保护设备免受电气故障的影响

　　短路、电涌和其他异常情况导致的过流情况可能会损坏敏感元件，从而导致昂贵的维修和停机。缺乏适当的保护装置会增加过流长时间延长的风险，几乎肯定会导致灾难性的系统故障：火灾、控制装置故障和对操作员的伤害。各种保护装置可用于减轻这些风险，每种装置都有独特的功能和应用，适合在不同条件下安装。
　　本文深入探讨了保护电子电气设备免受损坏的不同方法，包括 传统保险丝、创新型电子自恢复保险丝、断路器、金属氧化物压敏电阻 (MOV)、电涌保护器、线路滤波器和线路电抗器。
　　保险丝
　　传统保险丝可能是基本、应用广泛的过流保护装置。当过量电流流过时，保险丝会熔化内部的金属线，从而切断电路并阻止进一步的电流流动。它们用于消费电子产品、汽车电路、工业设备和住宅布线。
　　传统保险丝的主要优势包括成本低廉和使用简单。它们没有活动部件，因此安装起来非常简单。但是，保险丝是性设备，熔断后必须更换，这会导致潜在的维护问题和停机时间。频繁更换保险丝可能会让人烦恼，尤其是在难以触及的区域或需要连续运行的关键系统中。
　　自恢复保险丝
　　对于那些喜欢保险丝的优点但不喜欢性使用的人来说，还有一种称为可复位 PPTC 保险丝（聚合物正温度系数保险丝）的电气元件。
　　当过量电流流过 PPTC 时，高温会导致聚合物从结晶变为非晶态，这种膨胀会破坏导电的路径，从而增加设备的电阻。这种增加的电阻会限制电流并保护设备。PPTC 保险丝的不同之处在于，一旦故障被清除（或电源被关闭），聚合物就会冷却下来，PPTC 会逐渐恢复到其原始状态。
　　断路器
　　断路器是一种可切换的保护装置，通过在磁或热条件下中断电流来保护电力系统。 检测到故障后，它使用一种机制来断开两个常闭触点。
　　在需要快速恢复的情况下，断路器比保险丝更受欢迎。这种偏好是由于它们能够轻松重置和重复使用多次，从而减少了频繁维护的需要。安装受各种国家和地方电气规范和指南的约束。断路器适用于不同的场景，包括具有各种负载系数的电机，因此有不同的曲线可用于确定跳闸电流和速度。
　　带有断路器等设备的电气柜
　　金属氧化物压敏电阻
　　MOV，即金属氧化物压敏电阻，是一种小型电气元件，可保护设备免受电压突然飙升的影响。MOV 内部有许多微小的二极管状结点，它们位于氧化锌颗粒之间。二极管限制电流只能朝一个方向流动。当电压以平均容量运行时，MOV 具有高电阻，不会让太多电流通过，因此不会对电路造成太大影响。在高压情况下，MOV 的电阻会大幅下降。这允许电流冲过 MOV，而不会损坏连接的设备。因此，MOV 的电阻取决于施加的电压。
　　MOV 的缺点是，它会因吸收频繁的高压尖峰而磨损，需要偶尔更换。它会将吸收的能量以热量的形式耗散，从而导致性能下降。
　　金属氧化物压敏电阻适合用于防止短时高压尖峰。保险丝和断路器更适合用于防止过流情况。MOV 通常与保险丝并联使用，以全面保护电路。
　　电涌保护器
　　电涌保护器用于保护电路中的设备免受电涌引起的过电压的影响。它们使用 MOV 或气体放电避雷器(GDR) 来实现这一点。这些组件通过增加或减少导电性或将过电压转移到地面来限制电压。
　　建议将电涌保护器与保险丝或断路器配对使用，以便在典型电路中实现保护。保险丝和断路器可防止过流情况，而电涌保护器则专门防止过压事件。它们共同为您的电气设备提供全面保护。
　　EMI 损害
　　电气噪声或电磁干扰是另一种可能导致电路过流和损坏的情况。此问题常影响数字和模拟通信，但某些谐波可能会导致电流增加、散热，并终导致设备故障。
　　线路滤波器
　　如果您家中有电视和其他电子设备，它们会产生“电噪声”，干扰电视和其他设备的信号和正常运行。这种噪声类似于静电或干扰，让您难以在收音机上听到您喜欢的歌曲。线路滤波器（EMI 滤波器）通常用于解决此问题。EMI 滤波器是一种独特的屏障，可阻止不必要的噪声进入您的设备并防止设备产生的噪声引起其他问题。
　　现代电子设备（例如电源、逆变器和整流器）通常使用高频开关技术来高效转换电力。然而，这些快速切换动作会产生噪声，这是一种电气干扰。EMI 滤波器使用电感器和电容器的组合来阻止或减少不需要的高频信号，只允许所需的频率通过。这有两个好处：它可以防止设备产生的噪声回传到电网，并阻止电网上的任何现有噪声进入设备。
　　专用于变频器的线路电抗器
　　图 4.线路电抗器装置示例。图片由Wolf Automation提供
　　线路电抗器
　　线路电抗器是一种限制电流上升、减少尖峰和浪涌以及限度减少电气噪声的设备。线路电抗器通常用于 VFD（变频驱动器）中。
　　当电流流过线路电抗器时，会产生磁场来抵抗电流的变化。线圈会产生磁场。这种阻力有助于消除波动并降低噪音，使电源更加稳定。同时使用线路电抗器和线路滤波器会很有帮助。
　　线路电抗器和线路滤波器可以通过解决更广泛的电气问题（例如平滑电流尖峰和阻止高频噪声）来增强保护。
　　电流保护
　　用于应对大规模、瞬时故障和更渐进、更烦人（但仍然危险）的电力波动的设备组合可以帮助确保更平稳、更清洁的电力，从而提高设备的性能和使用寿命。