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固态继电器短路和过电流的保护


固态继电器在实际使用的很多情况下,经常由于负载侧的短路而发生固态继电器的损坏,这是广大电气工程师在设计时常碰到的问题。


短路和过流有两种保护方法:


 一、固态继电器快速熔断保险丝选择
固态继电器的制造商会在样本里标明一个参数,表明半导体闸流管可以承受的最大电流vs时间。通常这个参数为“熔断用最大I2t”(安培平方秒)。
选择快速熔断保险丝通常要考虑以下几个方面:
1. 保险丝的电压等级。
2. 保险丝的电流等级(需要考虑额定负载时、启动电流、工作温度等)。
3. 保险丝的I2t等级。
4. 固态继电器的I2t等级。
保险丝的I2t等级必须要比固态继电器的I2t等级低,且高于负载的浪涌电流。
见下图:


对于CRYDOM(快达)CW系列,50A熔断用最大I2t为3000,90A熔断用最大I2t为7560。相对应的快熔保险丝:I<50A, I2t<3000; I<90A, I2t<7560。
由于目前真正的快速熔断器的售价很高,甚至价格高于固态继电器本身的价格,所以目前在国内市场基本上使用普通的保险丝(个别情况是标称是速断型,但是最关键的参数I2t不标示出来,)来保护固态。在配合不当时,往往固态继电器熔断的时间比一般保险丝的熔断时间要快的多,所以经常发生固态损坏后保险丝还没有动作,所以一般的保险丝根本不能起到保护固态的作用。
二、施耐德Osmart C32N B型断路器的选择
另一种方案就是使用施耐德Osmart C32N B曲线的断路器来保护固态继电器,经过大量试验C32N B曲线的断路器在负载端短路的时候也能保护固态继电器。其脱扣曲线见下图。

C32N B特性脱扣曲线
由上图我们可以看出当电流达到断路器额定电流的3-5倍时,断路器的脱扣时间是11ms-21ms,快达公司CW系列10A、25A、50A、90A的固态在20ms的时间内能承受的最大电流分别是380A、570A、810A、1290A,分别是额定电流的38倍、27倍、16倍、14倍。所以断路器会在负载短路时能够及时(最慢在21ms之内)跳闸。从而起到保护固态继电器的作用。
该方法的特点和优势是:既能保护固态,又能在短路故障排除后直接合上断路器,不用更换。这是保险丝无法做到的。
该方案既解决了固态继电器的保护问题,又解决了快速熔断器的成本过高问题,是一个值得推广的保护方式。
建议选型表:



上表只是固态和断路器的对照选型建议表,选型主要考虑固态继电器的实际使用电流应该等于或略小于断路器的额定电流。
举例如下:如果电热棒的实际使用电压是220V AC,电流是35A,固态的控制电压是24V DC,则可以选用固态CWD4850P和断路器C32N 1P B40A。如果实际使用电流为23A,则可以选用CWD4850P和C32N 1P B25A。