过电流产生原因及防护.doc

过电流 overcurrent :超过额定电流的电流 大于回路导体额定载电流量的回路电流都是过电流它包括过载电流和 短路电流其区分是回路绝缘损坏前的过电流称作过载电流；绝缘损坏后的 过电流称作短路电流 过载电流： 电气回路因所接用电设备过多或所供设备过载（例如所接电动机的机械 负载过大）等原因而过载其电流值不过是回路载流量的不多倍，其后果是 工作温度超过允许值，使绝缘加速劣化，寿命缩短，它并不直接引发灾害 短路电流： 当回路绝缘因种种原因（包括过载）损坏，电位不相等的导体经阻抗可 忽略不计的故障点而导通，这被称作短路由于这种短路回路的通路全为金 属通路，这种短路被归为金属性短路，其短路电流值可达回路导体载流量的 几百以至几千倍，它可产生异常高温或巨大的机械应力从而引起种种灾害 为使过载防护电器能保护回路免于过载，防护电器与被保护回路在一些 参数上应互相配合，它们应满足下列条件： (1）防护电器的额定电流或整定电流 In应不小于回路的计算负载电流 IB (2）防护电器的额定电流或整定电流 In应不大于回路的允许持续载流 量人（以下简称载流量） (3）保证防护电器有效动作的电流 I2 应不大于回路载流量的 1 . 45 倍。

以上条件以公式表示即为 IB≤In≤IZ 和 I2≤1.45IZ 式中： IB―回路的负载电流（A）； In―熔断器的额定电流或断路器的额定电流或整定电流（ A）； IZ―回路导体的载流量（A）； I2―保证防护电器有效动作的电流（即熔断电流或脱扣电流）（ A） 晶闸管发生过电流的原因主要有：负载端过载或短路；某个晶闸管被击穿短路，造成 其他元件的过电流；触发电路工作不正常或受干扰，使晶闸管误触发，引起过电流晶闸 管承受过电流能力很差，例如一个100A的晶闸管，它的过电流能力如表16-4-1所列这 就是说，当100A的晶闸管过电流为400A时，仅允许持续0.02s，否则将因过热而损坏 由此可知，晶闸管允许在短时间内承受一定的过电流过电流保护的作用就在于当发生过 电流时，在允许的时间内将过电流切断，以防止元件损坏 表16-4-1 晶闸管的过载时间和过载倍数的关系 过载时间 0.02s 5s 5min 过载倍数 4 2 1.25晶闸管过电流的保护措施有下列几种： 1．快速熔断器 普通熔断丝由于熔断时间长，用来保护晶闸管很可能在晶闸管烧坏之后熔断器还没有 熔断，这样就起不了保护作用因此必须采用专用于保护晶闸管的快速熔断器。

快速熔断 器用的是银质熔丝，在同样的过电流倍数之下，它可以在晶闸管损坏之前熔断，这是晶闸 管过电流保护的主要措施快速熔断器的接入方式有三种，如图16-4-1所示其一是快速熔断器接在输出（负载） 端，这种接法对输出回路的过载或短路起保护作用，但对元件本身故障引起的过电流不起 保护作用其二是快速熔断器与元件串联，可以对元件本身的故障进行保护以上两种接 法一般需要同时采用第三种接法是快速熔断器接在输入端，这样可以同时对输出端短路 和元件短路实现保护，但是熔断器熔断之后，不能立即判断是什么故障熔断器的电流定额应该尽量接近实际工作电流的有效值，而不是按所保护的元件的电 流定额（平均值）选取 接在输出端 与元件串联 接在输入端 图16-4-1 快速熔断器的接入方式2．过电流继电器在输出端（直流侧）装直流过电流继电器，或在输入端（交流侧）经电流互感器接入 灵敏的过电流断电器，都可在发生过电流故障时动作，使输入端的开关跳闸这种保护措 施对过载是有效的，但是在发生短路故障时，由于过电流电器的动作及自动开关的跳闸都 需要一定时间，如果短路电流比较大，这种保护方法不很有效3．过流截止保护 利用过电流的信号将晶闸管的触发脉冲移后，使晶闸管的导通角减小或者停止触发。

短路和过电流的保护 固态继电器在实际使用的很多情况下，经常由于负载侧的短路而发生固态继电器的损坏， 这是广大电气工程师在设计时常碰到的问题 短路和过流有两种保护方法：一、固态继电器快速熔断保险丝选择 固态继电器的制造商会在样本里标明一个参数，表明半导体闸流管可以承受的最大电流 vs时 间通常这个参数为“熔断用最大 I2t”（安培平方秒） 选择快速熔断保险丝通常要考虑以下几个方面： 1. 保险丝的电压等级 2. 保险丝的电流等级（需要考虑额定负载时、启动电流、工作温度等） 3. 保险丝的 I2t 等级 4. 固态继电器的 I2t 等级保险丝的 I2t 等级必须要比固态继电器的 I2t 等级低，且高于负载的浪涌电流 见下图：对于 CRYDOM(快达)CW 系列，50A 熔断用最大 I2t 为 3000，90A 熔断用最大 I2t 为 7560 相对应的快熔保险丝：I<50A, I2t<3000; I<90A, I2t<7560 由于目前真正的快速熔断器的售价很高，甚至价格高于固态继电器本身的价格，所以目前在国 内市场基本上使用普通的保险丝（个别情况是标称是速断型，但是最关键的参数 I2t 不标示出 来,）来保护固态。

在配合不当时，往往固态继电器熔断的时间比一般保险丝的熔断时间要快的 多，所以经常发生固态损坏后保险丝还没有动作，所以一般的保险丝根本不能起到保护固态的 作用 二、施耐德 Osmart C32N B 型断路器的选择 另一种方案就是使用施耐德 Osmart C32N B 曲线的断路器来保护固态继电器，经过大量试验 C32N B 曲线的断路器在负载端短路的时候也能保护固态继电器其脱扣曲线见下图C32N B 特性脱扣曲线 由上图我们可以看出当电流达到断路器额定电流的 3-5 倍时，断路器的脱扣时间是 11ms- 21ms，快达公司 CW 系列 10A、25A、50A、90A 的固态在 20ms 的时间内能承受的最大电流 分别是 380A、570A、810A、1290A，分别是额定电流的 38 倍、27 倍、16 倍、14 倍所以 断路器会在负载短路时能够及时(最慢在 21ms 之内)跳闸从而起到保护固态继电器的作用 该方法的特点和优势是：既能保护固态，又能在短路故障排除后直接合上断路器，不用更换 这是保险丝无法做到的 该方案既解决了固态继电器的保护问题，又解决了快速熔断器的成本过高问题，是一个值得推 广的保护方式。

建议选型表：上表只是固态和断路器的对照选型建议表,选型主要考虑固态继电器的实际使用电流应该等于或 略小于断路器的额定电流 举例如下:如果电热棒的实际使用电压是 220V AC,电流是 35A,固态的控制电压是 24V DC,则可 以选用固态 CWD4850P 和断路器 C32N 1P B40A如果实际使用电流为 23A,则可以选用 CWD4850P 和 C32N 1P B25A。