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KMCPS控制与保护开关的用途及工作原理是什么?
点击次数:36 发布时间:2019-07-23
1.     产品概述
 
       KMCPS系列控制与保护开关电器是低压电器中的新型产品,是我国九十年代最新研发的填补国内空白的第一代大类产品,其产品类别代号为“CPS”,是英文“Controland ProtectiveSwitchinqDevice”的缩写,其符合的标准为IEC60947-6-2(1997)低压开关设备和控制设备第6部分:多功能电器,第2节:《控制与保护开关电器》(1992年8月第一版)和GB14048.9-1998《低压开关设备和控制设备多功能电器(设备)第2部分:控制与保护开关电器(设备)》(等同采用JEC6094.7-6-2)。IEC标准和国家标准规定的代号及电气符号如右图所示。
 
2.     产品结构
 
       KMCPS系列控制与保护开关电器是在单一结构的产品上实现集成化、内部协调配合的控制与保护功能,能够替代断路器(熔断器)、接触器、过载(或过流、断相)保护继电器、起动器、隔离器等多种传统的分离元器件,具有远距离自动控制与就地人力控制兼有的方式进行控制操作的功能,具有协调配合的时间一电流保护特性,具有控制与保护配合、短路后连续运行,具有分断能力高、飞弧距离小、寿命长,具有保护整定电流均可调的特性,操作方便、配套附件模块多样齐全等优点,可以实现对电动机负载、配电负载的控制和保护。
 
       多功能电器的出现从根本上解决了传统的采用分立元器件(通常是断路器或熔断器+接触器+过载继电器),由于选择不合理而引起的控制和保护配合不合理的种种问题,特别是克服了由于采用不同考核标准的电器产品之间组合在一起时,保护特性与控制特性配合不协调的现象,极大地提高了控制与保护系统的运行可靠性和连续运行性能。
 
       KMCPS系列控制与保护开关电器第一代产品体积比较大,保护采用的双金属片技术。第二代产品尽管解决了体积大的问题,但保护技术没有什么大的突破。随着微电子技术在低压电器行业的应用日益扩大和加深,朗明公司以最新的微电子技术为基础,走高端产
 
品设计之路,投巨资开发具有国际先进水平的产品,汇集了分立元件的优点,功能齐全,性能可靠,为低压配电和控制系统的简化及优化提供了一种基础元件。
 
3.     功能与用途
 
       KMCPS采用模块化的单一产品结构型式,集成了传统的断路器(熔断器)、接触器、过载(或过流、断相)保护继电器、起动器、隔离器等主要功能,具有远距离自动控制与就地人力控制功能,具有面板指示及机电信号报警功能 ,具有过压欠压保护功能,具有断相缺
 
相保护功能,具有协调配合的时间一电流保护特性(具有反时限、定时限和瞬时三段保护特性)。根据需要选配功能模块或附件,即可实现对各类电动机负载、配电负载的控制与保护。
 
       KMCPS主要用于交流50Hz(60Hz) 、额定电压至690V、额定电流自1A至125A、可调工作电流自0.4A至100A的电力系统中接通、承载和分断正常条件(包括规定的过载条件)下的电流,且能够接通、承载并分断规定的非正常条件(如短路)下的电流。
 
4.     适用领域
 
       由于KMCPS系列产品具有控制与保护功能集成化、模块化、小型化结构,对环境污染的防护等级高 ,分断短路电流能力高,飞弧
 
距离短,电寿命长,保护功能齐全,连续运行性能和可靠性高,安装使用及维修操作方便等一系列优点,因此特别适用以下系统:
 
       1)治金、煤矿、钢铁、石化、港口、船舶、铁路等领域的配电和电动机保护与控制系统;
 
       2)现代化建筑中的照明、电源转换、泵、风机、空调、消防、照明等电气控制与保护系列;
 
       3)电动机控制中心(MMC),尤其是智能化电控系统或要求额定运行分断能力ICS高达80kA的配电控制;
 
与保护系统;
 
       4)工厂或车间的单电机控制与保护系统;
 
       5)远程控制照明系统。
 
5.型号及意义
 
       基本型的完整结构及型号应包括:主体型号+主体脱扣器额定电流及分断能力等级、脱扣器、产品功能、控制电源及附件。
 
产品型号各部分的含义如下:
 
6.产品分类
 
●按工作原理分为:电子脱扣器、智能脱扣器
 
●按保护对象分为:电动机保护、配电保护
 
●按操作频率分为:频繁操作、不频繁操作
 
●按接线方式分为:板前、板后、插入式
 
7.产品主要特点
 
●与分离电器构成的系统相比(见表一)
 
(1) 具有控制与保护自配合的特性
 
       KMCPS系列控制与保护开关电器集控制与保护功能于一体,相当于断路器(熔断器)+接触器+热继电器+辅助电器。很好的解决了分离元件不能或很难解决的元件之间的保护与控制特性匹配问题,使保护与控制特性配合更完善合理(具有反时限、定时限和瞬时三段保护特性),只要根据负载功率或电流即可正确选择单一产品,代替以往的包括自电源进线至负载端的各种电器,不需降容;大大减轻了设计人员的工作量。
 
(2) 具有无可比拟的运行可靠性和系统的连续运行性能
 
       KMCPS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:KMCPS在进行了分断短路电流试验后,仍具有6000次以上的AC-4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,KMCPS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性能,其中的运行短路分断能力Ics为80kA指标属同类产品的国际领先、国内最高指标。
 
8.技术性能比较表
 
●与塑壳断路器相比
 
(1) 具有分断能力高、飞弧距离小的特性
 
     KMCPS在380V额定运行短路分断能力Ics(O-CO-CO)达到高分断型为80kA、标准型为50kA、经济型为35kA,在50kA预期短路电流下的分断时间仅为2-3ms,限流系数达到0.2以下,达到塑壳断路器的领先水平,接近熔断器的限流水平,大大限制了短路电流
 
对系统的动、热冲击,KMCPS的飞弧距离小于30mm。
 
(2) 与塑壳断路器构成的保护系统相比,具有保护整定电流均可调整的特性
 
       KMCPS的热脱扣器(反时限)电流的磁脱扣(定时限)电流均可在面板上进行调整,即除了常规的热过载保护电流可根据负载功率进行
 
整定外(Ir1调整范围为0.4-1Ie),过流保护整定电流也可在面板上进行调整(配电负载Ir2调整范围为3-6lr1)。克服了塑壳断路器的短路保护整定电流出厂后用户无法调整的缺点,使得KMCPS产品即使安装在线路末端,短路电流较小时,同样具有很好的短路保护功能。
 
●与接触器性能相比
 
       具有寿命长、操作方便的特性。KMCPS的机械寿命达500~10007次,电寿命AC-3为120~1507次,即可就地手动操作,又可远距离实现自动控制功能。
 
●其他特点
 
(1) 配套附件齐全
 
       辅助触头与信号报警触头、门或抽屉的面板操作机构、控制电路转换模块等。在单一产品上可构成完整的控制与保护单元,实现协调配合的控制与保护功能。
 
(2) 安装角度灵活
 
       横装、垂直安装、水平安装均不影响使用性能。可广泛用于紧凑型成套装置中,包括固定式或抽屉的MCC柜中,具有分离元器件不可比拟的优越性。
 
(3) 安全可靠、防护等级高  
 
       板前、板后、插入式的接线端均具有防触指功能,可配备防护等级直至IP65的高防护等级外壳,特别适用于民用建筑的潮湿场所、地下室、水泵房、煤矿、船舶、石化等领域,是替代目前的电磁起动器、保护式和组合式起动器的理想产品。
 
9.特性参数
 
●主电路的参数
 
   主电路主要由主体和电子过载脱扣器构成,这两部分是构成可以应用的NMCPS产品的最少配置。
 
   主体额定电流In、约定发热电流lth额定绝缘电压Ui、额定频率、额定工作电压Ue以及可选的电子脱扣器的额定工作电流Ie范围或控制功率范围见表二和表三。
 
主电路的基本参数
 
10.主电路的主要参数
 
●     适用的额定工作制
 
       1) 八小时工作制。   2) 不间断工作制。   3) 断续周期工作制;
 
       KMCPS在本工作制下的负载因数(通电持续率)规定为40%。用于不同额定工作电压和不同使用类别的操作循环次数(操作频率)极限值见表四。
 
11.操作频率极限值
 
●     时间-电流特性
 
●热记忆特性
 
       反复的过负荷可能会引起导体发热,电子脱扣器因过载、短延时或定时限等故障动作后,具有模拟热双金属片特性的热效应功能,过载后的能量须经30分钟左右释放结束,短路延时后的能量须经10分钟左右释放结束,在此释放时间内若再次闭合KMCPS开关
 
电器发生过载或短路延时等故障,则动作时间变短,确保线路或设备得到合适的保护。
 
●保护形式
 
       ◆短路瞬时保护,保护电流与开关壳架等级有关,其整定电流为161n±20%,KMCPS动作时间<2ms。
 
       ◆启动延时时间设定范围:在1~99s启动时间内,只对断相、过压、欠压、短路、漏电及三相不平衡进行保护,可避免开机大电流和过电流的保护。
 
       ◆过流保护:用户根据负载电流I,设定智能脱扣器工作电流Ie,负载电流I>80%1e,过流保护动作时间可根据负载特性设定,
 
设定值序号对应的过流倍数与保护动作时间性见下表。(出厂设在2)
 
     ◆过压保护:当工作电压超过120%额定电压时,动作时间≤10s。
 
     ◆欠压保护:当工作电压低于75%额定电压时,动作时间≤10s。
 
     ◆欠流保护:欠流保护是根据最大线电流与额定电流的比值来判断是否起动欠流保护;当电流小于欠流保护设定值时NMCPS在30s内动作。(出厂时设定在60%1e)
 
     特别说明:用户重新设定le,必须重新设定欠流保护值。
 
     ◆三相不平衡保护:三相不平衡保护是根据最大线与最小线电流的差值与最大线电流的比值(1max-lmin/lmax)来判断是否起动欠流保护。当任何二相间的电流值相差20%~75%(出厂设在60%)时,动作时间≤3s。
 
     ◆堵转保护:堵转保护是防止电机驱动设备出现严重运转堵塞或电机超负荷转而发热损坏电机;当工作电流达到额定电流的3,5-8倍时,动作时间≤0.5S。
 
     ◆短路短延时保护:当KMCPS作电流达到额定电流的8倍以上时,动作时间≤0.2s。
 
     ◆漏电保护:KMCPS漏电保护是通过内置的零序互感器来测量电机运转于接地故障情况,以零序电流的大小来判断是否起动漏电保护功能。当漏电电流≥50mA时,动作时间≤0.2s;漏电电流值可根据用户需要按设定值序号自行设定,设定值序号对应的漏电流值见下表。  
 
     ◆过压保护:当工作电压超过120%额定电压时,动作时间≤10s。
 
     ◆欠压保护:当工作电压低于75%额定电压时,动作时间≤10s。
 
     ◆欠流保护:欠流保护是根据最大线电流与额定电流的比值来判断是否起动欠流保护;当电流小于欠流保护设定值时NMCPS在30s内动作。(出厂时设定在60%1e)
 
     特别说明:用户重新设定le,必须重新设定欠流保护值。
 
     ◆三相不平衡保护:三相不平衡保护是根据最大线与最小线电流的差值与最大线电流的比值(1max-lmin/lmax)来判断是否起动
 
     ◆欠流保护。当任何二相间的电流值相差20%~75%(出厂设在60%)时,动作时间≤3s。
 
     ◆堵转保护:堵转保护是防止电机驱动设备出现严重运转堵塞或电机超负荷转而发热损坏电机;当工作电流达到额定电流的3,
 
5-8倍时,动作时间≤0.5S。
 
     ◆短路短延时保护:当KMCPS作电流达到额定电流的8倍以上时,动作时间≤0.2s。
 
    ◆漏电保护:KMCPS漏电保护是通过内置的零序互感器来测量电机运转于接地故障情况,以零序电流的大小来判断是否起动漏
 
电保护功能。当漏电电流≥50mA时,动作时间≤0.2s;漏电电流值可根据用户需要按设定值序号自行设定,设定值序号对应的漏
 
电流值见下表。  
 
用于电动机控制(使用类别:AC-42、AC-43、AC-44)的动作性
 
用于电动机保护过载脱扣器脱扣级别动作特性
 
用于配电线路负载(使用类别:AC-40、AC-41)的动作特性
 
12.产品的使用类别
 
●使用类别代号及典型用途
 
●     产品的电气间隙及爬电距离
 
13.介电性能
 
14.机械寿命
 
主题及其模块的机械寿命
 
15.电寿命
 
     电流从接通电流值降到分断电流值的通电时间为0.05-0.1s,且AC-43的通电时间应按规定的负载数和一周期内的等效发热电流不大于约定发热电流的原则选。
 
主电路电寿命次数及接通与分断条件
 
●     接通、承载和分断短路电流的能力
 
16.主体组成结构
 
KMCPS主体     KMCPS电磁传动机构     KMCPS操作机构
 
     具有短路保护(类似MCCB及熔断器的短路保护功能)、自动控制(类似接触器的远程控制功能)、就地操作与指示功能。
 
     主要由躯壳、主体面板、底板、电磁传动机构、操作机构、主电路接触组(包括触头系统、短路脱扣器)等部件构成。
 
17.电磁传动机构
 
       电磁传动机构主要由控制线圈、铁心、控制触点及基座等组成(类似接触器的电磁控制系统,具有欠电压保护功能),能接受通断操作指令,控制主电路接触组中的主触头接通或分断主电路。线圈的接线端子标志为A1、A2。
 
18.操作机构
 
       能接受每极接触组的瞬时短路信号和来自智能脱扣器的故障信号,通过控制触点切断控制线圈回路由电磁操作机构分断主电路。故障排除后由操作旋钮复位。
 
       KMCPS操作机构的工作状态在主体面板上的符号及指示器位置含义如下图所示。
 
19.主电路接触组(包括触头系统、短路脱扣器)
 
       主电路接触组由动、静双断点触头、栅片灭弧室和限流式快速短路脱扣器动作机构组成,每极相互独立;主电路接触组中装有限流式快速短路脱扣器与高分断能力的灭弧系统,实现高限流特性(限流系数小于0.2)的后备保护,其脱扣电流整定值Is不可调整,仅与主体额定电流有关,其整定值为:201n±20%(有效值)。在负载发生短路时,脱扣器约在2~3ms内快速冲击打开主触头,同时带动操作机构切断控制线圈电路使主电路各极全部断开。
 
20.操作面板
 
21.智能控制器
 
       具有过载可调和过流可调保护功能,具有延时、温度补偿、断相、缺相、欠流、三相不平衡、过压、欠压和较低过载下良好的保护功能,整定电流值包括过载反时限长延时脱扣整定电流值Ir1、短路短延时整定电流值或定时限整定电流值Ir2均可调。按原理和用途分为多种类别规格。
 
22.辅助触头模块
 
       辅助触头基本参数见下表,辅助触头为电气上分开的,即每组触头上可接不同的电压;辅助触头的每对接线端子均用2位数表示;标志的个位数是功能数,1、2表示常闭触头,3、4表示常开触头;标志的十位数为序列数,属于同一触头的接线端子用相同的序列数,且所有具有相同功能的触头用不同的序列数。95、98标志故障信号常开触头,05、08标志主体短路信号常开触头。当主电路发生过载(或过流过压、断相缺相等)故障时操作旋钮处于TRIP,95、98故障报警信号闭合,主电路分断;发生短路时操作旋钮处于TRIP,05,08主体短路报警信号闭合,95、98故障报警信号亦闭合,主电路分断。
 
       机械或电气无源辅助触头:与主电路触头或智能控制器联动,具有电气控制与指示功能,按触头对数分为多种规格。
 
●机械或电气无源信号报警触头:
 
   同辅助触头一体与操作机构或智能控制器联动,具有工作状态
 
及故障原因指示功能。
 
23.KMCPS-45、125的外形安装尺寸见下图
 
24.基本电气控制图
 
25.三极基本型产品
 
◆KMCPS基本配置:主体+电子脱扣器+辅助触头组
 
·短路瞬时动作
 
·短路短延时或定时限(面板可调)
 
·过压保护
 
·欠压保护
 
·欠流保护
 
·堵转保护
 
·断相保护
 
·缺相保护
 
·三相不平衡保护
 
·启动延时功能
 
26.KMCPS(KBO)典型接线图与注意事项
 
27.KMCPS控制与保护开关几种附属型号
 
1)产品型号各部分的含义如下
 
2)KMCPS-F消防型控制与保护开关电器
 
●用途
 
     KMCPS-F消防型控制与保护开关电器主要用于交流50Hz(60Hz)、额定电压至690V、额定电流自0.25A至125A的消防系统中.能够接通 、承载正常条件下包括规定的过载 ,过流条件下的电流,实现“只报警、不跳闸”;且能够接通、承载和分断非正常条件下的电流(如短路电流),实现“报警+跳闸”
 
     主电路和附件模块的主要参数同KMCPS基本型。
 
●产品型式
 
       以KMCPS-F消防型控制与保护开关电器为主体,派生如下系列产品:
 
●隔离消防型KMCPS-FG
 
●消防型双速电动机控制器KMCPSD-F
 
●消防型三速电动机控制器KMCPSD3-F
 
●消防型减压起动器KMCPSJ-F、KMCPSJ2-F、KMCPSZ-F、KMCPSR-F
 
●可逆型控制与保护开关电器KMCPSN-F
 
●消防型保护控制箱XBK1-F
 
●消防型插入式板后接线KMCPS-FR
 
●特别提示
 
     消防型产品在线路发生故障时,产品发出报警后,必须将红色的操作旋钮旋至“再扣”位置方可解报警信号,继续使用时应重新旋至“接通”位置。
 
3)KMCPS-G隔离型控制与保护开关电器
 
●用途
 
     KMCPS-G隔离型产品适用于配电电路和电动机电路中电源的隔离,既可满足主电路隔离的要求,也可满足控制回路隔离的要求,并可通过分合位置指示器(操作旋钮)清楚地显示其状态。
 
   主电路和附件模块的主要参数同KMCPS基本型。
 
   隔离型产品在手柄处于隔离位置时,具有锁扣装置,可以加锁。
 
★     挂锁由客户自备
 
4)KMCPSD双速型、KMCPSD3三速型控制与保护开关
 
●概述
 
       以KMCPS作为主开关,与接触器、电气联锁等附件组合,构成双速电动机控制器KMCPSD,适用于双速电动机的控制与保护。双速电动机控制器配置有三种:
 
●配置一:高速为消防型(过载、过流只报警不跳闸),低速为基本型:
 
●配置二:高、低速均为基本型;
 
●配置三:高、低速均为消防型(应注明特殊定货)。
 
       产品特点、主电路参数及附件模块同基本型。
 
●     产品型号各部分的含义如下
 
5)KMCPSN可逆型控制与保护开关电器
 
●概述
 
         以KMCPS作为主开关,与机械联锁和电气联锁等附件组合,构成可逆型控制与保护开关电器KMCPSN适用于电动机的可逆或双向控制与保护。  
 
       主电路参数和附件模块同基本型。
 
●     产中型号各部分的含义如下
 
6)KMCPSJ、KMCPSJ2星三角减压起动器控制与保护开关
 
●概述
 
       以KMCPS为主开关,与接触器、时间继电器、电气联锁等附件组合,构成Y-△减压起动器成套单元KMCPSJ、KMCPSJ2(以KMCPS-F消防型产品作为主开关,可构成消防型Y-△减压起动器成套单元KMCPSJ-F或者KMCPSJ2-F),可实现对95Kw及以下电动机的Y-△减压起动控制与保护。
 
主电路参数及附件模块同基本型。
 
7)KMCPSZ自耦减压起动器控制与保护开关电器
 
●概述
 
       以KMCPS为主开关,与适当的接触器、时间电流转换装置、电气联锁等附件组合,构成自耦减压起动器成套单元KMCPSZ(以KMCPS-F消防型产品作为主开关.可构成消防型自耦减压起动器成套单元KMCPSZ-F),适用于电动机自耦减压起动控制与保护。
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