電流保險絲工作原理及應(yīng)用

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??? 一、 保險絲的作用：_ au J?*qN
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1、正常情況下，保險絲在電路中起連接電路作用。L1V uV/~PQ
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2、非正常（超負(fù)載）情況下，保險絲做為電路中的安全保護(hù)元件，通過自身熔斷安全切斷并保護(hù)電路。0 )rd3 S5]
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二、 保險絲的工作原理：8fG[Ty{(e{
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保險絲通電時，由電能轉(zhuǎn)換的熱量使可熔體的溫度上升。正常工作電流或允許的過載電流通過時，產(chǎn)生的熱量通過可熔體、外殼體向周圍環(huán)境輻射，通過對流、傳導(dǎo)等方式散發(fā)的熱量與產(chǎn)生的熱量逐漸達(dá)到平衡。如果產(chǎn)生的熱量大于散發(fā)的熱量，多余的熱量就逐漸積聚在可熔體上，使可熔體溫度上升；當(dāng)溫度達(dá)到和超過可熔體的熔點(diǎn)時，就會使可熔體熔化、熔斷而切斷電流，起到了安全保護(hù)電路的作用。U>@=. T`o
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三、 保險絲的分類：9j - )hOZ
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1、按外型尺寸分為：φ2、φ3、φ4、φ5、φ6及其它。sVv(*V%O8
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2、按熔斷特性分為：快速熔斷型、中等延時熔斷型、延時熔斷型。（還可分特快、強(qiáng)延時）。-VXbm[-H
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3、按分?jǐn)嗄芰Ψ譃椋旱头謹(jǐn)嘈?、高分?jǐn)嘈停ㄟ€可分增強(qiáng)分?jǐn)嘈停V$m[ 0k/
X?? " 1 4、按安全標(biāo)準(zhǔn)（或使用地區(qū)）分為：UL/CSA（北美）規(guī)格、IEC（中國、歐洲等）規(guī)格、MIT/KTL（日本/韓國）規(guī)格等。h|FK7H
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5、其它分類。N"R{8r6q~1
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四、 保險絲的特性術(shù)語：9?? LI ^)2.
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1、額定電流：保險絲管的公稱工作電流（正常條件下，保險絲長期維持正常工作的最大電流）。A 0 F}4
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2、額定電壓：保險絲的公稱工作電壓（保險絲斷開瞬間，能安全承受的最大電壓）。選用保險絲時，被選用保險絲的額定電壓，應(yīng)大于被保護(hù)回路的輸入電壓。v ,"7? +?.
KZ U!{^6R;
3、分?jǐn)嗄芰Γ寒?dāng)電路中出現(xiàn)很大的過載電流（如強(qiáng)短路）時，保險絲能安全切斷（分?jǐn)啵╇娐返淖畲箅娏鳌Ｋ潜ｋU絲最重要的安全指標(biāo)。安全分?jǐn)嗍侵冈诜謹(jǐn)嚯娐分胁话l(fā)生噴濺、燃燒、爆炸等危及周圍元、部件以至人身安全的現(xiàn)象。(M U1l-L
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4、過載能力(承載能力)：保險絲能在規(guī)定時間內(nèi)維持工作的最大過載電流。當(dāng)流經(jīng)保險絲的電流超過額定電流時，一段時間后熔體溫度將逐漸上升以至最后被熔斷。H IRh~: XC
R A`i2 dl
UL標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：保險絲維持工作4小時以上，最大不熔斷電流是額定電流的110%（微型保險絲管為100%）aY-M 5{]
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IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：保險絲維持工作1小時以上，最大不熔斷電流是額定電流的150%fH??? w =$z
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5、熔斷特性（I-T）：保險絲所加負(fù)載電流與保險絲熔斷時間的關(guān)系。MveE)2J wB
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A、熔斷特性曲線（I-T曲線）：在以負(fù)載電流為X軸，熔斷時間為Y坐標(biāo)的對數(shù)坐標(biāo)系內(nèi)，由保險絲在不同負(fù)載電流下的平均熔斷時間坐標(biāo)點(diǎn)連成的曲線。每一種型號規(guī)格的保險絲都有一條相應(yīng)的曲線可代表其熔斷特性，這種曲線很好地描繪了保險絲的過載性能。可供保險絲選用時參考。＇C>hI6?? )v
HQ C #B#i
B、熔斷特性表：由幾個規(guī)定的具有代表性的負(fù)載電流值和對應(yīng)的熔斷時間范圍所組成的表格。各安全標(biāo)準(zhǔn)都已明確規(guī)定，這是驗(yàn)收保險絲的最主要依據(jù)。EF _ /XKy$
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例如UL、CSA、MIT/KTLA種規(guī)格快速熔斷型，規(guī)定為：ur.cJ I4`
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In 100% 4小時最小&o~ ]f w 8
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In135% 1小時最大jGK?? +L Fz
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In 200% 2分鐘最大uVr3}<2( +
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6、熔化熱能值（I2T）：使保險絲的熔斷體熔化，部份汽化的切斷電流所需要的公稱能量值，簡單說就是使保險絲熔斷所需的最小熱能值。q 3=+k z
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總量I2t=熔化I2t+飛弧I2t{＇8 K;xK)
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其中熔化I2t（相當(dāng)于IEC標(biāo)準(zhǔn)中的預(yù)飛弧I2t），指從熔體熔化到飛弧開始瞬間所需要的能量；飛弧I2t是指飛弧開始瞬間到飛弧最終熄滅所需要的能量。對于低壓保險絲來說，飛弧時間非常短，?？珊雎裕达w弧I2t可以按零計算。O{_oTX=
Qqc_#y+ph
UL和IEC都未對I2t作要求，但I(xiàn)2t對選用fuse有些幫助。保險絲的I2t測算是在保險絲的熔斷時間小于10ms（通常是以8 ms）時的I2t來計算。我公司樣本上有各規(guī)格的I-T曲線，有相應(yīng)規(guī)格I2t參考值，供選用保險絲時參考。@PVM , <0
VU|+UA?? 0D
7、電壓降：在額定電流條件下，達(dá)到熱平衡后保險絲兩端的電壓差。1nS$ clAk$
;+ TPE/-
8、溫升：在一定電流條件下，達(dá)到熱平衡后保險絲表面溫度與通電初始溫度（可以理解為環(huán)境溫度）之差，即溫升=保險絲表面溫度—環(huán)境溫度。:U m?lv g@
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五、 保險絲管的安全標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)志：*+c PCI0
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1、UL、CSA標(biāo)準(zhǔn)：美國、加拿大等北美地區(qū)安全標(biāo)準(zhǔn)；小型電流保險絲管標(biāo)準(zhǔn)為UL248-1/14、CSA248-1/14。g Sfm . |A
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安全標(biāo)志：i]uM $ x
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--- UL/CSA LIST（列名標(biāo)志），完全按照UL/CSA248-1/14標(biāo)準(zhǔn)測試認(rèn)證通過的產(chǎn)品安全標(biāo)志。+ "JfL 6 1
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--- UL/CSA RECOGNIZED（認(rèn)可標(biāo)志），部分按照UL/CSA248-1/14標(biāo)準(zhǔn)測試認(rèn)證通過的產(chǎn)品安全標(biāo)志。eGo0 ?u~
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--- UL測試通過、CSA互認(rèn)的列名/認(rèn)可安全標(biāo)志，等同于q7PsY& c
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2、JIS標(biāo)準(zhǔn)：日本電器安全標(biāo)準(zhǔn)。小型電流保險絲管標(biāo)準(zhǔn)為JIS C6575。_ X＇#.V gT
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安全標(biāo)志：P[!Nfx＇4:
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2006年底前兩個標(biāo)志都有效，之后只有“PSE”標(biāo)志有效。- u )+V:
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3、KTL標(biāo)準(zhǔn)：韓國電器安全標(biāo)準(zhǔn)。L?? af-E fG
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安全標(biāo)志：~＇SN4V _
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--- KCHG?? bQ
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4、IEC標(biāo)準(zhǔn)：國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)，歐洲及中國地區(qū)使用的安全標(biāo)準(zhǔn)。小型電流保險絲管標(biāo)準(zhǔn)為IEC60 127，GB 9364（中國）。;+ie `(T B
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安全標(biāo)志：p f7^[+]4/
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CCC --- 中國l7JTs[?e_n
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UL --- 美國Yc*Q=eTk ~
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CSA --- 加拿大uC qzn Npk
SEMKO --- 瑞典3 8d9 pA/q
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VDE --- 德國bqYDXh~Q
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BSI --- 英國5I m T/.
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IMQ --- 意大利y`m &t%
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PSE --- 日本T| ?6 ,e?? o
TUV --- 德國$" yv& 5J
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六、、影響保險絲壽命的因素及評估保險絲壽命：J6MP uty f
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1、影響保險絲壽命的因素：,+ R& 938
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a、 工作環(huán)境溫度：!dd@ ae?? Q
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環(huán)境溫度過高有損于保險絲的壽命。延時型（慢熔斷型）保險絲如錫球型，溫度約等于160℃（150~170℃）時錫開始向金屬絲擴(kuò)散；快速熔斷型保險絲的可熔體（金屬絲）開始較劇烈氧化的溫度約等于200℃（175~225℃）。隨熔絲由外向里的氧化、多次的擴(kuò)散、熱應(yīng)力疲勞等，保險絲的壽命將逐漸縮短。0 ;[y T G~7:rT
因而建議延時型保險絲熔絲不應(yīng)長時間在150℃以上工作，快速熔斷型保險絲不應(yīng)長時間在175~225℃以上工作。/ @- CKryt
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b 、脈沖電流：AA A Vqu){
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不斷的脈沖沖擊，會產(chǎn)生熱循環(huán)，從而致使熔絲的擴(kuò)散、氧化、熱應(yīng)力等產(chǎn)生，甚至加速。保險絲將 隨著脈沖能量和次數(shù)的增加而漸漸老化。 保險絲的抗沖擊壽命，取決于脈沖的I2t占保險絲本身I2t的百分比；通常情況，應(yīng)小于20%，那樣保險絲可承受10萬次以上的沖擊。; c_r5b r
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c 、其它：v "t=1 KN`
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如與保險絲接觸的管夾、及連接電線的長度、截面積等。保險絲與管夾的接觸電阻大，有損于壽命，UL標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，試驗(yàn)時保險絲與管夾的接觸電阻小于3mΩ。當(dāng)接觸電阻大時，管夾不是散熱而是產(chǎn)生熱并向熔絲傳送。jx9"}. av
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2、保險絲老化后對使用的影響：kcpl>I G0@
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保險絲老化后，不會產(chǎn)生應(yīng)切斷的電流而保險絲不熔斷的危險。保險絲 老化后，相當(dāng)于是額定值（電流）的下降而非上升，因而在電路中不會產(chǎn)生安全性問題，只是會在較小的過載電流或脈沖下即切斷電路。Q - xRiKVy
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3、保險絲壽命的測試評估：P".|nFu&-
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在IEC標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定有“耐久性試驗(yàn)法”，而UL標(biāo)準(zhǔn)中無類似的規(guī)定。w> qTNk d
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IEC標(biāo)準(zhǔn)中的耐久性試驗(yàn)即是壽命試驗(yàn)，其方法是，在正常溫度下使用直流電源測試：Bc VG- ( ;
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a 、額電流直到溫度穩(wěn)定下測電壓降；"j^L8]6!.#
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b 、1.2倍額定電流1h 切斷電流15min。循環(huán)100次；0u[9 z z
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c 、通電1.5In 1h 測電壓降；s f0/a ms
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d 、同a法測電壓降。;B 9 1 I
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要求：試驗(yàn)前后電壓降變化不應(yīng)超過10%，且標(biāo)識仍清楚可辯，端帽焊點(diǎn)不出現(xiàn)任何劣變。n aH[%k% X
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七、保險絲適用的電路：C+vgZ PQE
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1、特快速和快速熔斷型保險絲管：適用于較恒定電流的電路，或浪涌電流較小的電路，且電路中存在抗沖擊脆弱元件或部件。＇ | } ＇u4
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2、中等延時和延時熔斷型保險絲管：適用于存在正常浪涌電流的電路，且電路中不存在抗沖擊脆弱元件或部件。抗雷擊型保險絲管，適用于需要承受瞬間雷擊的特殊電路，如電話機(jī)等。r5 7:)6@V
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3、分?jǐn)嚯娏鞅ｋU絲管：適用于可能出現(xiàn)較大短路電流的電路。K{ k J}t 4
"8f; Xbg{h
4、氧樹脂封裝和塑料外殼型保險絲管：適用于安裝密集元件或可能出現(xiàn)接觸短路的回路中。C^O_P) 8ba
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5、350V、300V的保險絲管：適用于電子整流器等產(chǎn)品。1O_!< =# <
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八、保險絲管使用中的一些注意事項(xiàng)：V?? x 3 zcz
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1、被選用保險絲的額定電壓，應(yīng)大于被保護(hù)回路的輸入電壓。m{8c F3) M
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2、UL規(guī)格保險絲的額定電流是在實(shí)驗(yàn)室條件下確定的，實(shí)際使用時應(yīng)小于標(biāo)稱值的75%使用。例如，電路工作電流為0.75A，最小選用額定電流為1A的保險絲管。a(cMjgn f@
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3、IEC規(guī)格保險絲管的額定電流，實(shí)際使用時可按標(biāo)稱值的90%或100%使用。例如，電路工作電流為0.9A，最小可選用額定電流為0.9A或1A的保險絲管。E h R t
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4、不同使用環(huán)境溫度下，保險絲的工作壽命不一樣，溫度越高，保險絲的工作壽命越短；實(shí)際選用時，需按系數(shù)提高保險絲的額定電流選用。我司產(chǎn)品目錄中已標(biāo)明溫度影響曲線，供選用保險絲管時參考。(k j" I3d
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5、保險絲管的分?jǐn)嗄芰εc其體積成正比，與額定電壓成反比。即，體積越大或額定電壓越小，保險絲管的分?jǐn)嗄芰驮酱?；體積越小或額定電壓越大，保險絲管的分?jǐn)嗄芰驮叫?。所以，如選用小尺寸的保險絲管，需判定被保護(hù)電路可能出現(xiàn)的短路電流不會太大；如被保護(hù)電路可能出現(xiàn)較大的短路電流，則須選用有較大分?jǐn)嚯娏鞯妮^大尺寸保險絲管。產(chǎn)品目錄中標(biāo)明了各型號、規(guī)格的分?jǐn)嚯娏?，共選用保險絲管時參考。GN7X6c g
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6、 保護(hù)回路的浪涌I2T應(yīng)小于保險絲管額定I2T的20%，保險絲管在被保護(hù)回路中才能承受10萬次以上的浪涌沖擊。IaQ: YNBDJ
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九、保險絲管的選用：[%o.7&I
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a) 確定安全標(biāo)志：根據(jù)產(chǎn)品將銷售的市場要求，選定保險絲管的安全認(rèn)證標(biāo)志及安全標(biāo)準(zhǔn)（UL標(biāo)準(zhǔn)或IEC標(biāo)準(zhǔn)保險絲管）。L*N_ [uO$p
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b) 確定外型尺寸：根據(jù)安裝空間和確定的安全認(rèn)證標(biāo)志及安全標(biāo)準(zhǔn)，選定保險絲管的外型尺寸。: k? v
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c) 確定型號：根據(jù)被保護(hù)回路的電流特性，選定保險絲管的型號。例如，被保護(hù)回路的電流特性為恒定電流，則選用快速熔斷型。^Rx"J K h＇
I}(: V*o d
d) 確定額定電壓：根據(jù)被保護(hù)回路的輸入電壓及使用要求，確定保險絲管的額定電壓。例如，被保護(hù)回路的輸入電壓為220V，則須選用額定電壓220V以上的保險絲管，可選250V、300V、350V等；但考慮成本因素，不必選用過高的額定電壓。j ,^(7
H5 0.c-Zn
e) 確定最小額定電流：根據(jù)被保護(hù)回路的穩(wěn)太工作電流及相關(guān)的使用折損系數(shù)，初步確定保險絲管的額定電流。例如，被保護(hù)回路的穩(wěn)太工作電流為1A，選用UL標(biāo)準(zhǔn)延時保險絲管，工作環(huán)境溫度約80℃，則保險絲管的額定電流最小選：1A×1.25÷0.5=2.5A。{%Xe A!8
v zkQ8 ＇+r
f) 確定保險絲管的最小I2T：根據(jù)被保護(hù)回路的浪涌I2T，確定保險絲管的I2T。例如，被保護(hù)回路的浪涌I2T為1（A2S），為保證保險絲管能承受10萬次以上的沖擊，保險絲管的I2T應(yīng)大于：1÷0.2=5（A2S）。) 7y P"
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確定保險絲管的額定電流：根據(jù)最小額定電流和最小I2T值，查產(chǎn)品目錄中對應(yīng)型號規(guī)格，取既大于最小額定電流值且其I2T值也大于最小I2T值的初級額定電流規(guī)格為選用保險絲管的額定電流。例如，依據(jù)以上最小值，（1）如額定電流2.5A的I2T為4.3 A2S，3A的I2T為5.4A2S，則取3A為選用保險絲管的額定電流；（2）如額定電流2A的I2T為5.3 A2S，2.5A的I2T為7.6A2S，則取2.5A為選用保險絲管的額定電流