管理电路系统的电流浪涌加强系统保护

张土前

【摘 要】 随着科学技术的不断发展，各种电器及电子产品不断进入人们的生活，改变人们原有的生活方式，极大便利了人们的工作、学习、娱乐等。电器及电子产品容易受到电流浪涌的影响，轻则造成性能下降，重则导致电器或电子产品失效，并造成一定的安全事故。为了确保用电安全，减少人们的经济损失必须加强电路管理，降低电流浪涌的危害，本文就电流浪涌系统保护进行探究。

【关键词】 管理电路系统  电流浪涌  电路保护

电流浪涌是一种常见的电流现象，对电子产品的安全造成严重威胁。随着人们对电子产品的需求不断增加，对电子产品的保护措施也得到了长足的发展，尤其是电流浪涌管理的方法已经趋于成熟，从传统的保险丝发展为更高级的保护措施。随着科技不断进步，人们在未来对管理电流浪涌的要求越来越高，因此必须在现有的基础上进行相关研究，为后续发展奠定坚实的基础。

1 电流浪涌概述

电流浪涌是一种电路中常见的电流特性，电气设备在接通电源的一瞬间，由于电感的存在导致电路中出现峰值电流，且该电流远大于电气正常工作的实际电流，当电流峰值超过电气设备稳态电流一定范围就会导致电气设备发生故障。为了保证电气设备的正常工作，通常使用一些浪涌抑制器实现对电路的保护。

2 简单电路系统保护

电路系统最传统也最简单的保护方式就是采用保险丝的形式，保险丝的种类较多，基于不同保险丝的不同用途，且各自特点及优缺点不同，因此实际设计中需要根据具体情况进行熔断丝选择。常用的熔断丝主要包括快熔丝、多晶硅熔丝、慢熔丝和智能熔丝等。快熔丝就是能够在极短时间内熔断的电阻丝，一些电气设备由于电流过大导致电路烧毁，可能造成严重的后果。因此需要及时制止可能发生的事故，最佳方法就是切断电流。（如图1所示）

快速熔断丝的特点就是在熔点低，且具有一定电阻，当电流过大时，根据公式P=I2R，电阻不变时，电流越大，功率越大，此时电能大多转化为热能。快速熔断丝的熔点较低，因此当电路中电流快速变大时将会导致其温度迅速升高并超过其熔点，快速熔断丝熔断。正常工作时，快速熔断丝发挥了电线的功能，输送电流保持电气设备正常的工作，熔断后电路处于断路状态，在即将发生电力事故时及时有效制止事故的发生。在使用快速熔断丝进行浪涌管理时应该注意其额定值降低需高于百分之五十，如果是5安培快速熔断丝其额定电流至少应高于10安培。慢熔断丝的熔断速度明显低于快熔断丝，，除此之外并无其他不同，因此仍然会出现错误边跳的现象，所以进行浪涌管理时应该注意其额定值降低需高于百分之五十。

快熔断丝和慢熔断丝都是一种一次性的防护措施，熔断后即失去其原有功能，因此在实际工作中造成更换熔断丝的麻烦。多晶硅熔丝就是一种能够反复使用的保险丝，在电路发生故障时多晶硅熔断丝能够及时保护电路不受到电流浪涌的影响，其最大的特点就是在电路故障消除后能够自动恢复，不仅节约了成本，还省去了更换保险丝的操作。多晶硅熔丝的缺点同样明显，每次跳变后其性能都会 有所下降，随着使用次数的增多，其作用逐渐不稳定，在电路正常工作时可能发生错误的跳边现象，甚至发生在事故时无法跳变导致事故进一步扩大。因此在使用多晶硅熔断丝时应该定期检验其性能是否完好。

智能熔断丝是目前一种常见的保险丝，这种保险丝的成本较高，在特定情况下能够发挥重要作用，具有难以取代的地位。其制作成本较高，且需要电压保持在一定高度时才会产生作用，若未能达到条件，即使发生故障智能熔断丝也不会发生起到实际作用。

以上简单的浪涌管理保护措施只能解决一般的问题，当浪涌电流不稳定时会导致这些装置出现误变现象。利用传统保险丝的形式无法切实阻止开关时产生的电流浪涌。另外由于保险丝功能的发挥需要调低额定电流，因此在电气设备发生故障时仍旧允许大量电流通过，甚至造成更严重的事故。基于此，必须针对电流浪涌产生进行针对分析，采用专门的管理措施，降低电流浪涌造成的安全隐患。

3 加强电流浪涌的管理的方式

我国目前大部分的AC/DC变换器输入整流滤波采用的是电容输入式滤波方式[1]，该方式的电路图如图2所示。此时，电容器电压一般不能轻易发生跃变，因此在一开始的时候电容器电压为0，即电容器上下电容板间不存在电势差，此时可以看做导线，即等效为整流输出为断路状态。在这里假设发生最不利的状况，即在上电后电压值瞬间达到峰值，此时电路会产生远大于正常工作电流的浪涌电流，浪涌电流会造成电源电压波形塌陷的状况，给实际供电状况造成严重影响，甚至会对其他电气设备造成影响，严重的话电气设备可能会失效，极有可能导致安全事故的发生。前文已经提过，浪涌电流对整流器的冲击可能不会造成熔断器熔断，熔断器无法熔断将会造成难以想象的后果，难以起到实际的电路保护作用。

基于上述情况必须对电路中的浪涌电流进行限制。就目前而言限制浪涌电流最有效的方式就是在整流器和滤波器间加入一个负温度系数热敏电阻（下文简称NTC），如图3：

使用NTC能够使电流过载产生的热能导致其阻值降低从而减少损耗，在操作上具有一定的简便性，但NTC受到环境因素的影响较大，尤其是在温度多变的地区或上电时间间隔极短的情况下，这种方法就难以起到抑制浪涌电流的作用。从使用途径上来看，NTC适用于廉价的电源。为了提高对浪涌电流的有效控制，必须利用简便可靠的抑制方式。将图3中的NTC换为限流电阻就能有效解决稳定性问题，如图4：

从上图4可以看出，该电阻能够起到与NTC相似的作用，且不受温度及环境的影响，具有简便性及稳定性。其唯一缺点就是该电阻在电流变大是产生较多的热能，降低了电源利用效率，从根本上来看，电路处于稳态后，该电阻实际上已经完成其抑制浪涌电流的任务，此时若仍旧连在电路中只会起到消耗电能的副作用，针对这种状况，可以在电路稳态后将其短路，让其成为电路外一部分，如下图5：

电阻上方安装一开关，当需要抑制浪涌电路时让开关处于打开状态，此时电阻发挥抑制浪涌电路的作用，电路稳态后闭合开关，此时电阻被短路，电流经由开关直接流入电路，减少了电能损失，提高电源利用率。

4 结语

电流浪涌会在瞬间产生高强度电流，对电气设备造成严重的影响，甚至会造成安全事故的发生。因此必须做好浪涌电流的管理工作，利用有效措施管理电流浪涌现象，抑制浪涌电流。

参考文献

[1]JhnCummins.管理电路系统的电流浪涌加强系统保护[J].基础电子，2013（7）：59.

[2]朱华.输入浪涌电流抑制模块在AC/DC变换器的应用[J].电源招聘专家，2014（4）：50-53.

[3]刘颜歌.输入浪涌电流抑制模块[J].电子科学，2010（4）：20.

[4]陈雷.电力系统工程中浪涌电流抑制模块分析[J].电气工程与自动化，2012（3）：38-39.