自恢复保险丝是由经过特殊处理的聚合树脂(Polymer)及分布在里面的导电粒子(Carbon Black)组成。在正常操作下聚合树脂紧密地将导电粒子束缚在结晶状的结构外，构成链状导电电通路，此时的自恢复保险丝为低阻状态(a)，线路上流经自恢复保险丝的电流所产生的热能小，不会改变晶体结构。当线路发生短路或过载时，流经自恢复保险丝的大电流产生的热量使聚合树脂融化，体积迅速增长，形成高阻状态(b)，工作电流迅速减小，从而对电路进行限制和保护。当故障排除后，自恢复保险丝重新冷却结晶，体积收缩，导电粒子重新形成导电通路，自恢复保险丝恢复为低阻状态，从而完成对电路的保护，无须人工更换。

自恢复保险丝的动作原理是一种能量的动态平衡，流过自恢复保险丝的电流由于电流热效应的关系产生一定程度的热量(自恢复保险丝都存在阻值)，产生的热全部或部分散发到环境中，而没有散发出去的热便会提高自恢复保险丝元件的温度。正常工作时的温度较低，产生的热和散发的热达到平衡。自恢复保险丝元件处于低阻状态，自恢复保险丝不动作，当流过自恢复保险丝元件的电流增加或环境温度升高，但如果达到产生的热和散发的热的平衡时，自恢复保险丝仍不动作。当电流或环境温度再提高时，自恢复保险丝会达到较高的温度。若此时电流或环境温度继续再增加，产生的热量会大于散发出去的热量，使得自恢复保险丝元件温度骤增，在此阶段，很小的温度变化会造成阻值的大幅提高，这时自恢复保险丝元件处于高阻保护状态，阻抗的增加限制了电流，电流在很短时间内急剧下降，从而保护电路设备免受损坏，只要施加的电压所产生的热量足够自恢复保险丝元件散发出的热量，处于变化状态下的自恢复保险丝元件便可以一直处于动作状态（高阻）。当施加的电压消失时，自恢复保险丝便可以自动恢复了。

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