【正文】 1206 High Current Rating Fast Acting Surface Mount Fuses. Jun 09[9]. 李承義. 環(huán)保型溫度保險絲用易熔合金的研制[J]. 材料開發(fā)和應(yīng)用. 2007年第22卷第1。 Application WorldNikkei Electronics Chin[7]. AEM. SolidMatrix174。感謝母校和老師們在大學(xué)四年中對我的培養(yǎng)。他對學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度讓我由衷地敬佩。致謝在這幾個月的時間里，從對課題的理解，方案的設(shè)計，到熔斷器的制作，再到論文的寫作，中間有著自己的努力，更有著老師和同學(xué)的關(guān)心和巨大的幫助。通過本次畢業(yè)設(shè)計，我學(xué)到了很多書本上欠缺的只是，加強(qiáng)了自己的動手能力，也領(lǐng)悟到理論和實(shí)際上的差別。同時時間上的限制使得設(shè)計的樣本數(shù)不足，只能進(jìn)行粗糙的驗(yàn)證，不能做到精確驗(yàn)證。但是能夠完成了我們所設(shè)計的一切指標(biāo)。我們從一系列的實(shí)驗(yàn)，可以看到一個滿足以上條件的，就是20%銀含量，在600oC溫度下煅燒的熔體。我們提供的是穩(wěn)定的直流電壓，從另外一個公式中，Q=(U/R)2Rt=（U2/R）t得出如果電阻太大，有影響到熱量產(chǎn)生。而我們根據(jù)熱量公式 Q=I2Rt 知道了如要產(chǎn)生很多熱量就必須提高電流I或者電阻R的數(shù)值。本次設(shè)計的題目是“低電流電路熔斷器研制”。又因?yàn)?0%的銀含量多，電阻小于20%銀含量的熔體，所以象征性的將20%的熔斷時間設(shè)定略大于30%的熔斷時間，以凸顯兩者在電阻方面的區(qū)別。圖52 10%銀含量在不同電壓下的熔斷時間圖53 20%銀含量在不痛電壓下的熔斷時間圖54 30%銀含量在不同電壓下的熔斷時間其實(shí)當(dāng)20%和30%銀含量的熔體接觸電壓時就瞬間熔斷，僅憑肉眼是無法判斷出來的。上圖為能夠熔斷的含有玻璃粉雜質(zhì)的20%銀含量熔體。從上面的數(shù)據(jù)我們可以看出電壓升高后，熔斷的時間越短。從電壓上觀察，固定一個電阻改變電壓大小看熔斷時間的快慢。當(dāng)電壓增到24V，又出現(xiàn)了一個可以熔斷，原來的就變成了瞬間反應(yīng)完成的。所以，從表格中，可以看出增加了一個了在4s后熔斷的。是所以電阻中最小的兩個。則我們可以從數(shù)據(jù)表格中，看出：在3種類型的電壓下，20%、30%銀含量的熔體均快速反應(yīng)。I=UR我們根據(jù)公式：Q=I2Rt我們可以得到公式：Q=UR2Rt=U2Rt我們從公式中就可以直接得出：當(dāng)電壓一定時，我們產(chǎn)生的熱量只和電阻成反比。在5V狀態(tài)下，只有兩個快速熔斷。假如熔體熔斷時間超過10s，我們就把這種熔體標(biāo)注為不能熔斷。所以兩種類型的熔體適應(yīng)不同熔斷器的需要。我們對于以上的數(shù)據(jù)分別通入5V、12V以及24V的直流電壓，得到相對應(yīng)的數(shù)據(jù)。分別是：10%、20%、30%銀含量的熔體。但是為了得到更加有用的數(shù)據(jù)，我們就要做進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，從而得到所需的結(jié)果。這個額定電流應(yīng)該是快要熔斷時的電阻通過的電流。保險絲熔斷時的不安全因素來自過電流所釋放的能量，而該能量的大小取決于電流和電壓的乘積，保證玻璃保險絲安全性的最大電流就是額定分?jǐn)嗄芰Α⒆畲箅妷壕褪穷~定電壓，如果保險絲的額定電壓小于電路電壓的話，就有可能產(chǎn)生不安全現(xiàn)象，所以必須使用額定電壓大于或等于電路最大電壓的保險絲；我們知道了額定電壓的概念，從而就可以推出額定電流的大小。由于保險絲本身的電阻值很小，而且我們希望越小越好，玻璃保險絲兩端的電壓降很小，比保險絲的額定電壓要小很多很多。我們接著就可以進(jìn)行熔斷實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證上述所得出的數(shù)據(jù)，從而來驗(yàn)證出合適的熔斷器數(shù)據(jù)選擇。最后匯總：熔斷器的熔體阻值和煅燒溫度、銀粉含量、雜質(zhì)含量有關(guān)，且雜質(zhì)越多、煅燒溫度越低、銀含量越低，熔體的阻值就越高。表48 銀粉含量對于熔體阻值的影響Ag含量有無玻璃粉L(mm)W(mm)H(mm)R(Ω)溫度煅燒時間ρ(T)(min)(Ωmm)%無600oC30平均值—Ag含量有無玻璃粉L(mm)W(mm)H(mm)R(Ω)溫度煅燒時間ρ(T)(min)(Ωmm)%無600oC30平均值A(chǔ)g含量有無玻璃粉L(mm)W(mm)H(mm)R(Ω)溫度煅燒時間ρ(T)(min)(Ωmm)%無600oC30平均值由上表格中，我們可以得出：在煅燒溫度和雜質(zhì)條件相同的情況下，熔體的阻值隨著銀粉含量的增加而不斷減少，且在20%的銀含量變化最大表48 雜質(zhì)對于熔體的影響Ag含量有無玻璃粉L(mm)W(mm)H(mm)R(Ω)溫度煅燒時間ρ(T)(min)(Ωmm)%無600oC30平均值A(chǔ)g含量有無玻璃粉L(mm)W(mm)H(mm)R(Ω)溫度煅燒時間ρ(T)(min)(Ωmm)%600oC30平均值—從這組數(shù)據(jù)中，我們可以看到明顯的變化，相差將近1000倍。其余均屬于很少量有上面三組數(shù)據(jù)可以看出溫度對于一個熔體在制作過程中的影響。所以對于導(dǎo)電性能改變不是很大。整個熔體在煅燒時，由于溫度的升高所煅燒出來的自由電子的含量在20%時大量出現(xiàn)，則使得導(dǎo)電效果的能力大幅度提高。所以，我們可以提出懷疑是：金屬導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱體現(xiàn)在自由電子的含量。從圖中我們可以看到，在20%含量就有明顯的變化，而且是質(zhì)變。我們可以很清楚的看到，變化最明顯的是含銀10%和含銀20%的區(qū)別。圖45 玻璃粉含量比較. 從銀粉含量分析圖46 電阻與銀粉含量的關(guān)系在分析銀粉含量時，我們選取第二次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、第五次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、第六次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。從另一方面自己就是一個電阻很高的絕緣體。我們不難發(fā)現(xiàn)，就使得雙方面的電阻差距如此之大。. 從玻璃粉含量分析對于本次分析，我們可以觀察第二次實(shí)驗(yàn)結(jié)論和第三次實(shí)驗(yàn)結(jié)論。由于本次只是探索性的課題，并不能做到十分的精確，所以我們只選取三個量，而不會選取7個量以上，所以在折線圖上顯示的非常粗糙。銀粉的含量越少就會使得電阻變大。從這些數(shù)據(jù)，溫度升高，電阻不斷的升高。本次實(shí)驗(yàn)所設(shè)定的變量主要有煅燒溫度、是否加入玻璃粉以及銀粉的含量. 從溫度上分析我們在20%的銀含量的標(biāo)準(zhǔn)時，選擇了三個溫度點(diǎn)，分別是：400oC、600oC、800oC。此種比較方法更能得到客觀的數(shù)據(jù)以及精確的判斷。如果我們按照平均的數(shù)據(jù)，得到的理論電阻為：R=()=. 第六次實(shí)驗(yàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)本次使用的規(guī)格是1206Ag： =Sn： =(+)=%表46 第二次測得各項(xiàng)數(shù)據(jù)Ag含量有無玻璃粉L(mm)W(mm)H(mm)R(Ω)溫度煅燒時間ρ(T)(min)(Ωmm)%無600oC30平均值—注：H包含陶瓷片高度，其中陶瓷片h=；從上面的數(shù)據(jù)中，我們得到平均的ρ=。由于電阻超過萬用表的測量范圍，故不再測的具體數(shù)值。如果我們按照平均的數(shù)據(jù)，得到的理論電阻為：R=()=. 第三次實(shí)驗(yàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)本次使用的規(guī)格是1206Ag： =Sn： =(+)=%表43 第二次測得各項(xiàng)數(shù)據(jù)Ag含量有無玻璃粉L(mm)W(mm)H(mm)R(Ω)溫度煅燒時間ρ(T)(min)(Ωmm)%600oC30平均值—注：H包含陶瓷片高度，其中陶瓷片h=從上面的數(shù)據(jù)中，我們得到平均的ρ=。從上面數(shù)據(jù)中，我們得到平均的ρ=。. 實(shí)驗(yàn)過程數(shù)據(jù)采集. 第一次實(shí)驗(yàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)本次使用的規(guī)格是1206，我們可以比照表31中的數(shù)據(jù)。該熔斷器的制作方法如下:1) 玻璃陶瓷層基體1底層上表面涂覆金屬薄膜漿料，再涂覆第二層玻璃陶瓷層基體1，又在其上表面再涂覆金屬薄膜漿料，在涂覆的同時對第二層基體1表面進(jìn)行涂覆切割標(biāo)記4；2) 根據(jù)切割標(biāo)記4在第二層玻璃陶瓷層基體1的寬度方向上切割形成縫隙5，切割深度至底層玻璃陶瓷層基體的底部，在原涂覆位置再次涂覆金屬薄膜漿料，漿料滲入縫隙5內(nèi)，覆蓋多層玻璃陶瓷基體1的側(cè)面端面；3) 涂覆第三層玻璃陶瓷層基體1，制成三層獨(dú)石結(jié)構(gòu)生膜片；4) 按切割標(biāo)記將生膜片切割成多個保險絲單元10，經(jīng)燒結(jié)，封端電鍍，制成成品。圖43 貼片保險絲示意圖2上述的玻璃陶瓷層材料為硅鋁酸鈣鹽，硼硅酸玻璃和硬硼硅酸鈣石的組合物，所述的金屬薄膜材料為銀和錫的組合物。如圖42所示，此種貼片保險絲是由玻璃陶瓷層為基體1，玻璃陶瓷層基體1之間的金屬薄膜作為內(nèi)電極2構(gòu)成獨(dú)石結(jié)構(gòu)，獨(dú)石結(jié)構(gòu)的兩個端部設(shè)有電極3，其中，所述的金屬薄膜內(nèi)電極2從基體1之間延伸至基體1的端面，且覆蓋獨(dú)石結(jié)構(gòu)至少一部分端面，形成了內(nèi)電極2包括表面內(nèi)電極21和端部內(nèi)電極22，該端部內(nèi)電極22與端電極3之間接觸。. 熔斷器具體操作過程貼片保險絲是用玻璃陶瓷層作為基體，和兩個玻璃陶瓷層之中的金屬薄膜構(gòu)成了獨(dú)石結(jié)構(gòu)。1dl 調(diào)節(jié)方式：人工智能調(diào)節(jié)方式、模糊邏輯PID調(diào)節(jié)以及控制參數(shù)自整定l 輸出規(guī)格：驅(qū)動可控硅（模塊）：驅(qū)動脈沖最大輸出3V/200mA，50μS驅(qū)動固態(tài)繼電器：最大驅(qū)動能力DC15V/50Ma驅(qū)動交流接觸器：觸電最大驅(qū)動能力AC220V/1A線性電流：015mA或者420mA(可定義)線性電壓：05V或15V(可定義)l 220V 15%+10%報警功能：上、下限報警l 電源：AC 50Hz177。 技術(shù)參數(shù)：l 輸入規(guī)格：熱電偶：K、S、B、E熱電阻：PT100、CU50線性電流：010mA或者420mA擴(kuò)充規(guī)格：保留上述輸入規(guī)格的基礎(chǔ)上，允許擴(kuò)張其他特殊形式的輸入規(guī)格。 8) 可配帶微型打印機(jī)，定時記錄并打印當(dāng)前時間和當(dāng)前實(shí)際溫度值。程序編排采用溫度時間編排方法，編程方便、 靈活。 5) 具有傳感器斷線、反接指示以及超溫報警功能。 3) 集數(shù)顯、調(diào)節(jié)、驅(qū)動于一體，能直接驅(qū)動可控硅、模塊、固態(tài)繼電器、接觸器等大功率電子開關(guān)元件。1) 采用先進(jìn)的人工智能調(diào)節(jié)算法，實(shí)現(xiàn)自整定/自適應(yīng)功能及無超調(diào)、無欠調(diào)的精確調(diào)節(jié)。. 使用儀器的介紹（燒