管理電路系統(tǒng)的電流浪涌加強(qiáng)系統(tǒng)保護(hù)

張土前

【摘 要】 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種電器及電子產(chǎn)品不斷進(jìn)入人們的生活，改變?nèi)藗冊(cè)械纳罘绞剑瑯O大便利了人們的工作、學(xué)習(xí)、娛樂(lè)等。電器及電子產(chǎn)品容易受到電流浪涌的影響，輕則造成性能下降，重則導(dǎo)致電器或電子產(chǎn)品失效，并造成一定的安全事故。為了確保用電安全，減少人們的經(jīng)濟(jì)損失必須加強(qiáng)電路管理，降低電流浪涌的危害，本文就電流浪涌系統(tǒng)保護(hù)進(jìn)行探究。

【關(guān)鍵詞】 管理電路系統(tǒng) ?電流浪涌 ?電路保護(hù)

電流浪涌是一種常見(jiàn)的電流現(xiàn)象，對(duì)電子產(chǎn)品的安全造成嚴(yán)重威脅。隨著人們對(duì)電子產(chǎn)品的需求不斷增加，對(duì)電子產(chǎn)品的保護(hù)措施也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，尤其是電流浪涌管理的方法已經(jīng)趨于成熟，從傳統(tǒng)的保險(xiǎn)絲發(fā)展為更高級(jí)的保護(hù)措施。隨著科技不斷進(jìn)步，人們?cè)谖磥?lái)對(duì)管理電流浪涌的要求越來(lái)越高，因此必須在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)研究，為后續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 電流浪涌概述

電流浪涌是一種電路中常見(jiàn)的電流特性，電氣設(shè)備在接通電源的一瞬間，由于電感的存在導(dǎo)致電路中出現(xiàn)峰值電流，且該電流遠(yuǎn)大于電氣正常工作的實(shí)際電流，當(dāng)電流峰值超過(guò)電氣設(shè)備穩(wěn)態(tài)電流一定范圍就會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備發(fā)生故障。為了保證電氣設(shè)備的正常工作，通常使用一些浪涌抑制器實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的保護(hù)。

2 簡(jiǎn)單電路系統(tǒng)保護(hù)

電路系統(tǒng)最傳統(tǒng)也最簡(jiǎn)單的保護(hù)方式就是采用保險(xiǎn)絲的形式，保險(xiǎn)絲的種類較多，基于不同保險(xiǎn)絲的不同用途，且各自特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)不同，因此實(shí)際設(shè)計(jì)中需要根據(jù)具體情況進(jìn)行熔斷絲選擇。常用的熔斷絲主要包括快熔絲、多晶硅熔絲、慢熔絲和智能熔絲等?？烊劢z就是能夠在極短時(shí)間內(nèi)熔斷的電阻絲，一些電氣設(shè)備由于電流過(guò)大導(dǎo)致電路燒毀，可能造成嚴(yán)重的后果。因此需要及時(shí)制止可能發(fā)生的事故，最佳方法就是切斷電流。（如圖1所示）

快速熔斷絲的特點(diǎn)就是在熔點(diǎn)低，且具有一定電阻，當(dāng)電流過(guò)大時(shí)，根據(jù)公式P=I2R，電阻不變時(shí)，電流越大，功率越大，此時(shí)電能大多轉(zhuǎn)化為熱能?？焖偃蹟嘟z的熔點(diǎn)較低，因此當(dāng)電路中電流快速變大時(shí)將會(huì)導(dǎo)致其溫度迅速升高并超過(guò)其熔點(diǎn)，快速熔斷絲熔斷。正常工作時(shí)，快速熔斷絲發(fā)揮了電線的功能，輸送電流保持電氣設(shè)備正常的工作，熔斷后電路處于斷路狀態(tài)，在即將發(fā)生電力事故時(shí)及時(shí)有效制止事故的發(fā)生。在使用快速熔斷絲進(jìn)行浪涌管理時(shí)應(yīng)該注意其額定值降低需高于百分之五十，如果是5安培快速熔斷絲其額定電流至少應(yīng)高于10安培。慢熔斷絲的熔斷速度明顯低于快熔斷絲，，除此之外并無(wú)其他不同，因此仍然會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤邊跳的現(xiàn)象，所以進(jìn)行浪涌管理時(shí)應(yīng)該注意其額定值降低需高于百分之五十。

快熔斷絲和慢熔斷絲都是一種一次性的防護(hù)措施，熔斷后即失去其原有功能，因此在實(shí)際工作中造成更換熔斷絲的麻煩。多晶硅熔絲就是一種能夠反復(fù)使用的保險(xiǎn)絲，在電路發(fā)生故障時(shí)多晶硅熔斷絲能夠及時(shí)保護(hù)電路不受到電流浪涌的影響，其最大的特點(diǎn)就是在電路故障消除后能夠自動(dòng)恢復(fù)，不僅節(jié)約了成本，還省去了更換保險(xiǎn)絲的操作。多晶硅熔絲的缺點(diǎn)同樣明顯，每次跳變后其性能都會(huì) 有所下降，隨著使用次數(shù)的增多，其作用逐漸不穩(wěn)定，在電路正常工作時(shí)可能發(fā)生錯(cuò)誤的跳邊現(xiàn)象，甚至發(fā)生在事故時(shí)無(wú)法跳變導(dǎo)致事故進(jìn)一步擴(kuò)大。因此在使用多晶硅熔斷絲時(shí)應(yīng)該定期檢驗(yàn)其性能是否完好。

智能熔斷絲是目前一種常見(jiàn)的保險(xiǎn)絲，這種保險(xiǎn)絲的成本較高，在特定情況下能夠發(fā)揮重要作用，具有難以取代的地位。其制作成本較高，且需要電壓保持在一定高度時(shí)才會(huì)產(chǎn)生作用，若未能達(dá)到條件，即使發(fā)生故障智能熔斷絲也不會(huì)發(fā)生起到實(shí)際作用。

以上簡(jiǎn)單的浪涌管理保護(hù)措施只能解決一般的問(wèn)題，當(dāng)浪涌電流不穩(wěn)定時(shí)會(huì)導(dǎo)致這些裝置出現(xiàn)誤變現(xiàn)象。利用傳統(tǒng)保險(xiǎn)絲的形式無(wú)法切實(shí)阻止開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生的電流浪涌。另外由于保險(xiǎn)絲功能的發(fā)揮需要調(diào)低額定電流，因此在電氣設(shè)備發(fā)生故障時(shí)仍舊允許大量電流通過(guò)，甚至造成更嚴(yán)重的事故。基于此，必須針對(duì)電流浪涌產(chǎn)生進(jìn)行針對(duì)分析，采用專門的管理措施，降低電流浪涌造成的安全隱患。

3 加強(qiáng)電流浪涌的管理的方式

我國(guó)目前大部分的AC/DC變換器輸入整流濾波采用的是電容輸入式濾波方式[1]，該方式的電路圖如圖2所示。此時(shí)，電容器電壓一般不能輕易發(fā)生躍變，因此在一開(kāi)始的時(shí)候電容器電壓為0，即電容器上下電容板間不存在電勢(shì)差，此時(shí)可以看做導(dǎo)線，即等效為整流輸出為斷路狀態(tài)。在這里假設(shè)發(fā)生最不利的狀況，即在上電后電壓值瞬間達(dá)到峰值，此時(shí)電路會(huì)產(chǎn)生遠(yuǎn)大于正常工作電流的浪涌電流，浪涌電流會(huì)造成電源電壓波形塌陷的狀況，給實(shí)際供電狀況造成嚴(yán)重影響，甚至?xí)?duì)其他電氣設(shè)備造成影響，嚴(yán)重的話電氣設(shè)備可能會(huì)失效，極有可能導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。前文已經(jīng)提過(guò)，浪涌電流對(duì)整流器的沖擊可能不會(huì)造成熔斷器熔斷，熔斷器無(wú)法熔斷將會(huì)造成難以想象的后果，難以起到實(shí)際的電路保護(hù)作用。

基于上述情況必須對(duì)電路中的浪涌電流進(jìn)行限制。就目前而言限制浪涌電流最有效的方式就是在整流器和濾波器間加入一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（下文簡(jiǎn)稱NTC），如圖3：

使用NTC能夠使電流過(guò)載產(chǎn)生的熱能導(dǎo)致其阻值降低從而減少損耗，在操作上具有一定的簡(jiǎn)便性，但NTC受到環(huán)境因素的影響較大，尤其是在溫度多變的地區(qū)或上電時(shí)間間隔極短的情況下，這種方法就難以起到抑制浪涌電流的作用。從使用途徑上來(lái)看，NTC適用于廉價(jià)的電源。為了提高對(duì)浪涌電流的有效控制，必須利用簡(jiǎn)便可靠的抑制方式。將圖3中的NTC換為限流電阻就能有效解決穩(wěn)定性問(wèn)題，如圖4：

從上圖4可以看出，該電阻能夠起到與NTC相似的作用，且不受溫度及環(huán)境的影響，具有簡(jiǎn)便性及穩(wěn)定性。其唯一缺點(diǎn)就是該電阻在電流變大是產(chǎn)生較多的熱能，降低了電源利用效率，從根本上來(lái)看，電路處于穩(wěn)態(tài)后，該電阻實(shí)際上已經(jīng)完成其抑制浪涌電流的任務(wù)，此時(shí)若仍舊連在電路中只會(huì)起到消耗電能的副作用，針對(duì)這種狀況，可以在電路穩(wěn)態(tài)后將其短路，讓其成為電路外一部分，如下圖5：

電阻上方安裝一開(kāi)關(guān)，當(dāng)需要抑制浪涌電路時(shí)讓開(kāi)關(guān)處于打開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)電阻發(fā)揮抑制浪涌電路的作用，電路穩(wěn)態(tài)后閉合開(kāi)關(guān)，此時(shí)電阻被短路，電流經(jīng)由開(kāi)關(guān)直接流入電路，減少了電能損失，提高電源利用率。

4 結(jié)語(yǔ)

電流浪涌會(huì)在瞬間產(chǎn)生高強(qiáng)度電流，對(duì)電氣設(shè)備造成嚴(yán)重的影響，甚至?xí)斐砂踩鹿实陌l(fā)生。因此必須做好浪涌電流的管理工作，利用有效措施管理電流浪涌現(xiàn)象，抑制浪涌電流。

參考文獻(xiàn)

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