损坏的元件绝大多数情况下的状态是短路状态,为了避免损坏的短路元件造成更大的故障或事故,所以采用了快速熔断器与元件串联的方法。而且串联熔断器还与信号开关联动,在熔断器熔断时,信号开关可发出接点信号用于告警或跳闸以防止时态扩大而造成更大损失。
熔断器的结构示意图如图 3 所示。
康铜丝电阻值约 1Ω、熔体电阻值一般约 0.2mΩ~1mΩ。从电路原理讲康铜丝与熔体是并联关系,而且康铜丝克服弹簧弹力拉着
撞针。
在整流电源正常运行时,由于康铜丝电阻值较熔体电阻值大得多,所以流过康铜丝的电流小到可以忽略不计。
当元件损坏(短路状态)时,高倍数的短路电流穿过元件流过与元件串联的这只熔断器使其熔体熔断,熔体熔断后高倍数的短路电流流过康铜丝使康铜丝瞬间熔断,弹簧弹力导致撞针弹出触发微动开关动作而发出信号。
然而在整流臂多元件并联(如图 4 所示,图 4 为 2并联 1#和 3#整流臂)的整流电源中,当元.件.未.坏.而熔断器熔.体.熔.断.时,经常发生熔断器的撞针弹簧机构不动作的问题。
图 4 的等效电路如图 5 所示,图中 Ra 是熔体电阻,Rc 是康铜丝电阻。
为便于分析,我们可以认为:
①元件未损坏状态 1V1~2V1 同时导通、同时阻断,而且导通状态电阻 Ron=0(即短路)、阻断状态电阻 Roff=∞(即开路);
②熔体未熔断时 Ra=1mΩ,熔体熔断时 Ra=∞;
③康铜丝未熔断时 Rc=1Ω,康铜丝熔断时 Rc=∞,康铜丝熔断电流约 10A。
现以 Uab=100VAC、输出电流 Id=2000A 为例,2F1 的熔体熔断 2Ra1=∞ 时的状态下,流过康铜丝 2Rc1=1Ω的电流分析如下:
(1)元件 1V1、2V1 导通而 1V3、2V3 阻断状态
由于:1V1 阻值=0、1Ra1=1mΩ
所以:Uae=1Ra1×Id=1mΩ×2000A=2V
那么:U2Rc1=Uae=2V I2Rc1=U2Rc1/2Rc1
流过康铜丝的电流:I2Rc1=2V/1Ω=2A,达不到康铜丝的熔断电流 10A,所以康铜丝不能熔断,故撞针弹簧机构不动作,导致不能发出熔断器损坏信号;
(2)元件 1V1、2V1 阻断而 1V3、2V3 导通状态
由于:1V1、2V1 阻断,1V1、2V1 的 Roff=∞,
那么: Uae 加在 2V1 和 2Rc1 上,又 2Rc1=1Ω与 2V1 的 Roff=∞相比可以忽略
所以:电压 Uae 几乎完全加在了 2V1 上,2Rc1 分得的电压 U2Rc1≈0
流过康铜丝的电流:I2Rc1=U2Rc1/2Rc1=0/1Ω=0,0 电流不能使康铜丝熔断,所以撞针弹簧机构不动作,也会导致不能发出熔断器损坏信号;
故:分析结果可说明在整流臂多个“元件串快熔”再并联的整流电源中,当元件未坏而熔断器熔体熔断时,损坏的熔断器撞针弹簧机构不能动作,所以发不出信号。
我们暂且把元件不坏并导致熔断器失效的现象称做“小过载倍率慢速热熔断”。 本人认为:要想在这种“小过载倍率慢速热熔断”情况下正常发信号,目前常用的“康铜丝弹簧撞针机构” 这种传统的结构方式注定是实现不了的,须大费周章另辟蹊径。
综上所述:目前常用的“康铜丝弹簧撞针机构”传统发信号方式仅适用于“大过载倍率快速熔断”的情况。这就要求我们在做大功率整流电源的原理设计和结构设计时,从设计理念上做一个修正,合理规避“小过载倍率慢速热熔断”的状况的发生!
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