電工電子實訓設（shè）備中快速熔斷（duàn）器的應用特性

概述：根據勞（láo）動和社會保障（zhàng）部頒發的維修電工初、中級考核培訓技能內容所要求電氣控製線路和實用電子線路，上海红桃视频app公司生產的電工電子實訓設備，通過本實訓設備（bèi）的實訓操作，各中等學校學生能快速掌握該課程的實用（yòng）技術（shù）與操作技能。具有針對性、實用性（xìng）、科學性和先進性，不僅可供學生實（shí）訓操作（zuò），也是各勞動職業技能鑒定部門、大中專院校、職校、技校（xiào）初級（jí）、中級維（wéi）修電（diàn）工技能考核的理想設備，下麵講一講設備中的快速熔斷器的應用特性。

1、電流通過能力：
　　快速熔（róng）斷器的額定電流是以有效值表示的（de），一般正常通過電流為標（biāo）稱額定電流的30%～70%。快速熔斷器使用時或其一端被半導（dǎo）體器件加熱而另一端被水冷母排（pái）冷卻，或雙麵都被水冷母排冷卻；或進（jìn）行強製（zhì）風冷來控製溫升使之保持（chí）電流通過能力。
　　整（zhěng）流器中快速熔斷器接頭處的連接狀況直接影響著快（kuài）速熔斷器的溫升和可靠運行，為此必須保持接觸麵的平整和清潔。如（rú）無鍍層的母排的接觸麵要去除氧化層，安裝時（shí）給予規定的壓緊力，最好使接觸麵產生彈（dàn）性變形。並聯的快速熔（róng）斷器要（yào）求逐（zhú）個（gè）檢（jiǎn）測接觸麵的壓降。
2、快速熔斷器的溫升與功耗：
　　快（kuài）速熔斷器的功耗W=ΔUIw；ΔU=f(Iw)式中：Iw---工作電流（liú）；ΔU---快速熔斷器的壓降。
　　快速熔斷器的功耗（hào）與其冷態電阻有很大的關係，選用冷態電阻較小的快速熔斷器有利（lì）於降低溫升，因為電流通過能力主要受溫（wēn）升（shēng）限製。如前所（suǒ）述，快速熔斷器接頭處的（de）連接狀況也影響著快（kuài）速熔斷器的溫升，要求快速熔斷器接頭處的溫升不應影響其相鄰器件的工作。實驗證明，快速熔（róng）斷器的（de）溫升低於80℃時（shí）可以長期（qī）運行（háng），溫升（shēng）100℃時製（zhì）造工藝穩定的產品仍能長期運行，溫升120℃是電流通過能力的臨界點，若溫（wēn）升達到140℃時，快速熔斷器不能長期運行。
　　目前，化工行業一般采（cǎi）用水冷母排和風（fēng）冷方式來降低快速熔斷器的溫（wēn）升。水冷母排尤其對低電壓規格的快速熔（róng）斷（duàn）器（qì）如400～600V效果更佳（jiā）。快速熔斷器端子與水冷母排連接端溫差一般（bān）在1.0～2.0℃。許多大功率快速熔斷器是按水冷條件設計的（de），所以（yǐ），用戶（hù）在使用前應向製造廠垂詢。風冷也是一種（zhǒng）減少溫升（shēng）的有效方法，根據風速通過能力曲線來確定風（fēng）速對快速熔斷器溫升的影響，風速約5m/s時一（yī）般可以提（tí）高25%的通流能力（lì），風速若再增加（jiā）將不會有明顯的作用。
根據製造廠（chǎng）提供的快速熔斷器電壓降曲線以及額定電流下的功（gōng）耗，測量（liàng）快速熔斷器兩極端子間的（de）電壓降可以快速（sù）計算出該支路的實際電流。
　　另外，在同樣的（de）通流情（qíng）況下，溫升還與快速熔斷（duàn）器（qì）是否采用（yòng）單一或雙並有關。先進工業（yè）國家製造的大功（gōng）率整流裝置中多采用快速（sù）熔斷器的（de）雙並與半導體器件串聯，如700A×2、1400A×2、2500A×2。雙並（bìng）結構的快速熔斷（duàn）器端子可以盡量（liàng）減薄，以減小電阻。有一類雙（shuāng）並連接的快速熔斷器靠（kào）螺（luó）栓和連板連接，另（lìng）一類是連板（端（duān）子）與2個熔體（端子）焊為一體的結構，此類結構比較先進。電壓較高的快速熔（róng）斷器其內阻較大，尤其是800V以上產品（pǐn），由於外殼瓷套（tào）有一定的（de）長度，表麵積較大，而熔體產生的熱量經由填料、外（wài）殼傳導（dǎo）散熱，故電壓高的（de）快（kuài）速（sù）熔斷（duàn）器風冷效果（guǒ）較顯著。
3、分斷能力的選擇：
　　快速熔（róng）斷器的外殼強度在（zài）很大（dà）程度上確定了對（duì）最大故障電流的分斷能力。其次，快速熔斷器內部的金屬（shǔ）熔片形狀、填料吸附金屬蒸汽能力和熱量、熔斷體的電動力等都影
響分斷能力。設計整流（liú）器時應計算“整（zhěng）流變壓器”的相間短路電流，並按此（cǐ）電流選（xuǎn）用具有足夠分斷能力的快（kuài）速熔斷器。分斷能力不足的快速熔斷器會持續燃弧直至（zhì）爆炸，嚴重時會導致交直流短路，故額（é）定分斷（duàn）能力是一個安全指標。
　　易於忽視的問題是在電工電子實訓中短路故障時（shí）線路的（de）功率因數（shù），因為在快速熔斷器分斷時所產（chǎn）生的電弧能量的大（dà）小與電路感抗的大小有很大的關係（xì），當線路功率因數（shù）cosφ＜0.2時對分斷能力有特別高（gāo）的要求。
快速熔斷器分斷時的能量Wo=Wa+Wr+W1
式中：Wa---電弧能量；Wr---電阻消耗能量（liàng）；W1---線路電感釋放的（de）能量。
　　在（zài）分斷（duàn）能力滿足“整流器”的要求時，還要（yào）注意分斷瞬間（jiān）電弧電壓峰值（標準中稱為“暫態恢複電壓”）不能過高，要在快速熔斷器製造時（shí）予（yǔ）以（yǐ）限製，使（shǐ）其低於半導體器件所（suǒ）能承受的最大值，否則半導體器件將會損壞。故分斷時間最短的熔斷器不一（yī）定最適用。
　　當快速熔斷器用於直流電路中時，因為（wéi）在直流分斷過程中不存在電壓的（de）過零點（diǎn），這對快速（sù）熔斷器的可靠分斷是一個苛刻的條件（jiàn），所（suǒ）以（yǐ）一般情況下快速熔斷器若用在直（zhí）流（liú）電路中隻能用到快速熔斷器額定電壓的60%，最好選用直流快速熔斷器。
4、I2t的選擇：
　　熔斷器的熔斷時間t與熔斷電流I的大小有關，其規律是與電流的平方（fāng）成反比。圖3表示t∞1/I2的關係曲線，稱為熔斷（duàn）器的秒-安特性（xìng）曲線。
　　由於各種電器設備（包括電網）都有一定的過載能力，當過載較輕（qīng）時可以允許較長時間運行，而超過某一過載（zǎi）倍數時，相應要求熔斷器在一定時間內熔（róng）斷。選擇熔斷器保護過載和短路，必須了解用電設備的過載特（tè）性（xìng），使這一特（tè）性恰當地處在熔斷器秒-安特性的保護範圍之內。
　　熔斷電流Io的熔斷時（shí）間在理論上是無限大的，稱為最小融化電流或臨界電流，即通過熔體的電（diàn）流小於臨界值（zhí）就不會熔（róng）斷。所以選擇（zé）熔（róng）體的額定電流 Ie應小於Io；通常取Io與Ie的比值（zhí）為1.5～2.0，稱作熔化係數。該係數反映熔斷器（qì）在過載時的不同保護特性，如要使熔斷器能保護小過載電流，融（róng）化係數就應該低些；為了避免電（diàn）動機起動時的短時過電流使熔體熔化，融化係數（shù）就應高些。
　　快速熔器電流通過能力（lì）滿足係統短路電流（liú）的要求（qiú）後，發生短路故障時可（kě）以（yǐ）隔離故障電流，但能否保護（hù）所（suǒ）串聯的半導體器件則必須（xū）分析二者的（de）I2t值。隻有（yǒu）當快速熔（róng）斷器的I2t值小（xiǎo）於（yú）半導（dǎo）體器（qì）件I2t值時，才能（néng）對半導體器件起到保護作用。短路故障時I2t值分為兩個階段，即弧前I2t和熔（róng）斷I2t。熔（róng）體金屬從固態轉為液態的（de）時間是弧前時間，大約1.0～2.0ms，可以認為是絕熱（rè）過程，此時間段快速熔（róng）斷器產生的電流時間積分可以認為是一（yī）定值，由設計來確定。弧（hú）前（qián）I2t值對於不同的材料其值也不同，對於每一種材料它（tā）是一個常數。當熔體金屬變為蒸氣時電弧始燃，在（zài）燃弧（hú）過程中電流由限流值降至零，此階段的I2t即為熔斷I2t，它是一個變量。這一過（guò）程主要依靠填料被腐蝕而吸（xī）收能量。
　　在（zài）設計快速熔斷器時，為滿足半導體器件不斷提高（gāo）的額定電流，要采取許多（duō）措施，而不能簡單地用（yòng）算術方法來選擇快速（sù）熔（róng）斷器。實（shí）驗證明，當額定電流增加1倍時，快速熔斷器（qì）的I2t值是原來的4倍，而半導（dǎo）體器件I2t值的增加要小的多。要使快速熔斷器降低I2t值有較大的難度，隻有多（duō）方麵采取措施，如合理的熔片分布、縮短熔體長度、減小電弧柵和提高滅（miè）弧材料的熄弧能力等。I2t值是（shì）精選（xuǎn）快速熔斷器的重要指標之一。
5、絕緣電阻：
　　快速熔斷器分斷後的（de）絕緣電阻的指標由經（jīng）驗證明是很重（chóng）要的（de）。20世紀90年代大量的產品中加入（rù）了鉀鹽、鈉（nà）鹽（yán），鈉鹽可以提高電弧柵的（de）分斷能力。而製造（zào）較差的快速熔斷器分（fèn）斷後（hòu）絕緣電（diàn）阻大多低於 0.3MΩ，甚至有（yǒu）漏電（diàn）現象（xiàng），特殊情況下切斷（duàn）故障後經（jīng）一段時（shí）間又重（chóng）燃，這將引起更大的故障。質量好的快速熔斷器（加入了鉀鹽、鈉鹽）分斷後應形成 0.5MΩ以上的絕緣電阻。快速熔斷器在分斷10min後能達到大（dà）於1～30MΩ的絕緣電（diàn）阻，可認為（wéi）有良好的可靠性。
另（lìng）外，使用快速熔斷（duàn）器時還要考慮其壽命及可靠性；分斷後的絕緣電阻指標（＞0.5MΩ）；盡量低的暫（zàn）態恢複電壓；不使用有隱形故障的產品等
6、結語：
通過電工（gōng）電子實訓實驗學習，學生可方便地進行實地、調試、排除電路（lù）故障（zhàng）和對（duì）電路（lù）進（jìn）行修改（gǎi）完善等訓練．激發了學生的學習興趣，鍛煉了他們獨立思考和解（jiě）決問題的能力，同時提高（gāo）了教學效率．在（zài）實訓教學保障體（tǐ）係中，教師、基礎（chǔ）設施、教（jiāo）學文件、教學反饋和管理製度五大要素是（shì）相互補（bǔ）充、循環促進、共同提（tí）高的（de）關係．每一（yī）要素的改進和提（tí）高，都可帶動其他要素（sù）的同（tóng）步提高，從而帶動實訓教學保障體係的整體提（tí）高．這些都為實踐教學研究提出了新觀

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