低压熔断器的直流保护应用

知识点:直流保护
熔断器内部熔断体均设计成在短路和过载两个条件下不同的熔断方式,通常典型的短路电流水平为10倍或以上的熔断器额定电流, 而过载电流水平为低于10倍的熔断器额定电流。
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熄火延时器低压熔断器在直流短路电流分断特性
短路时,熔体的狭颈全部同时熔化,形成了若干系列电弧。在电弧电阻的作用下电流快速减小,并强制电流降至为零,这就是我们常说的限流。熔断器动作分为两个阶段:
——弧前阶段(t m):狭颈发热至熔点,且伴随材料汽化;
——燃弧阶段(t a):每个缺口开始起弧,然后电弧被填料熄灭。
熔断器的熔断时间为弧前时间和燃弧时间之和,弧前I2t m和熔断I2t a值则是弧前时间和熔断时间内被保护电路中电流释放的能量。图1显示了熔断器短路条件下熔断体的限流能力。
t m弧前时间;  t a 燃弧时间; I p预期电流; i c截断电流。
图1 熔断器的短路电流分断特性
从中可以看到熔断体的截断电流i c 大大低于预期电流峰值I p,同时由于限流作用,低压熔断器的直流短路电流分断特性与交流短路电流分段特性基本相同。火花塞中心电极
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低压熔断器在直流过载电流分断特性
过载期间,熔体在金属效应(M 效应)的特定区域熔化并形成电弧。围绕熔体的填料快速熄灭电弧,并强制电流降至为零。冷却时,熔化的填料转变成如玻璃状的材料,将熔体的各断开部分进行互相隔离,防止电弧重燃和电流再流通。此时熔断器动作仍分为两个阶段
——弧前阶段(t m):熔体发热至含有M 效应材料截面的熔点,典型的弧前时间大于数毫秒, 并且与过载电流的大小成反比。低水平的过载形成长的弧前时间,从数秒至数小时;
——燃弧阶段(t a):在M 效应截面处的电弧随后被填料熄灭。燃弧时间取决于外施电压;
两个阶段形成了熔断器熔断时间(t m+t a)。在过载条件下,由于弧前时间相对较长,弧前能量I2t m值很高, 对于时间大于数个周波或数个时间常数的过载电流,弧前时间是优先测量值。在这情况下,燃弧时间和燃弧能量可以忽略。图2所示了低压熔断器在交直流不同状态下的允通电流,可见在过载保护状态下,低压熔断器的保护作用是一样的。
kyx图2 低压熔断器过载时的保护动作
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时间-电流特性
低压熔断器制造商提供的时间-电流特性通常是交流条件下的熔化电流的有效值, 在稳态条件下它等同于的直流值。但在瞬态条件下,直流和交流之间可能相差很大。这主要取决于故障电路的时间常数,在相同的试验电流下,时间常数越小,熔断器的熔体融化时间也就越快,下图3示意了直流状态下的时间-电流特性的变化。
图3. 熔断时间-电流特性曲线在直流状态下变化
熔断器的直流分断电压
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熔断器的直流工作电压制作候车亭
由于直流电无周期性过零点,低压熔断器的直流额定电压通常低于交流额定电压,两个电压值必须分别表示。如果没有注明直流电压额定值,可按制造商提供的一些技术文件确定。对于没有明确注明直
流电压额定值的熔断器,熔断器的直流分断电压(U perm)取决于:
——熔断器交流额定电压U n;
——直流系统的时间常数t =L/R  L;电感值,R:电阻值
黑发液
——预期分断电流I p
高纯球形硅微粉由于系统中被保护对象不同,直流系统中的时间常数也不尽相同,下表所示了常用直流系统中的时间常数:

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