主控制电路小型断路器是如何实现短路保护和过载保护的

　　1、电气设计时，选型开关电源额定电流时，计算电控柜所带24V负载额定功率及电流：
　　PLC：S7-1500 CPU1511-1 PN：0.7A（最大电流 1.9A） --------- 功耗： 10W（均衡5.5W）接触器：LC1D09BDC：信号回路 最小 5MA ---------------- 吸持功耗： 5.4W中间继电器 ：MY系列：24V 额定电流 36.3MA 线圈电阻662欧姆 功耗0.9W
　　2、大电容放电20分钟后还有电，先测量电容有没有电压，在进行拆线；
　　3、电气原理图设计基本步骤：
　　1、公司、项目名称信息等，2、柜内整体元器件布局、开孔示意、安装接线分布3、一次控制回路（照明、风扇、变频器、电机等220V/380V）4、二次控制回路，接触器、继电器5、元器件供电24V6、IO分布，信号类型、传感器类型、输出继电器、接触器等7、网络拓扑示意图8、柜外接线图（接线盒、8/16芯线、柜外电机）等接线示意注意：①要线号、图号索引 ②布置合理，原理清晰，便于实施 4、电柜保护系统设计：
　　硬件介绍：①熔断器：过载、短路。熔断器（fuse）是指当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路的一种电器。熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开；运用这种原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。{C65N 无漏电保护运行温度 -30…70 °C接线能力 隧道式端子 （上接线或下接线） - 《= 25 mm2}②热继电器的工作原理：（串联在接触器上）是电流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。
　　一、主控制电路小型断路器如何实现短路保护和过载保护的：（C65N空开自带短路、过载跳闸）1、过载保护：断路器的过载保护功能的实现是利用双金属随着温度升高而定向按规律弯曲的原理，小型断路器闭合后在正常工作状态下内部的双金属片因其上通过一定的电流而发热两片金属的热膨胀系数不同而导致弯曲 。正常电流（1.13In）弯曲角度不大，因此推力不足以使脱扣机构脱扣，当线路出现一般性过载时，当达过载电流（1.45In） ，双金属片弯曲角度较大而触动脱扣机构中的杠杆，推力足以推动脱扣机构，从而使小型断路器脱扣起到了超负载保护的作用。流过小型断路器的电流大小不同，双金属片产生的弯曲程度也不同。在线路的一般性过载时，由于过载电流不太大，断路器脱扣时间一般较长。 在现行GB10963.1-2005标准的时间一电流特性中规定了过电流脱扣电流是额定电流的1.45倍脱扣时间应是在1个小时内 。2、短路保护：断路器的短路保护功能是由瞬时脱扣器来实现的。根据F=IN（吸力与电流与匝数之积成正比）分析，由于瞬时脱扣器线圈匝数少（一般只有10匝以下），虽然瞬时脱扣器串接在电路中。电路正常工作时，由于匝数少，正常工作电流产生的吸力不足以克服弹簧的反作用力，因此线路能正常工作。当线路发生短路或严重过载时，很高的电流流过感应线圈而产生一强大磁场，由于产生的电流与正常工作的电流相比相差几倍以至几十倍或更大。线圈匝数没变，但电流增加几倍以至几十倍，因此吸力也增加了几倍以至几十倍，推动杠杆使断路器快速脱扣，由于电流很大，断路器的脱扣时间一般在0.1s内。而且只要反力弹簧选择合理，都能符合B型、C型、D型瞬时脱扣器的整定要求。还有一个重要部件就是灭弧栅，在断路器闭合的瞬间，两触头间会产生较大的电弧。灭弧栅的作用就是通过增大散热面积和电弧释放空间使电弧以快速度消失，减少电弧产生的不良影响。
　　二、二次控制电路①Weidemuller电源有短路保护（PRO ECO120W 24V 5A） ：与24V开关电源，24VSwitching power supply;24V Ac adapter名词相同，AC输入100-240V；DC输出：24V的电源。。24V电源就是用通过电路控制开关管进行高速的道通与截止．将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压，从而产生所需要的一组或多组24V电压！转化为高频交流电的原因是高频交流在变压器变压电路中的效率要比50HZ高很多．所以开关变压器可以做的很小，而且工作时不是很热！！成本很低．如果不将50HZ变为高频那开关电源就没有意义！！②开关电源过流、短路保护原理过流短路其实是一个原理，通过在输出端串接一个检测电阻，将需要保护的电流值转化为电压 值，将此电压值送入运放，与基准电压比较，即可得出一个信号，用来控制保护是否启动。过流都可以保护了，那短路其实就是过流的极限状态，只是此时由于短路，输出电压没有了，这时颗配合初级的MOSFET的限流电阻控制最大输出功率，就可实现短路保护。③24V短路：电流的大小取决于直流电源的内阻，如果直流电源的内阻是0.5欧姆，则短路电流可达到48A。电路短路的结果往往是烧坏电源。
　　三、保护电路
　　1、防浪涌软启动电路：①采用电容充电，后在闭合开关。开关电源的输入电路大都采用电容滤波型整流电路，在进线电源合闸瞬间，由于电容器上的初始电压为零，电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流，特别是大功率开关电源，采用容量较大的滤波电容器，使浪涌电流达100A以上。在电源接通瞬间如此大的浪涌电流，重者往往会导致输入熔断器烧断或合闸开关的触点烧坏，整流桥过流损坏；轻者也会使空气开关合不上闸。上述现象均会造成开关电源无法正常工作，为此几乎所有的开关电源都设置了防止流涌电流的软启动电路，以保证电源正常而可靠运行。--------供电负载，基本都有电容，上电与下电是有灯光指示
　　2、过压、欠压及过热保护电路进线电源过压及欠压对开关电源造成的危害，主要表现在器件因承受的电压及电流应力超出正常使用的范围而损坏，同时因电气性能指标被破坏而不能满足要求。因此对输入电源的上限和下限要有所限制，为此采用过压、欠压保护以提高电源的可靠性和安全性。温度是影响电源设备可靠性的最重要因素。根据有关资料分析表明，电子元器件温度每升高2℃，可靠性下降10％，温升50℃时的工作寿命只有温升25℃时的1/6，为了避免功率器件过热造成损坏，在开关电源中亦需要设置过热保护电路。
　　3、缺相保护电路由于电网自身原因或电源输入接线不可靠，开关电源有时会出现缺相运行的情况，且掉相运行不易被及时发现。当电源处于缺相运行时，整流桥某一臂无电流，而其它臂会严重过流造成损坏，同时使逆变器工作出现异常，因此必须对缺相进行保护。检测电网缺相通常采用电流互感器或电子缺相检测电路。由于电流互感器检测成本高、体积大，故开关电源中一般采用电子缺相保护电路。当缺相时，H点电位抬高，光耦输出高电平，经比较器进行比较，输出低电平，封锁驱动信号。比较器的基准可调，以便调节缺相动作阈值。该缺相保护适用于三相四线制，而不适用于三相三线制。电路稍加变动，亦可用高电平封锁PWM信号。
　　4、短路保护
　　开关电源同其它电子装置一样，短路是最严重的故障，短路保护是否可靠，是影响开关电源可靠性的重要因素。IGBT（绝缘栅双极型晶体管）兼有场效应晶体管输入阻抗高、驱动功率小和双极型晶体管电压、电流容量大及管压降低的特点，是目前中、大功率开关电源最普遍使用的电力电子开关器件。
　　IGBT能够承受的短路时间取决于它的饱和压降和短路电流的大小，一般仅为几μs至几十μs。短路电过大不仅使短路承受时间缩短，而且使关断时电流下降率di/dt过大，由于漏感及引线电感的存在，导致IGBT集电极过电压，该过电压可在器件内部产生擎住效应使IGBT锁定失效，同时高的过电压会使IGBT击穿。因此，当出现短路过流时，必须采取有效的保护措施。为了实现IGBT的短路保护，则必须进行过流检测。适用IGBT过流检测的方法，通常是采用霍尔电流传感器直接检测IGBT的电流Ic，然后与设定的阈值比较，用比较器的输出去控制驱动信号的关断；或者采用间接电压法，检测过流时IGBT的电压降Vce，因为管压降含有短路电流信息，过流时Vce增大，且基本上为线性关系，检测过流时的Vce并与设定的阈值进行比较，比较器的输出控制驱动电路的关断。在短路电流出现时，为了避免关断电流的di/dt过大形成过电压，导致IGBT锁定无效和损坏，以及为了降低电磁干扰，通常采用软降栅压和软关断综合保护技术。在检测到过流信号后首先是进入降栅保护程序，以降低故障电流的幅值，延长IGBT的短路承受时间。在降栅动作后，设定一个固定延迟时间用以判断故障电流的真实性，如在延迟时间内故障消失则栅压自动恢复，如故障仍然存在则进行软关断程序，使栅压降至0V以下，关断IGBT的驱动信号。由于在降栅压程序阶段集电极电流已减小，故软关断时不会出现过大的短路电流下降率和过高的过电压。采用软降栅压及软关断栅极驱动保护，使故障电流的幅值和下降率都能受到限制，过电压降低，IGBT的电流、电压运行轨迹能保证在安全区内。
　　5、漏电保护：接地电网的漏电流超过某一设定值时，能自动切断电源或发出 报警信号的一种安全保护措施。低压电网中的漏电保 护可以防止人身触电伤亡事故; 高压电网则不能完全 防止人身触电伤亡事故，但可提高电网和设备的安全性。所以，在高压电网又称此为单相接地保护。漏电保 护的设定值一般为：低压电网以防止人身触电伤亡为 宗旨;高压电网则以设备安全及阻止故障蔓延为目标。