(理论知识)小型断路器基本理论

小型断路器基本理论BuildingaNewElectricWorld施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.012断路器的定义及符号●能够接通、承载、分断正常电路条件下的电流●在规定的非正常条件下（如短路电流）也能接通、承载一定时间和分断电流的一种机械开关电器施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.013带电导体部分●静触头●合金制成的静触头可提高使用寿命，并且保证在通断操作中和短路时损耗最小。●动触头●表面镀银，提高导电能力。●条状线辫●连接●隧道端子●压板提升式端子iC65端子双金属片条状线辫动触头瞬时脱扣器负荷侧端子施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.015断路器接线端子:隧道式端子&双端子结构●隧道式(法标影响)●Connection=1holeforcableand/orcomb-busbar●双端子结构(德标影响)●Connection=1holeforcableand1forcomb-busbarCableComb-busbar施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.017接通和分断●每次接通和断开负荷时都会产生电弧●机械寿命可用于检验内部部件包括断开和闭合操作的可靠性图1图2动触头电弧静触头接通断开0-CO顺序IEC60947-2施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.018快速闭合技术●快速闭合可以使相线和中性线同时接通(相线接通间隙2ms)●C120,iC65系列具有快速闭合功能●过载时快速闭合，触点不易粘连●闭合的速度与操作人员无关●问题：中性线在相线接通后接通(或中性线毁坏)时，某些负载的电压会高于其正常值而损坏。图1Z1Z2U1U2施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.019旁路技术的应用当直接分断存在困难时,使用“旁路”技术保护断路器的灵敏部件。瞬时脱扣时,“旁路”技术用于保护断路器的灵敏部件招弧角招弧角iC65C120施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.0110Topterminal:connection上端子：接线Thermal,Bimetalstrip:overloadtripping双金属带过载保护Movingcontact:overcurrentbreaking移动触点：过载电量保护Magnetic,coil:short-circuittripping磁线圈：短路脱扣Bottomterminal:connection下端子：接线Arcchute:short-circuitbreaking电弧隔板：短路保护Lockingclip:DINinstallation锁定槽：Din导轨安装toggle:on/offswitchinguponuser’srequest操作手柄：开/关根据用户需求小型断路器--功能型施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.0126过载保护●校准同样大小的双金属片通过校准螺丝或将线辫放置在双金属片的不同位置用于设置不同的断路器额定值不同技术应用于不同的电流等级：过载保护必须保证一定的耐受水平举例:IEC60898,当I=1.45In时必须脱扣。“直接加热”标准额定值“不直接加热”(使用加热器)低额定值(8A)“双金属底部加热高额定值63A校准螺丝施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.0127热脱扣曲线●图例●In=额定电流●Ind=不脱扣电流●Id=脱扣电流脱扣不脱扣双金属片毁坏精度t(s)I/InInIndId施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.0128过载保护脱扣范围●IEC60898●Ind=1.13In1小时●Id=1.45In1小时●IEC60947-2●Ind=1.05In1小时(63A以下)●Id=1.30In1小时●脱扣曲线●依据校准温度●30ºC,IEC60898●40ºC,IEC60947-2或制造商给出的校准温度施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.0129温度降容●温度降容●我们的断路器没有温度补偿●如果环境温度与基准温度不同：要求降容使用Commentsslide29由于各极的机械连锁可使多极同时脱扣弯曲40Cº脱扣曲线60Cº脱扣曲线冷热增大断路器额定值C65N25A校准温度=30Cº环境温度=30Cº最大负载=20A壳体内温度=60Cº降容=最大负载17A在20A时有脱扣的危险壳体内温度=60Cº最大负载=20.7A不必要的脱扣危险C65N-20AC65N-20A举例:负载负载负载施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.0130短路保护●螺线管原理●电流会在绕组周围产生磁场，电流流过绕组时“1”和“2”互相吸引●弹簧调整“1”和“2”的距离使它们分开，短路出现时除外；有两种可能●当Isc低时(10In)，活柱移动很小的距离使机构离开触头。●当Isc高时(3000A)，活柱在机构运动前触发动触头。●为了有效的熄灭电弧，电弧必须提前被检测到(1ms)●触点必须快速分离●必须得到一个高的电弧电压●“旁路”技术的使用可以“保护”断路器的灵敏零件（双金属片磁元件）机械连接脱扣曲柄活柱12弹簧静触头动触头施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.0131磁脱扣曲线●瞬时脱扣曲线图例:Ind=不脱扣电流Id=脱扣电流螺线的损坏脱扣不脱扣t(s)I/InIndId施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.0132短路保护磁脱扣范围●频率会影响瞬时脱扣范围（参见低压产品目录）●iC65为系数1.48●C120为系数1.40●温度不影响瞬时脱扣范围IEC60947-2EN60-898/IEC60898标准可整定误差+/-20%B=3-5InC=5-10InD=10-20InMerlinGerinZ=磁整定3InB=3-5In的选择(2.4-3.6In)B=磁整定4In(3.2-4.8In)C=磁整定8.5InC=5-10In(7-10In)D=磁整定12In(10-14In)D=10-14InK=磁整定12In(10-14In)施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.0133各种脱扣曲线说明IEC60947-2EN60-898/IEC60898标准可整定误差+/-20%B=3-5InC=5-10InD=10-20InSchneiderZ=磁整定3InB=3-5In的选择(2.4-3.6In)B=磁整定4In(3.2-4.8In)C=磁整定8.5InC=5-10In(7-10In)D=磁整定12In(10-14In)D=10-14InK=磁整定12In(10-14In)施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.0134分断能力●分断能力不同参数有关●IEC60947-2●Icu(O-CO)：极限分断能力●Ics(O-CO-CO)：使用分断能力=K*Icu●对于C120HIcs=75%Icu●IEC60898●Icn(O-CO)=额定分断能力(方框中的值)●Ics(O-CO-CO)=使用分断能力=K*Icn●K值由标准决定。●举例:iC65N-1p-32A-230V●IEC60898:6kA●IEC60947-2:10kA施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.0135限流能力限流技术用于尽可能快的分断电路，以限制断路器和电缆中的热应力。Smm21,52,5461016253550PVCCu2,971048,261042,121054,761051,321063,41068,261061,621073,3107AI5,411051,391063,381066,641061,35107PRCCu4,101041,391052,921056,561051,821064,691061,391072,231074,56107AI7,521051,931064,701069,23106188107电缆最大允许热应力表(参见低压产品目录)允许的热应力单位为A2SIsc=22kArms240VNG125H-1p-32A240VCSA=6mm2Cu-PVC允许的最大热应力=4.76105A2s预期热应力=4.8105A2S最大预期故障最大热应力=4.76105A2s限制的热应力=0.45105A2s31kA=1.4x2222kArmscable9.7kA7.5kA4.76105A2skt(s)施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.0136限流曲线限流曲线(参见低压产品目录-技术文件第5.3.3章节)数据按照电压和极数的不同给出举例(400/415V)EN60898定义限流等级热应力限制曲线63A40A25A10A6A图例:item1:C65aitem2:C65Nitem3:C65H-C65L25Aitem4:C65L32-40Aitem5:C65L50-63A可用于开关柜和负荷分断开关中的电动力校验63A40A25A10A6A非限流曲线限流曲线施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.0137高限流等级的好处●Reducedthermalandmechanicalstressestocablesandallelectricaldevicessubmittedtoshort-circuitcurrents减少的热量和机械应力受限于线缆，所有电气装置受制于短路电流●Preservelifedurationandsafetyofthewholeelectricalequipment●保护产品使用寿命，和整个电气设备的安全●Equipmentcostsavings:cascading●设备成本：级联●Equipmentperformance:discrimination●设备性能：选择性●LongerlifedurationoftheMCBitself●断路器本身的使用寿命延长施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.0138选择性●Acti9断路器包括●时间选择性●电流选择性断路器“A”发现下级短路但不脱扣：意味着供电连续性好上级断路器“A”不脱扣下级断路器“B”脱扣短路施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.0139选择性当短路发生时，故障点上方的断路器立即分断故障电路，这就是选择性的原则。在两台Acti9断路器之间有部分电流选择性。在一台Acti9断路器和一台Compact或Masterpact断路器之间可以为完全选择性，意味着下级Acti9断路器将脱扣而上级断路器保持闭合。举例:iC65H-C32A型曲线和iC65H-C25A型曲线间是哪种选择性？回答:无选择性.对于10A:选择性为260A施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.0140级联技术级联技术使得下级断路器获得更高的分断能力通过级联配合，提高系统分断能力，降低成本级联技术使得下级断路器获得加强的选择性级联配合表（详见C65样本）全部经过试验得出上级断路器下级断路器短路NSX100HiC65N30KA级联施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.0141标识施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–2013.0143DPN●这种改变使我们的“相线/中性线”设备符合最新的EN(欧洲)及IEC标准●断路器/漏电开关的组合产品用于民用住宅，安装简单：符合IEC61009标准●断路器产品用于民用住宅，符合IEC60898标准低压终端配电产品常见故障及诊断FD市场部2012.4施耐德电气大学中国学习与发展学院–课堂教学–FLVDCY–20