17.2.3.1 带隔离功能的CPS
隔离开关和隔离器主要用于配电电路和电动机电路中电源的隔离(详见第10章),派生隔离功能的CPS同样也可用于配电电路和电动机电路中电源的隔离,即在集成断路器(熔断器)、接触器、过载(或过电流)保护继电器、欠电压保护继电器功能的基础上,又集成了隔离器的功能,其有关隔离的性能应满足隔离器的要求(符合标准GB 14048.3—2008)。
现有集成化的CPS产品主电路派生隔离功能有两种实现方式:
1)在产品电源端安装专用的隔离功能模块,隔离功能模块与产品本体的主电路接线端子直接插接,各极隔离触头与主触头串联,隔离模块具有独立的操作机构,其与产品主体的关系类似于隔离器与其它产品串联连接使用在系统中的情况,处于隔离位置时,主体的面板不指示,需通过观察隔离模块的手柄位置得知。代表产品为带隔离功能模块的Te-Sys U系列和VK60系列产品(见图17-4),其电气原理图如图17-2d所示。
2)隔离功能触头内置于CPS产品内部,各极隔离触头与主触头串联,分断电路时,主电路触头先分断,隔离用触头后分断,接通电路时,主电路隔离用触头先接通,主电路触头后接通,即隔离触头不分断电流(即使用类别AC-20)仅用于隔离,面板显示则有一个专门的用于指示产品处于隔离的指示位置(见图17-5和图17-13)。代表产品为隔离型的KB0-G系列,其电气原理电路如图17-2b所示。
部分CPS产品还可以实现控制回路的隔离功能,例如VK60的隔离功能模块中可带有控制回路的隔离触头,KB0系列产品选配专用于控制回路的隔离模块也可实现控制回路的隔离功能。
图17-13 隔离功能触头内置于CPS产品的面板指示
17.2.3.2 带可逆(双向)控制功能的CPS
当电动机运转时,反接电动机的定子接线,可使得电动机反向运转,实现电动机的可逆控制;当电动机停止转动后,反接电动机的定子接线,可使得电动机反向运转,实现电动机的双向控制。依此原理,可采用两种方式实现该功能:
1)在负载端增加可逆控制模块,在可逆控制模块中通过双稳态电磁系统对三相电源进行换向,其电气原理图如图17-14a所示,按此方案实现可逆(双向)控制功能的代表产品为可逆型的TeSysU系列和VK60系列,如图17-7所示。可逆模块中可不安装灭弧装置(需要在模块和主体之间设置电气联锁,以确保可逆模块的触头“先通后断”),即可逆模块不用于分断电流,其先于主电路触头接通,并晚于主电路触头分断,该时序通过程序控制。
2)采用两台产品并联并辅以机械联锁和电气联锁,在负载端反接电路,通过对电磁系统的控制实现反接电动机的接线,其电气原理图如图17-14b所示,按此方案实现可逆(双向)控制功能的代表产品为可逆型的3RA6系列和KB0系列产品,如图17-6所示。
图17-14 可逆控制功能的电气原理电路
a)带可逆控制功能的TeSysU和VK60tt b)带可逆控制功能的3RA6和KB0
17.2.3.3 CPS派生双电源转换功能(www.xing528.com)
在重要负载的电控系统中,往往需要使用双电源自动转换开关电器(ATSE)实现双电源供电。ATSE可以基于塑料外壳式断路器(MCCB)、接触器、隔离开关等组合或重新设计后构成,即ATSE可由多种方式构成,从而实现多种不同型式的产品(如PC级、CB级和CC级产品,产品应符合其相应标准:GB 14048.11)。
基于多功能的CPS产品,同样可以实现ATSE,其中较具代表性的为由KB0产品构成的双电源供电产品。以KB0系列CPS为例,采用两台KB0基本型产品辅以机械联锁、电气联锁以及电压检测装置可以构成KB0S系列ATSE,如图17-15所示。由于CPS产品本身具有完善的保护特性包括短路保护性能,因此由CPS构成的ATSE属于CB级产品,也可以根据需要构成PC级产品(如不安装限流式快速短路脱扣器)。
图17-15 KB0S双电源自动转换开关电器及其电气原理电路
17.2.3.4 基于CPS的减压起动控制
对于电动机起动,在无法采用直接起动的条件下,可以考虑采用减压起动或软起动(有关软起动器详见第16章)。基于CPS,辅以适当的接触器、时间继电器、机械联锁和电气联锁可构成多种减压起动器等成套装置,例如-△减压起动器、自耦减压起动器、电阻减压起动器,实现电动机的减压起动和多种保护。
17.2.3.5 用于CPS的双速控制器
许多场合需要使用双速电动机,例如带动风机负载的重要场合,通常需要两种风机转速分别用于正常和紧急情况(如发生火灾需高速排烟),为此需要采用双速控制器去控制2种转速的电动机。基于CPS辅以适当的接触器等可构成双速控制装置,其控制双速电动机绕组的连接方式见表17-6。
表17-6 双速电动机绕组的连接方式
17.2.3.6 用于消防场合的CPS
在许多用电重要场合,如具有消防要求的场合,为了保证更重要的设备及人身安全,往往要求电动机在过载等故障条件下坚持工作,但应立即送出报警信号,在产品上实现“过载等故障仅报警不脱扣,短路故障脱扣断电”。
对于采用电子技术,通过电流互感器采样,MCU发出指令控制脱扣电磁铁(磁通变换器)致使操作机构动作,实现故障情况下产品脱扣断电的CPS,很容易通过程序将故障的动作方式设定为脱扣或不脱扣,并通过控制保护模块的数字量输出端(DO)将报警信号输出(此时,控制与保护模块必须具备数字量输出端口,例如VK60系列产品)。
对于采用传统的双金属片和快速螺线管电磁铁进行故障保护的CPS,为满足上述功能(过载仅报警不脱扣,短路脱扣),必须设计两套独立的用于上述两大类故障的传动至操作机构的传动机构(或传动杆),同时这两套传动机构(或传动杆)应分别以不同的方式带动操作机构,以实现两种不同型式的动作,即过载报警传动机构(或传动杆),仅带动操作机构传动至报警输出,而不带动主电路触头动作,而短路故障传动机构(或传动杆),既带动操作机构传动至报警输出,又带动主电路触头断开(例如KB0消防型产品)。
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