简谈线束导线与保险丝的匹配

2020年10月19日 评论 395 1864字

在讨论如何设计保险丝盒的问题之前,我们先聊一下导线与保险丝的匹配,这样也有益于后期我们更好的了解保险丝盒的问题。

首先我们需要根据负载的电流特性和保险丝的工作环境确定保险丝的容量,再根据负载特性和线束的环境来计算所需线径。对于有保险丝保护的回路,需要进行线束与保险丝的匹配确认后再确定线径。

保险丝容量的计算其实就是额定工作电流的计算,但如果负载含冲击电流,还需进行冲击电流的计算,初步确定容量后,对冲击电流进行保险丝的寿命校核,直至最终确定其容量

大致的选取可分为:

a.  保险丝容量>用电器工作电流或电机堵转电流(一般<保险丝容量70%)
b.  导线容量>保险丝容量\用电器(一般<导线等级温度时的容量85%)
c.  开关容量>保险丝容量\用电器(一般<开关容量85%)
d.  继电器容量>保险丝容量\用电器(一般<继电器容量85%)
e.  接插件端子>保险丝容量\用电器(一般<端子容量85%)

线径计算首先是额定电流的计算,需要考虑负载特性、线束的环境温度、同一分支线束中电源回路的数量。对于受保险丝保护的回路,需进行匹配计算以确保导线开始发烟的时间大于保险丝的熔断时间。最后对短路电流进行校核,确保故障发生时短路电流足以使保险丝及时熔断。

保险丝的选择

在电气回路中,保险丝主要的功能是保护导线,如果在有电流通过的情况下,它会在一段时间内达到它的熔断温度并中断回路。

保险丝熔断的时间是和它自身的温度升高相关联的,这取决于额定电流/额定功率(I/IF)的比值:这个值越大,保险丝熔断的速度就越快。

保险丝的特性是由两条曲线组成的,并且有相关标准(DIN,ISO,JASO)

简谈线束导线与保险丝的匹配

下面我们来举例说明这根曲线是如何表示的:

简谈线束导线与保险丝的匹配

简谈线束导线与保险丝的匹配

对于30A电流,这个保险丝将会在0.15s 到5s内熔断。

对于90A电流,这个保险丝将会在0.02s 到0.10s内熔断。

根据熔断时间的快慢可分为快熔保险丝和慢熔保险丝。

导线类型的选择

线束设计选用导线类型重点考虑线束所处的环境和功能。例如:发动机周围环境温度高,腐蚀性气体和液体也很多。因此,一定要使用耐高温、耐油、耐振动、耐摩擦导线;行李厢盖上的导线要在低温下保持其弹性,所以要选用冷弹性导线保证其正常工作;自动变速器上的导线一定要耐高温、耐液压油,其温度稳定性要好;弱信号传感器要用屏蔽导线,例如爆震传感器和曲轴位置传感器、ABS轮速传感器等;门内线耐弯曲性要求高等。

汽车环境温度对于导线的选取有着至关重要的作用,在车辆上的每一个区域都有它自己的环境温度,通常对于座舱区域采用85°C,而在发动机舱采用105°C。但是每一个汽车制造厂商都有自己的环境温度标准。
汽车线束常用的导线通常使用多股绞合铜导线,绝缘皮为PVC绝缘材料。线束用导线要有耐温、耐油、耐磨、防水、防腐蚀、抗氧化、阻燃等特性。

汽车线束常用的导线种类有日标(AVSS等)、国标(QVR)、德标(FLRY)、美标等几大系列。AVSS(AVS)导线的特点是薄皮绝缘,柔韧性较好;QVR的特点是绝缘皮厚,比较柔软,延展性好;德标导线绝缘皮更薄,柔韧性好;美标导线绝缘皮一般为热塑性或热固性弹性体,还有经过辐照工艺加工的。可根据用户的需求和不同的工作环境选取适当类型的导线。

线径的计算

在确定了保险丝的容量后就可以进行线径的计算和选择,先根据线束的环境温度确定导线的材质再计算所需的线径。一般分为无保险丝保护和有保险丝保护两种情况。无保险丝保护的回路一般是信号连线等非电源供给回路,在设计时需要考虑额定工作电流、因线路阻抗产生的压降、脉冲电流的温升情况。

有保险丝保护的线路中,除了需进行上述的计算以外,还需要进行线束与保险丝的匹配校核和短路电流的校核,做法如下。

一般的做法是根据导线发烟特性曲线,再做出保险丝的熔断特性曲线,如横坐标为电流,纵坐标为时间,则导线的发烟特性曲线应位于保险丝的熔断特性曲线上方并且无交叉,即导线在任意发烟电流下的发烟时间需大于保险丝的熔断时间。

实际上对于普通车用低压保险丝和线束而言,要满足上述条件只需确保导线不发烟的最大电流大于保险丝的最低熔断电流即可。

保险丝的最低熔断电流一般按保险丝额定电流的135%来计算。

对于短路电流的校核,根据导线的长度计算导线的阻抗,再加上节点的阻抗即为回路总阻抗,再由此计算短路电流。为确保保险丝在短路情况下可以完全断开,一般短路电流的值应大于保险丝额定电流的350%,低于此值需做试验验证或重新选取导线。

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