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LHCPS系列控制與保護開關電器是低壓電器中的新型產品，是我國九十年代最新研發(fā)的填補國內空白的第一代大類產品，其產品類別代號為“CPS”，是英文“Control and Protective Switching Device”的縮寫，其符合的標準為IEC60947-6-2(1997)《低壓開關設備和控制設備 第6部分：多功能電器第2節(jié)：控制與保護開關電器》(1992年8月第一版)和GB14048.9-1998《低壓開關設備和控制設備 多功能電器(設備)》(等同采用IEC60947-6-2)。IEC標準和國家標準規(guī)定的代號及電氣符號如右圖所示。
LHCPS系列控制與保護開關電器是在單一結構的產品上實現集成化、內部協調配合的控制與保護功能，能夠代替斷路器(熔斷器)、接觸器、過載(或過流、斷相)保護繼電器、起動器、隔離器等多種傳統(tǒng)的分離元器件，具有遠距離自動控制與就地人力控制兼有的方式進行控制操作的功能，具有協調配合的時間-電流保護特性，具有控制與保護配合、短路后連續(xù)運行，具有分斷能力高、飛弧距離小、壽命長，具有保護整定電流均可調的特性，操作方便、配套附件模塊多樣齊全等優(yōu)點，可以實現對電動機負載、配電負載的控制和保護
多功能電器的出現從根本上解決了傳統(tǒng)的采用分立元器件(通常是斷路器或熔斷器+接觸器+過載繼電器)，由于選擇不合理而引起的控制和保護配合不合理的種種問題，特別是克服了由于采用不同考核標準的電器產品之間組合在一起時，保護特性與控制特性配合不協調的現象，極大地提高了控制與保護系統(tǒng)的運行可靠性和連續(xù)運行性能
LHCPS系列控制與保護開關電器第一代產品體積比較大，保護采用的雙金屬片技術。第二代產品盡管解決了體積大的問題，但保護極數沒有什么大的突破。隨著微電子技術在低壓電器行業(yè)的應用日益擴大和加深，朗明公司以最新的微電子極數為基礎，走高端產品設計之路，投巨資開發(fā)具有國際先進水平的產品，匯集了分立元件的優(yōu)點，功能齊全，性能可靠為低壓配電和控制系統(tǒng)和建華及優(yōu)化提供了一種基礎元件
功能與用途
LHCPS采用模塊化的單一產品結構型式，集成了傳統(tǒng)的斷路器(熔斷器)、接觸器、過載(或過流、斷相)保護繼電器、起動器、隔離器等主要功能，具有遠距離自動控制與就地人力控制功能，具有面板指示及機電信號報警功能，具有過壓欠壓保護功能，具有斷相缺相保護功能，具有協調配合的時間-電流保護特性(具有反時限、定時限和瞬時三段保護特性)。根據需要選配功能模塊或附件，即可實現對各類電動機負載、配電負載的控制與保護
LHCPS主要用于交流50Hz(60Hz)、額定電壓至690V、額定電流自1A至125A、可調工作電流自0.4A至100A的電力系統(tǒng)中接通、承載和分斷正常條件(包括規(guī)定的過載條件)下的電流，且能夠接通、承載并分斷規(guī)定的非正常條件(如短路)下的電流
適用領域
由于LHCPS 系列產品具有控制與保護功能集成化、模塊化、小型化結構，對環(huán)境污染的防護等級高，分斷短路電流能力高，飛弧距離短，電壽命長，保護功能齊全，連續(xù)運行性能和可靠性高，安裝使用及維修操作方便等一系列優(yōu)點，因此特別適用以下系統(tǒng)：
1、冶金、煤礦、鋼鐵、石化、港口、船舶、鐵路等領域的配電和電動機保護與控制系統(tǒng)
2、現代化建筑中的照明、電源轉換、泵、風機、空調、消防、照明等電氣控制與保護系列
3、電動機控制中心(MMC)，尤其是智能化電控系統(tǒng)或要求額定運行分斷能力Ics高達80kA的配電控制與保護系統(tǒng)
4、工廠或車間的單電機控制與保護系統(tǒng)
5、遠程控制照明系統(tǒng)
型號及含義
基本型的完整結構及型號應包括：主體型號+主體脫扣器額定電流及分斷能力等級、脫扣器、產品功能、控制電源及附件。
產品型號各部分的含義如下：
產品分類
1、按工作原理分為：電子脫扣器、智能脫扣器
2、按保護對象分為：電動機保護、配電保護
3、按操作頻率分為：頻繁操作、不頻繁操作
4、按接線方式分為：板前、板后、插入式
產品主要特點
◆ 與分離電器構成的系統(tǒng)相比(見表一)
1、具有控制與保護自配合的特性
LHCPS系列控制與保護開關電器集控制與保護功能于一體，相當于斷路器(熔斷器)+接觸器+熱繼電器+輔助電器。很好的解決了分離元件不能或很難解決的元件之間的保護與控制特性匹配問題，使保護與控制特性配合更完善合理(具有反時限、定時限和瞬時三段保護特性)，只要根據負載功率或電流即可正確選擇單一產品，代替以往的包括自電源進線至負載端的各種電器，不許降容；大大減輕了設計人員的工作量
2、具有無可比擬的運行可靠性和系統(tǒng)的連續(xù)運行性能
LHCPS在分斷短路電流后無需維護即可投入使用，即具有分斷短路故障后的連續(xù)運行性能：LHCPS 在進行了分斷短路電流試驗后，仍具有6000次以上的AC-4電壽命，這是由斷路器等分離器件構成的系統(tǒng)所難以達到的，LHCPS 的這一特性極大地提高了系統(tǒng)的運行可靠性和系統(tǒng)的連續(xù)運行性能，其中的運行短路分斷能力Ics為80kA指標屬同類產品的國際領先、國內最高指標
技術性能比較表
|
序號 |
技術性能 |
分離電器構成的系統(tǒng) |
KP0開關電器系統(tǒng) |
|
1 |
分斷能力 |
10~50kA |
35~80kA |
|
2 |
機械壽命 |
500~1000萬次 |
500~1000萬次 |
|
3 |
電壽命 |
10~15萬次 |
120~150萬次 |
|
4 |
整定電流調節(jié) |
曲線 |
直線 |
|
5 |
線路匹配一致性 |
差 |
好 |
|
6 |
限流能力 |
低 |
高 |
|
7 |
自配合保護特性 |
無 |
有 |
|
8 |
連續(xù)運行特性 |
無 |
有 |
◆ 與塑殼斷路器相比
1、具有分斷能力高、飛弧距離小的特性
LHCPS在380V額定運行短路分斷能力Ics(O-CO-CO)達到高分斷型為80kA、標準型為50kA、經濟型為35kA，在50kA預期短路電流下的分斷時間僅為2-3ms，限流系數達到0.2一下，達到塑殼斷路器的領先水平，接近熔斷器的限流水平，大大限制了短路電流對系統(tǒng)的動、熱沖擊，LHCPS 的飛弧距離小于30mm
2、與塑殼斷路器構成的保護系統(tǒng)相比，具有保護整定電流均可調整的特性
LHCPS的熱脫扣器(反時限)電流的磁脫扣(定時限)電流均可在面板上進行調整，即除了常規(guī)的熱鍋仔保護電流可格局負載功率進行整定外(lr1調整范圍為0.4~1le)，過流保護整定電流也可在面板上進行調整(配電負載Ir2調整范圍為3-6lr1).克服了塑殼斷路器的短路保護整定電流出廠后用戶無法調整的缺點，使得KP0產品即使安裝在線路末端，短路電流較小時，同樣具有很好的短路保護功能
◆ 與接觸器性能相比
具有壽命長、操作方便的特性。LHCPS 的機械壽命達500~1000萬次，電壽命AC-3為120~150萬次，即可就地手動操作，有可遠距離實現自動控制功能
◆ 其它特點
1、配套附件齊全
輔助觸頭與信號報警觸頭、門或抽屜的面板操作機構、控制電路轉換模塊等。在單一產品上可構成完整的控制與保護單元，實現協調配合的控制與保護功能
2、安裝角度靈活
橫裝、垂直安裝、水平安裝均不影響使用性能。可廣泛用于緊湊型成套裝置中，包括固定式或抽屜的MCC柜中，具有分離元器件不可比擬的優(yōu)越性
3、安全可靠、防護等級高
板前、板后、插入式的接線端均具有防觸指功能，可配備防護等級直至IP65的高防護等級外殼，特別適用于民用建筑的潮濕場所、地下室水泵房、煤礦、船舶、石化等領域，是替代目前的電磁起動器、保護式和組合式起動器的理想產品
特性參數
◆ 主電路的參數
主電路主要由主體和電子過載脫扣器購成，這兩部分是構成可以應用的LHCPS 產品的最少配置
主體額定電流In、約定發(fā)熱電流Ith、額定絕緣電壓Ui、額定頻率、額定工作電壓Ue以及可選的電子脫扣器的額定共組電流Ie范圍或控制功率范圍見表二和表三
主電路的基本參數
|
Inm |
In(A) |
Ith(A) |
Ui(V) |
額定頻率Hz |
Ue(V) |
|
100 |
6.3 |
45 |
690 |
50/60 |
380/690 |
|
10 |
|||||
|
16 |
|||||
|
25 |
|||||
|
32 |
|||||
|
45 |
|||||
|
63 |
100 |
||||
|
100 |
|||||
|
125 |
主電路的主要參數
|
殼架等級Inm |
主體的額定電流In(A) |
電子脫扣器額定工作電流Ie(A) |
長延時電流整定范圍Ie(A) |
380V的控制功率范圍KW |
使用類別 |
額定電壓V |
額定頻率Hz |
|
45 |
6.3 |
1 |
0.4~1 |
0.25~0.55 |
AC-42 |
AC24V |
50(60) |
|
3 |
1.2~3 |
1~1.5 |
|||||
|
6.3 |
2.4~6 |
2.2~3 |
|||||
|
10 |
10 |
4~10 |
3.7~5 |
||||
|
16 |
16 |
6.4~6 |
4.5~7.5 |
||||
|
25 |
25 |
10~25 |
6.5~10.5 |
||||
|
32 |
32 |
12.8~32 |
11~15 |
||||
|
45 |
45 |
18~45 |
15~22 |
||||
|
125 |
63 |
63 |
25.2~63 |
18.5~30 |
|||
|
100 |
100 |
40~100 |
30~37 |
||||
|
125 |
125 |
50~125 |
37~45 |
◆ 適用的額定工作制
1、八小時工作制
2、不間斷工作制
3、斷續(xù)周期工作制；LHCPS 在本工作制下的負載因數(通電持續(xù)率)規(guī)定為40%。用于不同額定工作電壓和不同使用類別的操作循環(huán)次數(操作頻率)極限值見表四
◆ 時間-電流特性
操作頻率極限值
|
Ue(V) |
不同使用類別下的操作頻率(次/小時) |
||||
|
AC-40 |
AC-41 |
AC-42 |
AC-43 |
AC-44 |
|
|
380 |
1200 |
1200 |
600 |
1200 |
300 |
|
690 |
1200 |
1200 |
300 |
1200 |
120 |
◆ 熱記憶特性
反復的過負荷可能會引起導體發(fā)熱，電子脫扣器因過載、短延時或定時限等故障動作后，具有模擬熱雙金屬片特性的熱效應功能，過載后的能量須經30分鐘左右釋放結束，短路延時后的能量須經10分鐘左右釋放結束，在此釋放時間內若再次閉合LHCPS 開關電器發(fā)生過載或短路延時等故障，則動作時間變短，確保線路或設備得到合適的保護
◆ 保護形式
·短路瞬時保護，保護電流與開關殼架等級有關，其整定電流為16In±20%，KP0動作時間<2ms
·起動延時時間設定范圍：在1~99s啟動時間內，只對斷相、過壓、欠壓、短路、漏電及三相不平衡進行保護，可避免開機大電流和過電流的保護
·過流保護：用戶根據負載電流I，設定智能脫扣器工作電流Ie，負載電流I>80%Ie，過流保護動作時間可根據負載特性設定，設定值序號對應的過流倍數與保護動作時間性能見下表(出廠設在2)
|
電流倍數 |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
1.0Ir1 |
不動作 |
不動作 |
不動作 |
不動作 |
|
≥1.1Ir1 |
TL=(1.5Ir1/I)2TL tL:實際動作時間I:實際故障電流 |
|||
|
tL=(1.5Ir1動作時間) |
48s |
96s |
144s |
192s |
·過壓保護：當工作電壓超過120%額定電壓時，動作時間≤10s
·欠壓保護：當工作電壓低于75%額定電壓時，動作時間≤10s
·欠流保護：欠流保護是根據最大線電流與額定電流的比值來判斷是否起動欠流保護；當電流小于欠流保護設定值時，LHCPS在30s內動作(出廠時設定在60%Ie)。特別說明：用戶重新設定Ie，必須重新設定欠流保護值
·三相不平衡保護：三相不平衡保護是根據最大線與最小線電流的差值與最大線電流的比值(Imax-Imin/Imax)來判斷是否起動欠流保護。當任何二相間的電流值相差20%~75%(出廠設在60%)時，動作時間≤3s
·堵轉保護：堵轉保護是防止電機驅動設備出現嚴重運轉堵塞或電機超負荷轉而發(fā)熱損壞電機；當工作電流達到額定電流的3.5~8倍時，動作時間≤0.5s
·短路短延時保護：當LHCPS 工作電流達到額定電流的8倍以上時，動作時間≤0.2s
·漏電保護：LHCPS 漏電保護是通過內置的零序互感器來測量電機運轉于接地故障情況，以零序電流的大小來判斷是否起動漏電保護功能。當漏電電流≥50mA時，動作時間≤0.2s；漏電電流值可根據用戶需要按設定值序號自行設定，設定值序號對應漏電流值見下表(出廠設在6)
設定值序號對應的漏電電流值
|
設定值序號 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
漏電電流值(mA) |
50 |
75 |
10 |
150 |
200 |
300 |
400 |
500 |
用于電動機控制(使用類別：AC-42、AC-43、AC-44)的動作性
|
序號 |
整定電流(Ir1)的倍數 |
與Ie有關的約定時間h |
基準溫度 |
|
1 |
1.0 |
2h不脫扣 |
+40℃ |
|
2 |
1.2 |
2h內脫扣 |
|
|
3 |
1.5 |
4min內脫扣 |
|
|
4 |
7.2 |
4~10s內脫扣 |
用于電動機保護過載脫扣器脫扣級別動作特性
|
序號 |
脫扣級別 |
1.0倍電流整定值不動作時間 |
熱態(tài)1.5倍電流整定值動作時間 |
熱態(tài)7.2倍電流整定值動作時間Tp |
|
1 |
10A |
≥2h |
≤2min |
2s<Tp<10s |
|
2 |
10 |
≤4min |
4s<Tp<10s |
|
|
3 |
20 |
≤8min |
6s<Tp<20s |
|
|
4 |
30 |
≤12min |
9s<Tp<30s |
用于配電線路負載(使用類別：AC-40、AC-41)的動作特性
|
使用類別 |
整定電流(Ir1)的倍數 |
與Ie有關的約定時間h |
基準溫度 |
||
|
A |
B |
Ie<63A |
Ie≥63A |
||
|
AC-40、AC-41 |
1.05 |
1.3 |
1 |
2 |
+30℃ |
產品的使用類別
◆ 使用類別代號及典型用途
|
電路 |
使用類別代號 |
典型用途 |
|
主電路 |
AC-20A |
在無載條件下閉合和斷開電路 |
|
AC-40 |
配電電路，包括混合的電阻性和由組合電抗器組成的電感性負載 |
|
|
AC-41 |
無感或微感負載、電阻爐 |
|
|
AC-42 |
滑環(huán)型電動機：起動、分斷 |
|
|
AC-43 |
籠型感應電動機：起動、運轉中分斷 |
|
|
AC-44 |
籠型感應電動機：起動、反接制動或反向運轉、點動 |
|
|
AC-45a |
放電燈的通斷 |
|
|
AC-45b |
白熾燈的通斷 |
|
|
輔助電路 |
AC-15 |
控制交流電磁鐵負載 |
|
AC-20A |
在無線條件下閉合和斷開電路 |
|
|
AC-21A |
通斷電阻性負載，包括適當的過載 |
|
|
DC-13 |
控制直流電磁鐵負載 |
|
|
DC-20A |
在無線條件下閉合和斷開電路 |
|
|
DC-21 |
通斷電阻性負載，包括適當的過載 |
◆ 產品的電氣間隙及爬電距離
|
電路 |
Uimp(KV) |
電器間隙(mm) |
爬電距離(mm) |
沖擊耐受電壓(KV) |
|
主電路 |
8 |
≥8 |
≥10 |
10 |
|
控制電路 |
8 |
≥8 |
≥10 |
/ |
|
機械無源輔助電路 |
8 |
≥8 |
≥10 |
/ |
|
隔離輔助電路 |
8 |
≥8 |
≥10 |
10 |
|
電壓繼電器 |
8 |
≥8 |
≥10 |
/ |
|
信號報警輔助電路 |
2.5 |
≥1.5 |
≥4 |
/ |
◆ 介電性能
|
工頻耐壓的試驗電壓值和絕緣電阻最小值 |
||
|
Ui(V) |
試驗電壓值(交流有效值) |
絕緣電阻最小值 |
|
60<Ui<300 |
1500V |
1MΩ |
|
300<Ui<690 |
2500V |
1MΩ |
機械壽命
◆ 主體及其模塊的機械壽命
|
殼架等級代號及模塊名稱 |
機械壽命 |
|
主體 |
500×104 |
|
機械聯鎖 |
300×104 |
|
輔助觸頭 |
500×104 |
|
隔離輔助觸頭 |
1×104 |
|
信號報警輔助觸頭 |
1×104 |
|
操作機構 |
1×104 |
電壽命
電流從接通電流值降到分段電流值的通電時間為0.05-0.1s,且AC-43的通電時間應按規(guī)定的負載數和一周期內的等效發(fā)熱電流不大于約定發(fā)熱電流的原則選取
◆ 主電路電壽命次數及接通與分斷條件
|
e(V) |
使用類別 |
|
電壽命 |
|
接通條件 |
分斷條件 |
|||
|
新產品 |
額定運行短路試驗后 |
預期約定電流試驗后 |
I/Ie |
U/Ue |
Ic/Ie |
Ur/Ue |
cosφ |
||
|
380 |
AC-43 |
100×104 |
1.5×103 |
3×103 |
6 |
1 |
1 |
0.17 |
0.35 |
|
AC-44 |
2×104 |
6 |
1 |
||||||
|
690 |
AC-44 |
1×104 |
|||||||
◆ 接通、承載和分斷短路電流的能力
主體
具有短路保護(類似MCCB及熔斷器的短路保護功能)、自動控制(類似接觸器的遠程控制功能)、就地操作與指示功能
主要由軀殼、主體面板、底板、電磁傳動機構、操作機構、主電路接觸組(包括觸頭系統(tǒng)、短路脫扣器)等部件構成
電磁傳動機構
電磁傳動機構主要由控制線圈、鐵芯、控制觸點及基座等組成(類似接觸器的電磁控制系統(tǒng)，具有欠壓保護功能)，能接受通斷操作指令，控制主電路接觸組中的主觸頭接通或分斷主電路。線圈接線端子標志為A1、A2
操作機構(主體面板)
能接受每級接觸組的瞬時短路信號和來自電子過載脫扣器的故障信號，通過控制觸點切斷控制線圈回路由電磁操作機構分斷主電路。故障排除后由操作旋鈕復位。KP0操作機構的工作狀態(tài)在主體面板上的符號及指示器位置含義如下圖所示：
主電路接觸組(包括觸頭系統(tǒng)、短路脫扣器)
主電路接觸組由動、靜雙斷點觸頭、柵片滅弧室和限流式快速短路脫扣器動作機構組成，每極相互獨立；主電路接觸組中裝有限流快速短路脫扣器，與高分斷能力的滅弧系統(tǒng)；實現高限流特性(限流系數小于0.2)的后備保護，其脫扣電流整定值Ir3不可調整，僅與主體額定電流有關，其整定值為：16In±20%。在負載發(fā)生斷路時，脫扣器約在2~3ms內快速沖擊打開主觸頭，同時帶動操作機構切斷控制線圈電路使主電路各極全部斷開。
電子脫扣器
具有過載可調和過流可調保護功能，具有延時、溫度補償、斷相、缺相、三相不平衡、過壓、欠壓和較低過載下良好的保護功能，整定電流值包括過載反時延長延時脫扣整定電流值Ir1、短路短延時整定電流值或定時限整定電流值Ir2均可調。按原理和用途分為多種類別規(guī)格
|
序 號 |
1.5Ir1的脫扣時間 |
|
F001 |
48S |
|
F002 |
96S |
|
F003 |
144S |
|
F004 |
192S |
輔助觸頭模塊
輔助觸頭基本參數見下表，輔助觸頭為電氣上分開的，即每組觸頭上可接不同的電壓；輔助觸頭的每對接線端子均用2位數標志，標志的個位數是功能數，1、2表示常閉觸頭，3、4表示常開觸頭；標志的十位數為序列數。屬于同一觸頭接線端子用相同的序列數，且所有具有相同功能的觸頭用不同的序列數。95、98標志故障信號 常開觸頭，05、08標志短路信號常開觸頭。當主電路發(fā)生過載(或過流過壓、斷相缺相等)故障時操作旋鈕處于TRIP，05、08短路報警信號閉合，95、98故障報警信號亦閉合，主電路分斷
機械無源、隔離輔助觸頭
|
Ith(A) |
Ui(V) |
Ue |
額定控制容量 |
接通能力 |
|||
|
AC(V) |
DC(V) |
AC(VA) |
DC(W) |
AC(VA) |
DC(W) |
||
|
6.3 |
690 |
48 |
24 |
300 |
120 |
1500 |
800 |
|
110/240 |
48 |
500 |
90 |
3500 |
700 |
||
|
220/240 |
110 |
600 |
75 |
6000 |
400 |
||
|
380 |
220 |
520 |
68 |
7500 |
260 |
||
|
/ |
440 |
/ |
61 |
/ |
220 |
||
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