光伏直流熔断器的工作原理基于电流的热效应和电弧熄灭机制,核心是通过可熔断的熔体(导电材料)在过电流时熔断,切断直流电路,同时快速熄灭熔断产生的直流电弧,实现对光伏系统的过载和短路保护。下面
东莞市新金阳光电科技有限公司小编说一下具体过程,如下:

一、核心结构:熔体与灭弧装置
光伏直流熔断器的结构是实现其功能的基础,主要包括:
熔体:由低熔点合金(如铅锡合金、铜银合金)或细金属丝(铜、银)制成,是电流的通路,也是熔断的核心部件。其截面尺寸和材质根据额定电流设计 —— 额定电流越大,熔体截面越粗或熔点越高。
外壳:采用耐高温、绝缘的材料(如陶瓷、耐高温塑料),保护熔体并隔绝电弧与外部环境。
灭弧室:光伏直流熔断器特有的关键结构(因直流电弧难熄灭),内部可能填充石英砂、产气材料(如纤维材料)或设计栅片,用于快速熄灭电弧。
二、熔断过程:从过电流到熔体断开
正常工作状态
当电路电流在额定范围内时,熔体通过电流产生的热量与散热平衡,温度较低(通常<100℃),保持导通状态,不影响电路正常运行。
过载或短路时的熔断触发
当电路发生过载(电流超过额定值,但未达短路电流):熔体持续通过较大电流,产生的热量无法及时散发,温度逐渐升高(超过熔体熔点,如铅锡合金熔点约 200-300℃),熔体缓慢熔化、断开,切断电路(此过程可能持续几秒到几分钟,称为 “延时熔断”)。
当电路发生短路(电流骤增至额定值的数倍甚至数十倍):强大的电流瞬间使熔体产生大量热量,熔体在毫秒级时间内(通常<10ms)熔化、汽化,形成断路(称为 “快速熔断”)。
三、关键环节:直流电弧的产生与熄灭
光伏直流熔断器与普通交流熔断器的最大差异在于灭弧能力,这是由直流电路的特性决定的:
电弧的产生:当熔体熔断瞬间,断开的两个端点间会因电压差(光伏系统直流电压可达 600-1500V)产生高温电弧(温度可达 5000-10000℃),电弧本质是电离的气体,仍能导电,若不及时熄灭,会持续放热,烧毁熔断器外壳甚至引发火灾。
直流电弧的难点:交流电路的电压呈正弦波变化,每半周期会经过零点,电弧在零点时自然熄灭;而直流电路电压恒定,电弧一旦产生难以自行熄灭,必须通过灭弧装置强制熄灭。
灭弧机制(光伏直流熔断器的核心设计):
石英砂灭弧:外壳内填充石英砂(绝缘且导热性好),电弧产生后被石英砂分割成无数细小电弧,散热面积增大,温度快速降低,同时石英砂吸收电弧能量,使离子化气体快速去电离,电弧熄灭。
产气材料灭弧:外壳或灭弧室采用纤维、塑料等产气材料,电弧高温使材料分解产生大量气体(如二氧化碳、氮气),气体在密闭空间内形成高压,将电弧吹灭,同时气体本身具有绝缘性,防止电弧重燃。
栅片灭弧:通过金属栅片将电弧分割成多个短电弧,每个短电弧的电压降叠加后超过电路电压,电弧无法维持而熄灭(多用于高电压场景)。
通过上述机制,光伏直流熔断器能在直流电路中快速熄灭电弧(通常<100ms),确保电路彻底断开。