下分断时间仅为2~3ms,限流系数达到0.2以下,并且在分断短路电流后无需维护即可投入使用,即具有分断短路故障后的连续运行性能:KB0在进行了分断短路电流试验后,仍具有不小于1500次AC-44电寿命,这是由断路器等分离元件构成的系统所难以达到的,KB0的这一特性极大地提高了系统的运行可靠性和系统的连续运行型。CPS置有动作电流6~12Ie之值可以整定设置、动作时间为0.2s的定时限过电流脱扣器。从使用中测试出KB0(CPS)具有协调配合的时间——电流保护特性曲线,为系统和负载提供了完善的三段保护特性功能。此外KB0数字化产品还可外置零序电流互感器,实现接地/漏电等剩余电流保护。工程设计及应用只需要根据电动机功率、运行状态和启动方式,正确选择KB0产品型号及规格,就能达到对电动机的过载及短路保护和控制自动协调配合、顺利起停和全面保护。KB0数字化(电子)式模块采用电流互感器采集信号传递给微处理器,由微处理器发出指令,使脱扣器动作。热磁式模块还具有环境温度补偿性能。对负载进行三段,断相、堵转和阻塞等系列保护,特别是小功率电机在低过载时做到准确保护,确实是可贵之处。
3.2 KB0(CPS)的使用极大地提高了系统运行可靠性和连续运行性。 3.2.1 具有分离元件与之无法比拟的高短路分断能力和较强的限流能力 图-5为KB0(CPS)的关键部件接触组和实体图。
图5 主电路接触组
(1.静触头 2.动触头 3.触头支持架
4.速断脱扣器 5.拨杆 6.触头弹簧
7.外壳 8.栅片灭弧室)
承担接触器和断路器双重任务,起着保护与控制作用。部件1~2及右对称件与8表明在电源和负载两侧采用了双断点双灭弧室且静触头为U型结构。分断时电弧电动力为斥力,在磁吹和热气体压力下使电弧拉长快速进入灭弧栅。两组有陡峭前沿的电弧被分割成许多串联的短弧。拉长弧线增加弧阻而迅速灭弧。为普通MCCB灭弧能力的二倍,限流系数为0.2以下,预期短路电流分断时间在2~3ms。从而起到减轻电弧对触头灼烧、快速灭弧和大大限制短路电流的三重效果。因而具有额定运行短路分断能力Ics和额定极限短路分断能力Icu两者相等特性。KB0额定运行短路分断电流Ics(0-co-co)可达80KA。在50KA预期短路到来时,限流系数为0.2,分断时间仅为2~3ms达到熔断器快熔限流水平。从而极大减轻短路电流对系统的动、热冲击而且有效的解决靠近变压器的低压母排旁安装小规格电流产品短路时可分断大电流这一问题,也特别适应用于重载启动和频繁操作切合。KB0在分断短路电流后无需维护仍具有不小于1500次的AC-44电寿命,这是由断路器等分离器件构成的系统所难以达到的。这一特性极大地提高了系统的运行可靠性和连续运行性。
3.2.2 根除动、静触头间的抖动而稳定运行
在工厂一排封闭式插接母线下接着20台左右机床,其负载性质、运行方式、起动方法和电机容量各有不同,但电机在起动瞬间总有5-7Ie的冲击电流。运行时有可能出现堵转和绕组短路过流故障,车间大型负载的投入和干支线的三相短路都会造成母线电压突然下降。易使同一母排控制电机的接触器线圈欠压或瞬时失压,这对靠电磁力保持吸合的接触器来讲是一个灾难,难以维持吸合而群跳,使多机停车。当系统电压忽高忽低短时波动,造成接触器若合若离的抖动,强烈电弧引起触头严重烧伤与熔焊,这是直动式接触器烧毁的主要原因,运行中屡见不鲜。图-4示出KB0接触组的电磁系统与主触头采用了独特的分离设计;触头的超程和压力靠内部的弹簧储能实现。尽管诸如上述的电机起动、短路和系统电压波动,都不会使主触头产生抖动,彻底根除二次弹跳,触头始终保持稳定的吸合状态,大大地增加了系统运行的稳定性和开关使用寿命。
3.2.3 , 飞弧距短运行安全
当线路通过超过接触器主触头分断能力(一般为8~10Ie)时,在拉弧过程中强大的电动斥力作用下三相极易形成电弧短路而烧毁开关自身,产生空间飞弧殃及相邻电器甚至造成人身危害。为此在工程设计和使用中常选用短时耐受电流大的接触器和限流式断路器,用户为求安稳运行常把接触器Ie电流放大一个级别选用,这既不经济又不合理。KB0(CPS)采用密闭式双灭弧室结构,飞弧距离仅为20~30mm左右且整体封闭,对外无弧飞出,故体小容大可密集于柜中,相互安全运行。消除了一般接触器触头裸露、飞弧短路烧毁元件的固有缺陷。
3.2.4 KB0(CPS)具有良好的控制与保护自配合特性
集控制与保护于一体的KB0,生产和组装时已很好地解决了分离元件不能或很难解决元件之间的保护与控制特性匹配问题,使其特性配合更完善合理可靠。选用时只要依据负载的类型、电机电流大小即可正确方便地选出单一产品的KB0,用以取代以往的包括自电源进线至负载端各种分离元件的陈旧之法,方便可靠的实现对电机等负载的控制与保护。大大地减轻了设计时选型上图、安装时配线和故障诊断维修换件的工作量,提高了效率降低了成本。可见CPS的问世使电动机的控制与保护进入了一个新时代。
3.3 KB0(CPS)在工程应用中有显著的节材、节能和降耗效果
从图-2可见,传统的电机控制配线中,从电源L连接隔离开关、断路器(熔断器)、接触器、热继电器到电动机M,主回路须15根导线(或母排),中间用24个螺丝连接。这些线缆铜排和连接件不但费用铜材而电流通时发热耗能。但在CPS配线中,只需6根导线和6个螺钉,从而很大程度上降低电阻耗能也节约了铜材。更重要的是减少了连接接点从而就降低了故障机率。表1所列KB0开关节能效果,明显可观。
表1 KB0(CPS)与分离元件自身耗电比较表
控制一台CPS(KB0)控制与保护开关电器 电机(断路器+按触器+热继电器) 年耗电额定 空载 空载 空载 控制控制年耗空载 电流年耗电电源电度CPS电压 度数数 节约电流 电流 电流 损耗 电压 数 损耗KW?h W V V KW?h A mA mA W KW?h 16 54.5 12 220 105.12 125 27.5 220 240.9 104.5 传统分离元器件 32 45 63 80 100 54.5 54.5 165 165 165 12 12 36.3 36.3 36.3 220 105.12 125 220 105.12 125 220 220 220 317.9 317.9 317.9 247 277 297 27.5 27.5 54.3 60.9 65.3 220 220 220 220 220 240.9 104.5 240.9 104.5 475.7 175.8 533.5 215.6 572 254.1 3.4 模块化结构有高效的应急能力
KB0(CPS)产品采用模块化结构设计,各功能模块装入主体后在机械和电器方面实现协调配合。重要的是各功能模块均为插拔式连接,拆装方便,有利于检修或更换。热磁式、数字化(电子)式模块可在3分钟内更换,解决过负荷保护器出现故障时,减少停电损失。KB0接触系统采用独立的ABC三相接触组,若出现限流短路脱扣器和接触器功能故障时,不需更换整台产品,可在10分钟内更换接触组来予以排除故障。紧急情况下,可将已接好3根电源进线和3根负荷出线的KB0接在原故障开关的进线端和出线端,10分钟内可完成整机换新,迅
速恢复供电、控制与操作。在最短时间内完成对产品故障的排除,更有利于生产,减少停电损失,深受用户赞誉。
3.5 KB0(CPS)产品系列化、智能化满足低压配电和工业控制的全面选用 KB0(CPS)系列化产品功能如表2所示。据建筑电气和工控应用需求,磁控式和数字化式产品均派生了隔离型、可逆控制型、消防专用型、双速三速电机控制型、减压起动器型(Y-△起动、自耦降压和加电阻)和双电源自动转换开关电器等。另有控制柜和开关箱等成套装置,应用于额定电压690V及以下,额定电流0.16~100A共分26个等级,能对0.05~45KW电机在不同工况下进行全压起动控制与保护,且能满足45~90KW的电动机降压起动,为不同需求用户提供完整的解决方案。
数字化控制技术的应用,使KB0进入智能化行列,采用微处理器(MCU)进行数字化整定准确可靠,具有LED数码管显示和远程控制功能、Modbus通讯和剩余电流保护功能。这为电机控制中心(MCC)和多机联动生产线,、实时数据分析、远传和遥控等综合自动化提供了必要的基础条件。
表2 KB0系列产品主要功能表
产品型式 热磁式(M) 数字化基本型KB0-R 数字化式 数字化高级型KB0-E 数字化智能型KB0-T 基本型KB0 保护功能 隔离型KB0-G 短路瞬时 16Ie 16Ie 16Ie 16Ie 过流短延时 6~12Ie可调 6~12Ie可调 6~12Ie可调 6~12Ie可调 过载反时限 可调 可调 可调 可调 断相 三相I不平具有 具有 具有 具有 衡 脱扣级别 10A或10 10A或10 10A或10 10A或10 漏电 具有 具有 具有 阻塞 具有 具有 具有 堵转 具有 具有 具有 具有 起动超时 具有 具有 具有 欠载 具有 具有 测量显示 具有 具有 具有 故障显示 具有 具有 具有 欠功率 具有 相序保护 具有 通讯功能 具有 具有 4(CPS)在低压配电和电动机控制与保护中应用初识
4.1 CPS在机床电气改造中的应用
4.1.1普通车床采用CPS作电器元件改造大有潜力可挖
一个普通车床通常的动力设备由主电机(5.5~22KW)、退刀快速电机
(1~1.6KW)和冷却泵(0.12~0.2KW)组成。其电气系统由一个总的电源开关(断路器或带开关的熔断器组)和三套分别由熔断器、断路器、交流接触器和热继电器组成的控制系统组成,其综合造价与具有四合一性能的KB0开关相比相差无几。改装CA6140车床前,每二个月,对接触器动静触头均要打磨修正。每年对热继电器均要试验整定,每到夏季,热继电器常因环温升高而失灵,造成无故停车,过载拒动烧毁电机者时有发生。改装后不但配电箱体缩小20%而关键是运行稳定。全国数以千万台计的普通车床,若全部采用KB0更新,不仅节约大量板材、节能减排,更重要是电机得到良好的保护和可靠稳定的运转,将创造较好的社会效益和企业效益。
4.1.2 采用数字化智能型的KB0与PLC配合使用,使多刀半自动车床变成自动程控车床
PLC编程与KB0通讯功能的紧密配合相得益彰。对老式多刀半自动车床进行电气改造。利用KB0可靠地重载起停和可逆控制,把机械加工中的平端头与靠模粗车、精车外圆与切槽合并为一个工序,去掉了一些时继,行程开关和电磁阀,取得了精确的工作行程、可靠返回和程序顺利自动转换。一气呵成单件加工。稳定高效并降低工人劳动强度,坐享全自动程控之利。
4.2 CPS在泵站控制工程中的应用
图6 终端配电 图7 双电源终端配电 图8 双电源消防泵一用一备图