1. 背景

當前,低壓電動機保護迴路的配合問題很多設計廠家都是忽略的,導致現場馬達保護的接觸器分斷能力和此迴路的塑殼開關無法配合,造成電機燒毀等問題,本文按照施耐德的推薦表進行分析,確定相關規則和原理。

2. 配合分類

GB14048和IEC60947-4-1對此都有規定,對於工業企業,考慮到工藝的連續性,一般要求類型2的配合。而對於民用建築,一般是消防負載才採用類型2配合,其他都採用類型1配合。

上面的配合分很多方面,分斷能力的配合只是其中最基本的一個要求,請注意,這些配合需要同時滿足,而不是滿足部分,下面分別進行介紹:

(1)分斷時間的配合:接觸器的控制電源如果取自控制電源的某一相,則當此相發生短路故障時,接觸器控制線圈由於失電會導致主觸頭被動打開,而被動的分開短路電流,造成接觸器損壞,這要求SCPD電器在接觸器鋤頭分開之前斷開短路電流,例如CJ20-160的接觸器釋放時間為14ms,而塑殼開關很難在14ms分開短路電流,除非是熔斷器或者支持能量脫扣的斷路器在很大的斷路器電流情況下。

( 2 ) 分斷能力的配合:針對類型2的配合,斷路器的速斷電流也會超過接觸器的最大分斷能力,所以其配合可以大於額定短路分斷能力,但是不能大於極限短路分斷能力,大於此電流,接觸器不能繼續使用;而針對類型1的配合, 可以大於極限短路分斷能力。

(3)動穩定性和熱穩定性配合:熱穩定性主要考慮短時耐受電流,一般接觸器廠家都會給出這個值,比如施耐德的LC1D25接觸器,短時耐受為380A,1s,則焦耳熱為144400A2s;短路保護電器動作的前通過的焦耳熱需要小於此值,這要求此線路的預期短路電流與斷路器動作時間產生的焦耳熱小於此值。動穩定性也是同樣的。在線路預期的短路電流固定的情況下,主要是要求斷路器具備限流能力。施耐德專門開發了NSX80H,尺寸小,限流能力強,比較適合實現2類配合。

3. 接觸器和斷路器參數

(1) NSX斷路器

一般用電動機專用的磁脫扣器MA,其速斷定值可整定,整定範圍如下表所示,基本上是6到14倍的脫扣單元額定值。

(2)LC1D接觸器

查看接觸器資料,其額定電流比較小時分斷能力是非常強的,應該是與額定電流比較大的接觸器採用了同樣的滅弧結構,注意到100A以後,只能保證8倍,ABB和施耐德的比較接近。而查看正泰的接觸器,額定分斷能力只能保證最大10倍。

4.配合表

(1)1類配合表

從下表可以看出,對於1類配合,接觸器基本上是按照電動機的額定電流選擇的,只要不小於即可,而斷路器的額定電流也是同樣的原則。為什麼會這樣呢?實際上,塑殼開關的速斷電流為14*Ie(這裡Ie為電動機額定電流),而接觸器額定電流>Ie,也就是如果塑殼開關速斷電流可調的話,基本上可以保證接觸器需要分斷的最大電流小於14倍額定,而接觸器的額定分斷是10倍額定(AC-4),這個肯定可以保證觸頭損壞而不擊穿外殼,影響其他設備。對於動穩定性和熱穩定性,這個就無法分析了,施耐德和ABB的塑殼開關都是具備限流能力的,而採用國產開關且此迴路短路電流非常大的話,就無法保證了。

(2)2類配合表

從配合表可以看出,2類配合不只是分斷區間的配合,否則根據LC1D的分斷能力,9A的分斷能力可以到250A,從額定電流和分斷能力來看,完全可以可以配合3kW的電動機,但是其7A的額定電流卻配置的是32A的接觸器,這個完全是由於斷路器6.3A上面最近的只有12.5A,按照其限流能力,只有32A的才能與其配合。這也說明雖然框架電流是相同的,但是額定電流不同,其能量通量(焦耳積分)是不同的。

施耐德:

ABB:

5. 綜述

如何達到一類或者二類的配合? 因為IEC的標準對接觸器和熔斷器的配合做過深入研究,因此對於國產的接觸器,一般在數據手冊中都會給出匹配的熔斷器,達到二類配合是比較簡單的。

對於塑殼開關和接觸器如何配合? 只有施耐德,ABB,西門子類似的廠商才會給出配合表,可以採用同一個廠家的產品,保證滿足一類或者二類配合。但是如果是不同廠家的接觸器和塑殼開關如何配合比較困難,主要是接觸器的東穩定電流,熱穩定焦耳積分都沒有給出相關的數據,只能仿照施耐德和ABB的給出配合表, 假設不同廠家的接觸器動穩定和熱穩定性類似,來選擇。

針對電動機保護,通過上面對1類配合的分析,基本上都可以達到的,那麼此時接觸器分斷能力也按照塑殼開關的速斷值投入,保證接觸器和塑殼開關不會同時動作。

針對2類配合,只有靠設計保證,即使塑殼開關配置了分勵脫扣器,那也只能用接觸器分斷能力保護來保證分斷區間沒有死區,無法保證接觸器動穩定性和熱穩定性滿足迴路短路電流的要求。


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