一文講清楚：熔斷器的各項性能參數(shù)
由于世界各國、各地區(qū)工業(yè)發(fā)展程度不同、所以對熔斷器的設計和應用存在著很大的差異。目前，國際上較認可的主要有歐洲規(guī)格、北美規(guī)格、日本規(guī)格，我國也有自己的標準規(guī)格。為便于進行熔斷器性能比較，更好地設計和選用合適的熔斷器，下面對熔斷器主要性能及參數(shù)進行介紹。
01 額定電壓UN
額定電壓是指保證熔斷器能夠長期正常工作承受的電壓，通常就是熔體斷開后，熔斷器所能承受的最大電壓，一般應等于或大于被保護電氣設備的額定電壓。當熔斷器在電壓等于或小于熔斷器額定電壓的電路中工作時，對其額定的短路電流可以進行安全可靠地切斷。
熔斷器通過正常電流時，熔斷器兩端的電壓降很小，遠低于其額定電壓，所以額定電壓通常不是選擇時主要的關注點，而是要關注其分斷電流的指標。比如，250V/5A的熔斷器可以用于125V/5A的電路中，但不可用于125V/10A的電路中。
為便于熔斷器的生產和使用，熔斷器的額定電壓通常按系列值設計，常見的有220V、380V、415V、500V、660V、1140V及更高電壓等。
02 額定電流IN
額定電流是指熔斷器能夠長期工作，各部件溫升不超過規(guī)定值時所能承受的電流值。該參數(shù)確定的依據(jù)是熔斷器各部件的材料在該電流下不明顯老化。用于交流電路的熔斷器以額定頻率下的正弦波交流電流的有效值為計量基準，而用于直流電路的熔斷器以穩(wěn)定的平均電流值為計量基準。
一些用戶對該參數(shù)的理解和應用把握不準，常導致一些失誤。比如，有些設計人員常以為熔斷器的額定電流就是熔斷電流，而將需要熔斷的電流值作為所選熔斷器的額定電流，從而導致所選的熔斷器在過電流發(fā)生時無法熔斷，實現(xiàn)保護。又如，熔斷器的額定電流與熔體的額定電流不是一回事，一個熔斷器可以使用外形相同而額定工作電流不同的幾個熔體。在實際中，熔斷器的額定電流等級較少，熔體的額定電流等級較多，故只要熔體額定電流小于或等于熔斷器的額定電流，幾個不同額定電流的熔體可以使用同一個規(guī)格的熔斷器。
此外，熔斷器的額定電流只是其標稱值，其對過電流的實際動作時間和動作速度應在查閱它的熔斷特性后確定。
為便于熔斷器的生產和使用，熔斷器的額定電流通常按系列值設計。常見的低壓熔斷器系列有10A、25A、60A、100A、200A、400A、600A、1000A等。熔體的額定電流則有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等多個值。如果電路實際工作電流值非上述系列值，熔斷器額定電流應選擇最鄰近的較高值。
03 環(huán)境溫度
環(huán)境溫度指直接環(huán)繞熔體周圍的空氣溫度，不完全等同于室溫。很多情況下，熔體周圍的溫度即為室溫，但在不少應用場合，即使在正常電流下，熔體周圍的溫度也并不等于室溫，這常是因為熔體安裝在其他發(fā)熱元器件，如電阻、變壓器等附近所導致。
環(huán)境溫度對熔斷器的動作有直接影響。環(huán)境溫度越高，熔體在工作時就越熱，熔體壽命也就越短。IEC通常規(guī)定熔斷器的各項技術要求都是在室溫25℃條件下制定的。當環(huán)境或工作溫度較高時，就需要考慮其對熔斷器的額定電流的影響，通常做法是進行溫度修正。圖6-31所示為某公司對其熔斷器給出的溫度修正曲線。圖中橫軸為溫度，縱軸為溫度修正系數(shù)Tx。曲線A是慢速熔斷器修正曲線、曲線B是快速熔斷器修正曲線、曲線C是PTC熱敏電阻的修正曲線。首先針對熔斷器類型選定曲線，再根據(jù)環(huán)境溫度找到其對應的縱軸修正系數(shù)Tx，然后將原選定的熔斷器額定電流除以Tx，見式（1-1），就得到考慮環(huán)境溫度后，應選擇的熔斷器額定電流值。
I′N=IN/Tx （1-1）
式中，I′N為環(huán)境溫度修正后的額定電流值（A）；IN為25℃時熔斷器額定電流（A）；Tx為環(huán)境溫度修正系數(shù)。
04
電壓降Ud/冷電阻R
熔斷器的電壓降是指通以直流額定電流，使熔斷器達到熱平衡后，熔斷器兩端的電壓值。熔斷器的冷電阻是指在小于額定電流10%條件下測得的電阻值。容易看出，熔斷器的電壓降Ud和冷電阻R兩者可以按式（4-1）互相換算，因此列在一處。
圖4-1 熔斷器的溫度修正曲線
Ud ≈ RIN （4-1）
式中，Ud為熔斷器的電壓降（V）；IN為25℃時熔斷器額定電流（A）；R為熔斷器冷電阻（Ω）。
通常熔斷器的電壓降和冷電阻都很小，不是設計和選擇熔斷器的主要考慮因素，但在小電壓供電的應用場合，熔斷器的電壓降就有可能產生較大影響，在極端情況下甚至能使電源無法輸出預期的電壓值，這一點在應用時必須注意。
05 時間-電流特性—安秒特性曲線
時間-電流特性是熔斷器最主要的電性能指標，它表明了熔斷器在不同過電流條件下熔斷的時間范圍，也是設計和選擇熔斷器的一個重要依據(jù)。每一種規(guī)格熔斷器的安秒特性都可以用一條連續(xù)曲線表示，不同類型的熔斷器具有不同形狀的安秒特性曲線，同一類型的熔斷器具有相似形狀的特性曲線。Littelfuse公司生產的某系列小型低壓熔斷器的四條安秒特性曲線，每一條曲線都代表了一個規(guī)格的熔斷器的熔斷特性，對應每一個過電流值都可找到它的熔斷時間。
有時為便于查詢或利用，可以通過選取若干過電流值及其對應的熔斷時間參數(shù)列成表來反映熔斷器的熔斷特性。由于熔斷器個體間存在一定加工精度的分散性，熔斷特性也呈現(xiàn)一定的分散性，在表中可以用一個范圍的值標出。表5-1顯示了Littelfuse公司某系列小型熔斷器的熔斷特性。
表5-1 Littelfuse公司某系例小型熔斷器熔斷特性的表格形式
圖5-1 Littelfuse公司某系列小型低壓熔斷器的安秒特性曲線
06 分斷能力IF
分斷能力是指熔斷器在額定電壓，不產生任何破壞性等規(guī)定條件下，可以安全切斷的最大電流值。分斷能力是熔斷器最主要的安全指標，也被稱為最大分斷能力、短路分斷能力或最大分斷電流。當過載電流不超過熔斷器最大分斷電流時，熔斷器不應出現(xiàn)破碎、爆炸、噴濺，以及引起周圍人身或其他元器件燃燒、破壞等不安全現(xiàn)象。
熔斷器的分斷能力受熔體材質、結構的影響，也受熔斷器熄弧裝置、結構設計優(yōu)劣的影響。高熔點材料，如銀、鋁、銅等金屬熔體材料因汽化相對較少，分斷能力強些，而鉛、錫等低熔點材料因汽化相對較多，分斷能力弱些。結構大、機械強度好的熔斷器的分斷能力也相對的會強些。額定電流越大，熔斷器的分斷能力越高；額定電壓越高，分斷能力則下降。此外，利用導熱性能好、機械強度高的陶瓷做外殼，比導熱性差些、易碎的玻璃做外殼的熔斷器分斷能力強些。有熄弧裝置的熔斷器，如填充石英砂、氣吹熄弧等裝置的熔斷器分斷能力也要強些。
對各種熔斷器來講，分斷能力是有一定要求的。例如，IEC127標準就規(guī)定了低壓小型熔斷器需要達到的分斷能力大小。在交流250V條件下，低分斷能力的熔斷器（LBC）必須通過35A或10IN的大者；高分斷能力的熔斷器（HBC）必須通過1500A；增強型分斷能力的熔斷器（MBC）必須通過150A。通常，當被保護負載直接連接到電網(wǎng)上時，在被保護負載的輸入電源線上應使用高分段能力的熔斷器。在大部分二次電路中，特別是電壓低于電網(wǎng)或供電電源電壓時，選用低分斷能力熔斷器就足夠了。
熔斷器的分斷能力和安秒特性是其最重要的兩個參數(shù)，都體現(xiàn)了過電流保護對熔斷器的要求。其中，安秒特性主要是為過載保護而應用的，具有反時限特性，主要受最小熔化電流影響；分斷能力主要是為短路保護而應用的，反映瞬時限流特性，主要受燃弧時間和限流作用的影響。
07 熔化熱能值I2t
對被保護設備來講，除負載本身的工作直流或工頻交流電流外，還存在其他形式的電流，如電源線上的雷擊浪涌電流、ESD電流以及被保護設備內部容性、感性儲能元器件的開關操作而形成的暫態(tài)電流，這些持續(xù)時間很短（常不大于10ms）的沖擊電流，有時也會流過熔斷器，如熔斷器選擇不當，則有可能會造成熔斷器誤熔斷。又如，當負載電流為脈沖形式的電流，即非直流或工頻交流波形，此時熔斷器額定電流的選擇需要進行修正。針對上述過電流波形，熔斷器的熔化熱能值I2t就成為一個重要的參考指標。
實際上，熔斷器的熔化熱能值I2t是熔斷器國際標準和我國國家標準規(guī)定的制造商應提供的熔斷器的一個參數(shù)，有時也叫做熔斷器的焦耳積分值或清除I2t。該參數(shù)是指熔斷器在徹底斷開過程中吸收的全部熱能。按照熔體開斷的物理過程，由熔體熔化期間吸收的熱能和電弧形成與熄滅期間吸收的熱能兩部分構成，即
熔化熱能值I2t = 熔化電流I2t + 電弧I2t （7-1）
熔化電流I2t是指熔體從短路電流開始到熔化，電弧開始瞬間前的時間內的焦耳熱量積分值，IEC標準將該參數(shù)稱為預電弧I2t。熔斷器的熔化電流I2t只與熔體的材料和幾何尺寸有關，有
熔化電流 I2t = ∫I2dt = AK （7-2）
式中，A為熔體最小狹頸處的截面積；K為熔體材料的物理特性，為常數(shù)。
電弧I2t是指短路電流在電弧開始瞬間到電弧最終熄滅的時間內的焦耳熱量積分值。它與開斷時的相角、供電電源電壓、短路電流大小、熔體的幾何尺寸、熄弧措施等有關。對低壓熔斷器來說，電弧時間很短，電弧I2t可忽略。
熔化熱能值I2t有利于設計、選擇以及校核熔斷器對負載瞬時過電流、脈沖過電流的保護能力。由于上述參數(shù)理論計算較為復雜，通常由實際測量得到。表8-1為Littelfuse公司生產的某系列小型熔斷器包括熔化熱能值I2t在內的參數(shù)表。
08 耐久性—壽命
通過合理選用熔體、外殼的材料、溫升結構設計以及老化設計，熔斷器的壽命可以很長，在無故障的情況下幾乎可以與設備的壽命同步。對于實際熔斷器產品，其壽命最終需要試驗來確定。
表8-1 Littelfuse公司某系列小型熔斷器包括熔化熱能值I2t在內的參數(shù)表
