[实用新型]超快速组合式限流熔断器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于电网过载及短路保护的限流熔断器，尤其涉及一种超快速组合式限流熔断器。

背景技术

随着电力系统现代化程度的日益提高，各种大功率半导体器件得到了广泛的应用，系统的供电灵活性和电能品质大大提高，与此同时也带来了半导体器件的过载及短路保护问题。以目前各类变频器和变流器中普遍应用的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)为例，该器件是一种新型复合全控型电压驱动式功率半导体器件，具有驱动功率小、饱和压降低的优点，但其最显著的缺点便是承受过流能力较差，在数倍额定电流下的失效时间仅为毫秒级。现有快速熔断器在数倍额定电流下的分断时间通常在几十毫秒以上，断路器的动作时间则长达数百毫秒，均与保护需求相差甚远。电子控制式限流器采用电子电路快速检测故障电流，通过炸药驱动的分断机构迅速切除故障，能够起到保护作用，但是其体积大成本高，且存在误动和拒动的风险，不利于大规模推广应用。

发明内容

本实用新型旨在解决上述背景技术的不足，提供一种安全有效、体积小巧、成本低廉的超快速组合式限流熔断器。

半导体器件在过载和短路情况下失效的主要原因是电流的热效应，本实用新型通过超快速分断，能够抑制过流峰值、缩短故障持续时间，从而大大降低故障电流的焦耳积分，有效保护半导体器件。为实现上述功能，本实用新型包括主熔断器、消弧熔断器以及扼流线圈，消弧熔断器与扼流线圈串联后与主熔断器并联。

所述主熔断器包括外壳、两个接线端子和跨接在端子之间的熔体。

所述熔体材料采用银、铜或者铝，外形为矩形或变截面形，熔体采用电阻焊、钎焊或者压接的方式与接线端子相连接。

所述消弧熔断器包括外壳、熔断体和接线端子，熔断体两端焊接在接线端子上并封装在外壳内部，熔断体与外壳之间填充有石英砂。

所述扼流线圈包括绕线柱、线圈和接线端子，绕线柱采用绝缘材料，两端压有接线端子，线圈缠绕在绕线柱上，两端焊接在接线端子上。

本实用新型通过对主熔断器、消弧熔断器和扼流线圈进行综合优化设计，能够在额定电流下保持较低温升和功耗，而在过载和短路电流下又能在数个毫秒内分断，从而解决了现有快速熔断器在大功率场合通流能力和限流能力之间的矛盾；另一方面，相对于电子控制式限流器而言，该方案省去了电流传感器、逻辑控制单元、爆炸分断机构和外部电源等环节，直接利用短路电流的热效应作为故障判据和分断能量，不仅提高了可靠性，同时也大大减小了体积、降低了成本，有着广阔的工程应用前景和良好的经济效益。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图；

图2是本实用新型的外观结构图；

图3是主熔断器结构图；

图4是本实用新型的限流过程示意图；

图5是本实施例的限流实验波形；

图中，1-主熔断器，2-消弧熔断器，3、4-扼流线圈，5、6-消弧熔断器接线端子，7、8-主熔断器接线端子，9-主熔断器外壳，10-主熔断器熔体，11-主熔断器上电流，12-消弧熔断器上电流，13-限流实验主回路电流，14-限流实验样机两端电压。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型进行详细说明：

如图1所示，本实用新型包括主熔断器1、消弧熔断器2以及扼流线圈3，消弧熔断器2与扼流线圈3、4串联后与主熔断器1并联。

如图2所示，消弧熔断器2的两个接线端子5、6分别通过扼流线圈3、4与主熔断器1的两个接线端子7、8相连，整个熔断器通过接线端子7、8与外部电路相连。

如图3所示，主熔断器1包括外壳9、两个接线端子7、8和跨接在端子之间的熔体10。由于熔体10较短，且接线端子提供了良好的散热条件，因此熔体10的电流密度可以数倍于普通快速熔断器，主熔断器1在较低温升功耗下具有较小的弧前I²t值。