主要特点：控制与保护开关电器

17.1.3.1 与分立元件构成的系统比较

CPS具有多种分立元件的组合功能，且这些功能在产品内部具有协调配合的特性，因此，由CPS构成的电控系统与由分立元件构成的系统有以下不同：

（1）具有控制与保护自配合的特性 CPS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。很好地解决了分立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，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；大大减轻了设计人员的工作量。

（2）具有较高的运行可靠性和系统的连续运行性能 CPS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，CPS在进行了不小于1500次的AC-44操作性能（相当于AC-44电寿命）后，紧接着完成分断额定运行短路电流（I_cs：O-CO-CO）试验后，仍具有不小于1500次的AC-44操作性能，这是由断路器等分立元件构成的系统所难以达到的，CPS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。

17.1.3.2 与塑料外壳式断路器比较

（1）具有分断能力高、飞弧距离短的特性 典型的CPS结构为双断点结构，采用限流分断技术，其额定运行短路分断能力I_cs的分断时间很短，达到塑料外壳式断路器的领先水平，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。

（2）与传统的热磁式塑料外壳式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。CPS的反时限电流和定时限电流整定值均可整定，即除了常规的热保护电流可根据负载功率进行整定外，过电流保护整定电流也可进行调整，克服了塑料外壳式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CPS产品即使安装在线路末端，当短路电流较小时，同样具有很好的线路短路保护功能。

17.1.3.3 与接触器性能比较

（1）寿命长 CPS的机械寿命达500～1500万次，AC-43电气寿命为120～200万次，AC-44电气寿命为2～3万次，均与接触器产品的较高水平相当。

（2）操作方便 既可就地手动操作，又可远距离实现自动控制功能。

17.1.3.4 CPS产品的多样性

CPS具有多分立元件的集成功能，并兼具各分立元件的特点，随着产品的不断发展和演变，不仅从功能上得到了较大的扩展，更从型式、结构以及各功能的实现方式上充分体现出其多样性、多变性及多元化的特点。

（1）定义及使用类别 定义（见17.1.1.3节）指出“CPS可以是也可以不是由单一的电器组成”，即产品型式可包括整体式和组合式两种，能够满足标准规定的有关要求即为CPS。

从产品具备的不同保护功能角度看，不仅满足标准规定的基本保护功能（过载和短路保护功能），同时满足定义中的其他要求的称为CPS。另外，CPS还可以同时具有多种扩展保护功能，例如断相及剩余电流、电流或电压不平衡、反相、过电压等扩展保护功能。

标准中规定CPS的使用类别（见表17-1）包括配电电路的交流和直流负载，也包括电动机、放电灯、白炽灯等交流和直流负载，其使用场合明显呈现出多样化的特点。

表17-1 使用类别的代号及典型用途

（续）

①第1位数（十位数）表示CPS，第2位数（个位数）表示典型用途。

从上述对定义和使用类别的分析可以看出，与其它分立元件不同，CPS无论从产品构成型式、保护功能还是使用场合等多角度都具有多样性的特点。

（2）产品派生类型及型式 CPS除了自身具有多种保护和控制功能外，还可以通过不同的组合方式派生出多样性的派生产品，例如可以控制双向电动机的双向和可逆产品、具有双电源切换功能的自动转换开关电器（ATSE）、具有隔离功能的CPS（内置功能、外加模块），以及通过机械联锁、电气联锁、辅助电器等构成的小型成套控制产品，如星-三角、自耦等减压起动器，还有用于消防等场合的双速控制。

除了可以派生多种功能的产品类型外，对于同样的功能，其实现方式也各不相同。

隔离型产品适用于电路中电源的隔离，在现有的CPS派生型式中即分为两种，一种是以在产品电源端串联隔离功能模块的方式构成，以TeSys U和VK60为代表，如图17-4所示。这种型式的隔离型产品在长度方向上会有较大的增加；另一种则是在产品内部增加一对隔离触头，实现隔离功能内置，以KB0为典型代表，该种型式的隔离型产品与基本型产品的安装尺寸完全相同，外形尺寸基本一致，仅在高度方向上略有增加，如图17-5所示。

图17-4 电源端串联隔离功能模块的TeSys U和VK60产品(www.xing528.com)

可逆控制产品也是CPS常用的派生型式，在现有的产品中，也可以通过两种不同的方式实现可逆控制功能——“并联”与“串联”方式。“并联”方式即传统的由两台产品并排安装，并增加适当的机械联锁和电气联锁实现可逆控制产品，其方式类似于常见的可逆接触器的构成型式，以西门子的3RA6系列（以下简称3RA6）和KB0系列为典型代表，如图17-6所示；“串联”方式则采用在产品负载端连接可逆功能模块的型式构成，以TeSys U和VK60系列产品为典型代表，如图17-7所示。上述两种型式的产品分别在宽度方向和长度方向上增大了外形尺寸，前者的开发和制造成本相对较低，且由于正向与反向回路分别由两台产品进行通断操作（两组主电路触头灭弧系统），故寿命较长，后者由于仅存在一组主电路触头灭弧系统，其使用寿命相对直接起动的产品而言较低，但由于其正向与反向均使用一组主电路触头灭弧系统，两路同时接通的可能性几乎不存在，所以两种型式的产品各有利弊，具体的选用可视实际使用情况确定。

图17-5 内置隔离功能的KB0系列产品

图17-6 “并联”式可逆型3RA6和KB0产品

（3）产品附件 兼具控制功能与保护功能的CPS，同时具备控制电器和配电电器的附件功能模块，因此其附件的品种、类型和数量多于任何一种分立元件，除了包括控制电器的传统附件——辅助触头外，还包括配电电器的常用附件——信号报警触头、远距离再扣模块、分励脱扣器、欠电压脱扣器，用于通信和配置参数的通信功能模块、手持寻址控制台、操作员终端，用于派生功能的隔离模块、可逆模块、电压模块、数字量输入模块、模拟量输出模块，用于方便用户使用的接线端子模块、预接线模块、母线安装适配模块，用于成套装置中的面板手柄及其配套的操作方向转换机构等。图17-8为TeSys U产品的功能模块、附件及其安装位置，图17-9为TeSys U高级型产品可选配的部分功能附件（包括部分防护用外壳），图17-10示出了3RA6产品的母线安装适配模块等，图17-11中为KB0产品的部分附件模块，各CPS产品的附件种类、功能、型式都数量繁多，且又不尽相同，各有千秋。

图17-7 “串联”式可逆型TeSys U和VK60产品

如图17-8～图17-11所示，CPS产品的附件品种繁多，并以模块化的结构进行设计，极大地方便了用户的选用和维修。模块化的理念也体现在部分CPS产品的整体结构设计中，例如TeSys U、VK60系列、KB0系列和常熟开关制造有限公司的CB1系列（以下简称CB1），但西门子公司的3RA6系列产品则采用了整体式结构的布局而未在整体结构中引入模块化的概念，从图17-8～图17-11中可以较为清晰地看出。因此，从产品主体的整体结构的角度来看，CPS也呈现出两种不同的设计理念。

（4）各功能实现方式 CPS兼具短路保护、一般故障保护（指过载、断相等非瞬时动作保护）等功能，但其检测方式、保护方式和动作的执行机构（与手柄的指示位置相关联）在不同产品中也均有所不同，短路故障的检测方式可分为电子和电磁两种（详见17.2.1.3节），均要求动作快速，电磁式主要采用主电路串联快速动作的螺线管电磁铁，发生短路故障后，螺线管电磁铁动作，直接推动动触头动作，同时使得操作机构脱扣，这样可以保证快速响应，而一般故障，则由于对动作时间的要求低于短路故障，故可以采用机构动作，也可以采用电磁系统动作的方式，那么对应手柄则对应在机构动作相应的脱扣位置和电磁系统动作相应的分断位置。表17-2、表17-3给出了各代表公司典型产品的实现方式。

图17-8 TeSys U的功能模块、附件及其安装位置

1—限流-隔离模块 2—动力底座（必备基本功能模块） 3—可逆换向模块 4—插拔式端子排 5—预接线模块 6—附件（或选功能详见图17-9） 7—附件（可选功能详见图17-9） 8—控制单元（必备基本功能模块）

表17-2 各功能实现方式对比

表17-3 国内外CPS典型产品故障检测方法和保护方式对比

图17-9 TeSys U的部分可选功能附件

图17-10 3RA6的安装适配模块附件

图17-11 KB0的部分附件模块

1—主体（必备基本功能模块） 2—热磁脱扣器（必备基本功能模块） 3—信号、辅助触头 4—分励脱扣器 5—远距离再扣器