保险丝内有电阻,电流流过后温度根据其负载率而上升。(图2)温度上升值的测试结果因夹具种类和保险丝的连接方法而大不相同,所以使用由规格规定的标准夹具进行测定。实验室内的温度上升值与使用实际车辆的实测数据不同,所以一般对各车型进行可靠性试验,重新进行评估。如果保险丝连接端子的材料是耐热铜合金,则耐热温度为140℃以下,所以如要将发动机室温度设为80℃,则前提是保险丝的温度上升值为60℃以下。
熔断特性是保险丝最重要的特性。
保险丝具有持续流过与其额定电流值相等的电流的能力。而当流过超过额定电流值的电流时,又必须在规定的时间范围内切实切断电流,并切实持续切断。
为此,国际标准和各国内标准对各型号的保险丝规定了对过电流的熔断时间。例如对现在使用最多的BFMN(图3),在国际标准ISO 8820-3、日本国内标准JASO D612和美国国内标准SAE J2077中作了规定。这些标准中规定的熔断特性均为共同通用的,为国际标准规格。
[标准值(表1),熔断特性(图4)]
在熔断标准值中没有规定熔断时间的上限,这是因为要完成防止过电流持续流动、防止连接电线和电气设备等的火灾和烧坏这一保险丝的最大使命。另一方面却规定有下限,这是因为考虑到耐久性,对开始通电时短时间内流过的冲击电流不予切断。
熔断特性因保险丝的种类而异。例如:在马达电路中使用具有被称为慢熔特性的保险丝(慢熔保险丝:SBF),以便在马达旋转启动时能承受较长时间的冲击电流。用于车窗刮水器和电动车窗等的马达的电路中一般使用SBF,用于电灯的一般使用BF。
保险丝的金属元件因过电流发生的焦耳热而熔断,电路被切断。因为熔断所需的焦耳热(I2Rt)因环境温度而异,所以达到金属元件熔点的时间有所不同。即保险丝的实际容量因环境温度而变化。
实际容量的变化大小用“温度变化率”表示。温度变化率因元件金属的种类而异,例如用锌元件的额定为10A的BF,在环境温度为120℃下的实际容量为8.5A,变化率为“−0.15%/℃”(图5)。用铜元件的SBF的变化率为“−0.075%/℃”;使用铜和锡共用元件的SBF的变化率为“−0.14%/℃”。
保险丝的耐久寿命特性受负载率、电流波形、周围温度等的影响。可从对各容量准备的I2t特性图(图6)方便地求出反复通有特有电流波形的电流时的寿命次数。
需要将容量设定为能达到汽车制造商所要求的必要耐久次数以上的寿命。在连续通电的情况下推荐使用70%以下的负载率。
熔断时间并不是单纯地与电流值的实际数值成正比,而是由因通电电流值而发生的焦耳热(I2Rt)决定的。因此,如果进行熔断时间的偏差验证和频数分布等质量保证性的研讨,用实际电流值计算时会发生LCL为负时间的错误。通过用标准数(JIS Z8601)进行统计处理,偏于一侧的熔断时间的偏差会成为正态分布,所以能使用一般的质量管理方法。(图7)
为了使保险丝适合设备和连接电线,保护电路,必须选择与保险丝额定电流相应的适当的电线尺寸。(图8)
用于一般电器产品等的保险丝由JIS标准规定,而车用保险丝因为是汽车专用,在日本国内由JASO标准规定。在社团法人汽车技术会的标准委员会的领导下,在电子电装部会保险丝分科会上经汽车制造商、保险丝用户、保险丝制造商和第三者的审议,作为日本国内唯一的车用保险丝官方标准公布了车用保险丝的JASO标准。本公司作为日本国内唯一的车用保险丝专业制造商,担任干事,为标准化做出了贡献。
在ISO标准这一国际标准中,ISO 8820规定了车用保险丝。由保险丝分科会开展日本方面的ISO标准化活动。本公司作为日本代表成员参加国际会议,与各国的代表一起审议国际标准。现在,日本国内标准和国际标准相互协调,JASO D612和ISO 8820的内容几乎相同。