (安培平方秒，Ampere Square Time, A2S)，這表示保險絲熔化並斷開電路所需的時間。
- 正常運行時，電流流動穩定。
- 短路發生時 (t0)，保險絲開始過載。
- 熔化時間 (tm)，保險絲內部電阻導致 保險絲熔化。
- 電弧時間 (ta)， 保險絲完全熔化並打開電路。
- 清除時間 (tc = tm + ta)，從短路發生到保險絲完全斷開所需的總時間。
選擇保險絲時，必須確保它能夠在適當的時間內熔斷，以保護電路。
3.保險絲選擇過程
- 標準保險絲選擇
- 25°C 時，91.8mA。
- 65°C 時，需要 150mA 250V AC 保險絲。
- 脈衝電流計算
- 許多的應用在產品正常啟動時都會遇到其峰值inrush衝擊。若啟動時有inrush浪湧電流，則電流可能上升至 10 倍。 我們需根據應用的峰值來進行計算，最後選擇合適的保險絲 I2T 值
- 例如，150mA × 10 = 1.5A。
- 設定保險絲的熔化時間和清除時間，以確保保險絲能夠承受短暫浪湧電流
- I2t 公式 1/2 x Ipeak2 x t
- 增加保險絲壽命的降額設計
- 以 10,000 次脈衝計算，使用時間滯後保險絲 (Time-Lag, T-Type)。
- 需要降額 29%。所需的最低 I2t 為 I2t / Factor 0.00562 / 0.29 = 0.0194 A2S
- 這表示我們可以選擇65°C 時，150mA、250V AC 同時具備 0.0194 A²S 熔點的保險絲。
- 這些參數是選擇保險絲的基本參數。現在您可以進一步在保險絲規格書裡去做選擇。
若電流峰值為 1.5 A，電容充電時間為 5ms
1/2 x (1.5)2 x 0.005 = 0.00562 A2S
I2t 的熱量是保險絲熔化所需的能量。所以這是保險絲的最低熔斷值。
保險絲類型選擇
- 保險絲分為 快速熔斷 (F-Type) 和 慢速熔斷 (T-Type)
- F-Type (快速熔斷)：適用於過載保護，無延遲，適用於短路保護。
- T-Type (慢速熔斷)：適用於具有浪湧電流的設備，允許短時間內過載，例如電源變壓器。
如果電路有電容充電或電感負載，則應選擇慢速保險絲，以避免在啟動瞬間熔斷。
安裝與成本考量
- 安裝方式
- PCB 焊接型
- 可更換式保險絲座
- 面板安裝型
- 車用保險絲模塊
- 保險絲的熱管理
- 保險絲會持續發熱，應考慮散熱條件，特別是在封閉機殼內。
- 成本因素
- 低成本方案：無保險絲座，直接焊接。
- 高成本方案：使用保險絲座，方便更換。
認證與品牌選擇
- 保險絲的品牌與認證影響價格
- 高品質保險絲：通過 UL、VDE、CE 認證，價格較高。
- 普通品牌或無品牌保險絲：價格較低，但可靠性存疑。
總結
- 選擇適當的保險絲時，需考慮
- 額定電流與溫度影響
- 短路電流與熔斷時間
- 浪湧電流與保險絲類型
- 安裝方式與成本
- 保險絲的認證與品牌
請注意，以上數據僅供參考，實際選型時應根據具體應用需求進行詳細計算和選擇。
為了確保選擇的保險絲能夠在實際應用中可靠工作，建議在選型後進行實際測試，驗證其在預期工作條件下的性能。
延伸閱讀:
保險絲的參數
保險絲的脈衝係數
保險絲的溫度影響
保險絲的交流與直流應用
保險絲的計算觀念
