快速熔断器_快速熔断器工作原理_快速熔断器参数(2)

（2）快熔的温升与功耗

快熔的功耗W为：

W=ΔUIw（1）

ΔU=f(Iw)（2）

式中，Iw－工作电流,ΔU－快熔的压降

快熔的功耗与其冷态电阻有很大关系，选用冷态电阻低的快熔有利于降低温升，因为电流通过能力主要受温升限制。如前所述，快熔接头处的连接状况，也影响快熔的温升，要求快熔接头处的温升不应影响相邻器件的工作。试验证明，快熔温升低于80K可以长期运行，温升100K时制造工艺稳定的产品仍能长期运行，温升120K是电流通过能力的临界点，若温升达到140K则快熔不能长期运行。水冷母排可以降低快熔温升，尤其对低电压规格的快熔如400～600V效果更佳。快熔端子与水冷母排连接端温差一般在1～2℃。许多大功率快熔是按水冷条件设计的，所以用户在使用前应向制造厂垂询。风冷也是一种降低温升的有效方法，根据风速通过能力曲线可以确定风速对快熔温升的影响，风速约5m/s时一般可以提高25％的通流能力，风速若再增加将不会有明显的作用。

根据制造厂提供的快熔电压降曲线以及额定电流下的功耗，测量快熔两极端子间的电压降可以快速计算出该支路的实际电流。

同样的通流情况下，温升还与快熔是采用单一或双并有关。先进工业国家制造的大功率变流装置中多采用快熔双并与半导体器件串联，如700A×2、

图5

1400A×2、2500A×2。双并结构的快熔端子可以尽量减薄,以减少电阻。双并连接的快熔有一类靠螺栓和连板连接(二代产品),有一类是连板(端子)与两熔体(端子)焊接为一体的结构,此类结构比较先进。电压较高的快熔其内电阻较大,尤其是800V以上产品,由于外壳瓷套有一定的长度，表面积较大，而熔体产生的热量经由填料、外壳传导散热，故电压高的快熔风冷效果显著。

（3）分断能力的选择

快熔的外壳强度，很大程度上确定了对最大故障电流的分断能力，IEC标准中称为“额定分断能力”。其次，快熔内部的金属熔片形状、填料吸附金属蒸气能力和热量、熔断体的电动力方向等都影响分断能力。设计变流器时应计算变流变压器的相间短路电流，并按此电流选用具有足够分断能力的快熔。分断能力不足的快熔会持续燃弧直至，严重时会导致交直流短路，故额定分断能力是一个安全指标。

产品制造的分散性也是影响分断能力的因素之一。

有一个易于忽视的问题是在短路故障时线路的功率因数，因为在快熔分断时所产生的电弧能量的大小取决于电路感抗的大小，当线路功率因数cos<0.2时 对 分 断 能 力 有 特 别 高 的 要 求 。

快熔分断时的能量W0为：

W0=Wa＋Wr(3)

式中：Wa－电弧能量,Wr－电阻消耗能量

在分断能力满足变流器的要求时，还要注意分断瞬间电弧电压峰值（标准中称为“暂态恢复电压”），要在快熔制造时予以限制，使其低于半导体器件所能承受的最大值，否则半导体器件将会损坏。故分断时间最短的熔断器不一定最适用。

当快熔用于直流电路中时，因为在直流分断过程中不存在电压的过零点，这对快熔的可靠分断是一个苛刻的条件，所以一般情况下快熔若用在直流电路中只能用到快熔额定电压的60％，最好用直流快熔。

（4）I2t的选择快熔电流通过能力满足系统短路电流的要求后，发生短路故障时可以隔离故障电流，但能否保护所串联的半导体器件则必须分析二者的I2t值。只有当快熔的I2t小于半导体器件的I2t值时，才能对半导体器件起到保护作用。短路故障时的I2t分为两个阶段，即弧前I2t和分断I2t。

1）弧前I2t熔体金属从固态转为液态的时间是弧前时间，大约在1～2ms,可以认为是绝热过程，此时间段快熔产生的电流时间积分以A2s值表示，可以认为是定值，由设计来确定。tm时刻的电流值Im是快熔的限流值，如图5所示。弧前I2t值对于不同的材料其值也不同，对于每一种材料它是一个常数。（4）

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