为什么我的保险丝在3年以上没有问题后熔断了？

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几年来，我已经将螺线管连接到PLC（Rockewell Automation 1769-OB16）的24VDC输出。

为了保护PLC输出卡，在PLC和螺线管之间安装了一个快速动作的500mA保险丝。保险丝已经工作很长时间了。

最近，这个保险丝烧了。线路没有任何变化，电磁阀没有异常或过度使用，也没有异常。它只是吹了。我用相同的保险丝替换了保险丝，螺线管的工作原理与保险丝烧断之前一样。

我测量了电流以试图找出原因，并发现螺线管实际上在拉动530mA电流。我让螺线管继续拉了20分钟以上，保险丝保持住。

为什么即使负载拉力超过保险丝的额定值，保险丝也不会熔断？为何它会在3年多后，而不是更早的时候立即吹响？

solenoid fuses solenoid-valve

— CaptJak
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环境温度有影响；如果温度升高，则保险丝烧断的可能性会有所增加。

— Daniel Griscom

谢谢，我本来就知道这个事实，幸运的是保险丝在65-70（F）的房间里，并一直保持这种状态。

— CaptJak

相反，@ DanielGriscom，机械零件通常在寒冷时会变硬。根据螺线管的驱动方式以及是否有降低保持电压的反馈，它可能会比正常运行更长的时间。好的，在这种特定情况下听起来并不像，但这可以通过将螺线管连接到螺线管上来实现。

— 克里斯·H

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超过标称电流会导致过早老化。即使新的保险丝在20分钟之内没有烧断，也不会持续到预期的时间。

— 德米特里·格里戈里耶夫

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不要将保险丝视为限流器。可以将其视为灾难性的故障保护。这样做是为了防止电涌和短时间的故障变成火灾，而不是保护稍微过载的电源。

— 路人

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保险丝的额定值是它会无限期传输而不会烧断的电流量。为了保证这一点，大多数保险丝要等到电流升至额定值的2倍或更高时才会熔断。实际上，如果您查看保险丝的数据表，通常会有一个图表将熔断时间与过载（过载）百分比相关联。大多数这样的图表上升到无限的时间来打击接近200％的负载。

如果您将保险丝的额定电流放置在1倍至2倍之间，则处于灰色区域，该区域可能会或可能不会烧断，或者随着时间的推移它会变弱，最终导致下吹门槛。

螺线管还有其他一些特定的问题也可能导致这种故障。简而言之，您可以将螺线管视为电感器，其直流电阻会限制其稳态电流。但是，当柱塞实际移动时，电感会发生变化，这在每次操作时都会产生额外的电涌。如果机械负载中的某些因素导致操作比正常情况下要慢一些，则这种浪涌将持续更长时间，并可能烧断保险丝。

这就是为什么慢熔保险丝通常用于具有启动浪涌的负载的原因。这也是为什么应使用额定值可处理电涌的PLC输出的原因。

— 戴夫·特威德
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谢谢。我拥有的PLC能够处理浪涌（恒定1A浪涌，每10 ms高达2A浪涌），但我不是设计系统的人。是否建议将慢熔型500mA保险丝替换为快熔型500mA保险丝？还是应该用更高额定值的快速熔断器来代替它？

— CaptJak

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我倾向于使用1A的保险丝，它非常适合PLC输出的额定值。

— 戴夫·特威德

@DaveTweed，但您要注意，一个1 A的保险丝可以无限期地承载高达2 A的电流，这将超出PLC的1 A max / 2 A浪涌额定值，是吗？

— nekomatic '16

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@nekomatic：否。正如我所说，介于1x和2x之间的范围是一个灰色区域，为制造商保护了测试误差的余量和生产公差。无限时间的唯一保证是实际等级。

— 戴夫·特威德

@DaveTweed是“无限”，而不是“无限”。我认为这与“灰色区域”大致相同。在我看来，1 A的保险丝可能会使PLC输出过载一段时间。

— nekomatic

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保险丝设计

查看此数据表，了解ESKA的5x20mm快速熔断器，您会在底部找到一个表，该表具有“赛前时间限制”。对于500mA保险丝，它指出：

 2.1*500mA  =1050mA:         30min
 2.75*500mA =1375mA:     50ms-2s
 4*500mA    =2000mA:     10-300ms
10*500mA    =5000mA:         20ms

因此，完全在（该保险丝的）规格范围内，它在20分钟内不会在530mA电流下熔断。

恒定条件下的保险丝老化

另一方面，奇怪的是保险丝DID烧断了。我们曾经看到相同的怪异行为并进行了测试。我们有四个串联的1A保险丝，每个都有一个并联的二极管。将其连接到1A的恒定电流源，并监控每个保险丝上的电压降。只要保险丝正常，电压降就远低于0.7V，所有电流都流过保险丝。大约0.7V的电压降表示保险丝熔断：

原理图

^{模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

我们将其中五台装有不同制造商和批次的保险丝的设备放入恒温为85°C的烤箱中，以增加一些压力，并得到了非常有趣的结果：

正如缓慢增加的压降所示，所有熔断器立即开始“老化”。

装置1的压降分布较大，第一个保险丝在第10天开始增加压降，并在15天后引爆（！）
第3组与同一制造商的批次不同。花费了更长的时间，但是结果是一样的。
第4组以高电压降开始，但似乎稳定在某处。
第2组从低落开始，并且斜率在〜25-30天开始增加
Set 5具有出色的小电压降和很小的零件扩展，但即使在此处，斜率在第30天左右也开始非常缓慢地增加。此保险丝的价格是Set 1和3的价格的3倍...

（我有较长的数据，但需要搜索）

这也是保险丝的图片：

从左到右：

新的和未使用的
在我们经常爆裂保险丝的一种设备中使用一段时间后，已经出现了轻微的黄色调。
保险丝仍在工作，可见大量黑色氧化
保险丝烧断了，好像吹起来比较快。
另一个保险丝烧断了。似乎需要looooooooong才能开始播放。

通过切换负载使保险丝老化

保险丝变热并在电流流动时膨胀。在高温下，可能会发生氧化，从而在机械上削弱电线，也可能在电气上削弱电线。打开/关闭负载意味着每次都会弯曲电线。即使电流从未超过阈值，这种应力也可能在某些时候导致保险丝烧断。

电路设计不良

当然，当您在写螺线管时，保险丝上可能会有短而大的脉冲，这些脉冲也会随着时间的流逝而损坏。

建议

通常首先没有保险丝来保护设备，而是为了保护电源或避免进一步的损坏，例如起火。

制造商说，最好使用额定值为最大保险丝1.5-2倍的保险丝。额定电流，尽管额定值过高的保险丝在应有的时候可能不会熔断。

但是，仍然会发生老化，并且保险丝会不定期地（无外部原因）熔断。

— 斯伯
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说得通。保险丝的数据表确实显示，在额定值的150％时，保险丝可以运行30-60分钟。存放保险丝的房间的温度保持在66 F左右，因此，我将随着年龄的增长以及电磁阀操作的性质而定。图形和插图非常有用。

— CaptJak

您认为使用85°C会加速老化多少？是每10°C 2的公因子（大约50倍）吗？

— 彼得·莫滕森

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这是一个非常好的答案。我有一辆汽车（Saab）在10年后就死了。点火电路保险丝出现变形并打开，但状态良好。保险丝元件看起来不错，尽管有点拉长，但在最微弱的触摸下却被灰尘弄碎了。从A / C电路中拔出保险丝（当时是冬天），然后继续工作。

— WhatRoughBeast

@PeterMortensen可能不是。它完全取决于反应的活化能。该经验法则是基于接近室温的可观反应速率，但是室温下熔丝的降解速率几乎可以忽略不计。如果导致老化的过程是已知的，则可以使用其活化能来获得准确的（按比例）温度依赖性。

— Oleksandr R.

1

@ Rev1.0实际上，该测试运行了至少100天，我只是找不到数据...我在大学里进行了测试，烤箱是免费的，我们只是让它运行。实际上，该项目确实更大，并且保险丝在无法运行几个月的设备中失效。虽然我们仅用1.6A的电流代替了1A的电流，但这种测量对我们来说还是很有趣的。

— sweber

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我已经看到保险丝的熔断曲线随时间对电流的变化，并且这些曲线不会达到“无限大”。图上不存在无穷大。取而代之的是，在电流略微接近或低于标称值的情况下，时间将花费大量时间，例如1000到10,000。而且，如果电流并非始终“导通”（可能在您的情况下），则3年是合理的“漫长”熔化时间。

另一种看待这种情况的方法是：保险丝就像灯泡，旧的保险丝带有热丝。尽管很热，但融化仍需要惊人的1000小时。即使在欠压下燃烧得更低，它也不会“永远”点亮。

为了支持我的观点，这是在Google上找到的任意保险丝时间图。它显示了5年来从0.01 s到1000 s的对数刻度上的漂亮直线。从1000秒到3年又是5年。

还有另一个说法：服务25年后，我看到保险丝烧断了。有一次，大约在2010年左右，我在伊朗更换了一个熔断的家用主保险丝，却发现了革命（1979年）之前的一枚硬币！（我没有弥补）没有明显的过载或短路事件。

— 罗兰
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谢谢。首先，我很确定所有参与此线程的人都知道它实际上并不是“永远的”，而只是“无限期地/很长时间”的象征。其次，您有什么要备份的答案吗？测试？信息来源？我认为3年不是一个合理的时间，特别是考虑到我有数百个（字面意义上的）旧保险丝没有烧断。

— CaptJak

@CaptJak我在回答中添加了一些具体数据。关于您的保险丝：这些保险丝是否始终都在额定值附近承载恒定电流？如果没有，您将在示例图中看到，在较轻（平均）的电流负载下，熔化时间将大大增加。

— 罗兰

不同。一些保险丝（如被炸掉的保险丝）仅能瞬间传送电流，而其他的则是恒定的。有些带有的负载小于额定值（250mA），有些带有的额定值或稍高些。

— CaptJak

我毫不怀疑他们最终会死。但是三年似乎还为时过早，特别是考虑到它是众多保险丝中的唯一保险丝。

— CaptJak

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常见的误解是保险丝应该在其额定电流下立即熔化（“熔断”）。

保险丝用于在电流过大的情况下保护您的配线免于引起火灾，和/或在绝缘故障的情况下用于防止触电。保险丝可能与接地一起工作，如果轻微的隔离故障，会导致高短路电流。在最佳情况下，由于高短路电流，保险丝将很快熔断。

在电流仅略高于设计值的情况下，很难对保险丝进行评级以防止布线过热。这就是电气工程师需要那些复杂的保险丝图的原因。

查看这些图（例如，查看我的其他答案），您会发现额定电流为100 A的保险丝需要几秒钟的时间才能以10倍的电流熔接。这将解释您的问题，因为为什么500 mA的保险丝在530 mA的负载下不会“熔断”。不，它不会立即吹响，但可能会在以后融合。X Ampere的保险丝本身对标称消耗X Ampere的负载不是很有用。例如，在我的房屋中，我可能会打开一个功率为10瓦的灯，而该装置却装有16安培（230伏交流电）的保险丝。

— 罗兰
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