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低压控制电器和低压配电电器有什么具体的区别?

发布日期:2021-08-23 10:38    点击次数:200

回答1:

这个问题不错,难怪ABB的同事把这个问题发给我。我来回答吧。

要回答这个问题,我们要明确几个概念。

第一个概念:供配电系统的主回路和辅助回路

主回路,指的是传递和控制电能的回路。主回路又叫做一次回路。

辅助回路,指的是实施信号的采集、传递、放大,还有控制和调节的回路。辅助回路又叫做二次回路。控制回路属于辅助回路。

我们看下图:

图1:电动机正反转控制电路

图1中,左侧的电路就是主回路,右侧的电路就是控制回路。我们看到,主回路的任务就是负责电动机供电电能的通断,而控制回路则实施控制,以及电参量的采集。

第二个概念:主回路的开关电器就是配电电器,辅助回路的开关电器就是控制电器。

在图1中,主回路的配电电器包括断路器、交流接触器,还有热继电器和电流互感器。

在图1中,辅助回路的控制电器包括中间继电器、控制按钮、选择开关和信号灯等等。

第三个概念:配电电器的主要参数

既然主回路的开关电器是配电电器,那么配电电器必然要承受运行电流、过载电流和短路电流的冲击,并且要满足配电网电压的条件。

我们来看看这些参数是什么:

1)额定电流Ie

额定电流与配电电器的温升密切相关。

我们看以下链接:

学点开关电器知识——断路器的基本原理之4 - Patrick Zhang的文章 - 知乎

从链接文档中我们看到,断路器内部的触头导电杆在流过额定电流后,它的温升是38.5K,而动静触头间的温升是5.8K,可见温升的主体是导电杆,毕竟它占有70%以上的温升产出率。因此,在国家标准GB/T 14048.1-2012《低压开关设备和控制设备 第1部分:总则》中,把开关电器的导电杆接线端子温升作为开关电器的稳定温升。

我们看标准怎么说:

图2:有关额定电流的标准摘录

看了图2,我们就明白了,配电电器的温升决定了电器的额定电流。

2)额定电压Ue

额定电压有两重意义,其一是介电能力,其二是爬电距离。

我们看标准怎么说:

图3:关于配电电器的额定电压标准摘录

图3中,介电,就是配电电器内部带电导体之间的隔离电压的能力,还有带电导体与外部接地体之间的隔离电压的能力。爬电,则是指绝缘材料外部的绝缘能力,要求在一定的污染等级、湿度和温度下不能发生外部绝缘击穿。

3)配电电器承受短路电流热冲击和电动力冲击的能力

短路电流的热冲击,很容易理解,它会造成配电电器导电结构因为剧烈发热而产生机械变形。配电电器的导电材料在一定时间内能够承受的最高温度所对应电流值,叫做短时耐受电流Icw。短时耐受电流还有另外一个名称,叫做配电电器的热稳定性。

热稳定性有一个重要计算公式,就是:

I_{cw1}^{2}t_{k1}=I_{cw2}^{2}t_{k2} ,式1

利用式1,我们可以校验配电电器在不同短路电流冲击下的热稳定性。

短路电流的电动力冲击,可不是指两导电结构之间的电动力,而是指动静触头之间产生的电磁斥力。见下图:

图4:配电电器触头的电磁斥力

图4中,当触头流过短路电流时,由于线路保护电器的开断至少要在数十毫秒之后,而短路电流的最大值却在短路后10毫秒时到来,因此配电电器哪怕是断路器自身,也都会承受短路电流产生的触头电磁斥力的影响。触头斥力会使得触头斥开,但斥开后触头斥力减小消失,触头又闭合,然后再斥开。在此过程中,触头材料间会因为电弧烧蚀而熔融,甚至熔焊。等到真正开断时,断路器的触头就会硬性拉开,造成触头材料损失和汽化,甚至触头报废。

对于配电电器来说,允许通过的最大电流叫做短路接通能力Icm,它就是配电电器的动稳定性参数。

我们看下图:

图5:短路电流

图5是短路电流的曲线。图中在时刻零发生了短路,短路后在10毫秒(0.01S)时出现了短路电流瞬态最大值Ipk。随着短路延续,短路电流的直流分量衰减完毕,短路电流进入了稳态Ip。

对于配电电器来说,它的热稳定性电流必须大于短路电流稳态值的有效值,而动稳定性必须大于短路电流的瞬态最大值。

可以想见,配电电器中的断路器,它的极限开断能力当然与短路电流相关。在国家标准中,把断路器的极限短路分断能力用符号Icu表示。我们从上图中可以看出,Icu必须大于短路电流的稳态值Ip。

4)配电电器(断路器)的时间-电流特性

所谓时间-电流特性,就是断路器开断不同的电流时,所对应的时间。我们看下图:

图6:塑壳断路器的热磁式保护安秒特性

图6中的曲线部分,就是断路器开断过载电流所对应的曲线,而下方黄色的水平线,就是断路器开断短路电流所对应的曲线。开断过载电流的特性叫做L特性,开关短路电流的特性叫做I特性,所以上图叫做断路器的过载长延时L参数和短路瞬时I参数两段保护曲线,简称LI两段保护。

第四个概念:配电电器的典型代表——断路器的结构模式图

我们看下图:

图7:热磁式断路器的模式图

图7告诉我们,对于典型的配电电器——断路器,它由触头系统、操作系统、脱扣器和灭弧系统等四部分构成。

最重要的是,断路器的脱扣器有四种,分别是用于过载保护的热脱扣器、用于短路保护的磁脱扣器、用于欠电压保护的欠压脱扣器和用于远方开断操作的分励脱扣器。

第五个概念:控制电器的标准和特性

我们已经知道,控制电器的任务就是执行信号的放大、采集,还有控制和调节。

控制电器所遵循的国家标准是GB/T 14048.5《低压开关设备和控制设备 第5部分:控制电路电器和开关元件 机电式控制电路电器》。

控制电器的典型代表是电磁式继电器。我们看下图:

图8:电磁式继电器和继电特性曲线

我们来仔细分析一下图8中的继电特性。

设想图8横坐标X是电流或者电压。当X的值从零开始上升到Xf时,继电器不会动作。当X的值上升到X1时,继电器吸合。不过,为了确保稳定吸合,必须让X上升到Xd才行。

继电器吸合后,我们下降X值。当X下降到X1时,继电器依然吸合。当X值下降到Xf时,继电器释放。

一般地,对于电压吸合的继电器而言,吸合电压为70%额定电压,释放电压为40%额定电压。

我们再看图8,我们发现继电器没有灭弧结构。这是控制电器与配电电器最大的不同之处。

此外,控制电器的触点额定电流是2A,不能超过5A。

总结:

配电电器和控制电器的主要区别是:

1)控制电器触点能够通过的电流是5A,配电电器触头根据产品和规格不同,能够通过的电流从10A一直延伸到6300A。

2)控制电器的触点和它的导电杆不具有动热稳定性,配电电器一般都具有热稳定性,具有触头的配电电器具有动稳定性。

3)控制电器一般没有灭弧罩,但具有开断能力的配电电器一般都有灭弧罩,就算是隔离开关,有些也有简单的灭弧罩。

4)控制电器的继电特性非常明显,但配电电器的继电特性则不明显。

主要就是这些,想到了再补充。

回答2:

我们用电动机正反转电气图举例讲解控制电器和配电电器的区别

低压电器:主要是指用于交流1200V;直流1500V以下的电气线路中,用于线路接通、断开、控制、调节的用电设备。

控制电器:主要用于辅助电路中,它是直接或通过电磁式电器间接发布命令,控制主电路起动,停止等动作的电器。如图一中SB2、SB3。常见的电器如德力西CDA9按钮开关,图二。

配电电器:主要用于主电路中,用于电能的输送和分配。如图一中的FU1、KM1、KM2、FR。最长见的配电电器为断路器,如德力西电气小型断路器DZ47S系列,图三;塑料外壳式断路器CDM3系列,图四。





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