(理论知识)小型断路器基本理论PPT学习课件.ppt

施耐德电气大学中国学习与发展学院,课堂教学,FLVDCY 2013.01,*,First level,Second level,Third level,Title,Schneider Electric,*,First level,Second level,Third level,Title,-Power/FD L.Salver,Schneider Electric,*,First level,Second level,Third level,Title,-Power/FD L.Salver,Schneider Electric,*,First level,Second level,Third level,Title,-Power/FD L.Salver,小型断路器基本理论,Building a New Electric World,断路器的定义及符号,能够接通、承载、分断正常电路条件下的电流,在规定的非正常条件下（如短路电流）也能接通、承载一定时间和分断电流的一种机械开关电器,带电导体部分,静触头,合金制成的静触头可提高使用寿命，并且保证在通断操作中和短路时损耗最小。,动触头,表面镀银，提高导电能力。,条状线辫,连接,隧道端子,压板提升式端子,iC65,端子,双金属片,条状线辫,动触头,瞬时脱扣器,负荷侧端子,iC65,断路器采用隧道式接线端子，在旋转（一字和十字通用）螺丝进行接线时，利用随接线端子一起提升的挡板，可防止操作人员将导线误插入接线端子的压板与外壳的间隙开孔中，确保接线的可靠性。,ABB,采用压板提升式接线端子，容易出现误接线。,C65N,采用隧道式接线端子，避免出现误接线。,隧道式接线端子,断路器接线端子,:,隧道式端子,&,双端子结构,隧道式,(,法标影响,),Connection=1 hole for cable and/or comb-busbar,双端子结构,(,德标影响,),Connection=1 hole for cable and 1 for comb-busbar,Cable,Comb-busbar,电流流过时的热损耗,EN 60898,标准给出了每极的最大热损耗值。,每极上的热损耗(参见低压目录和低压应用部分),下表给出了,Acti 9,产品不同额定电流规格的功耗值，单位瓦特。,结论:,壳体内温度过高时热保护功能可能会误动作,额定电流(,A)12345/61015/1620253238/40506380100125,iDPN2,03,03,43,74,7,iC65N/H2,32,52,42,43,02,02,62,93,03,54,64,56,0,C120H1,22,02,22,63,34,24,35,07,08,612,0,表 2,接通和分断,每次接通和断开负荷时都会产生电弧,机械寿命可用于检验内部部件包括断开和闭合操作的可靠性,图 1,图 2,动触头,电弧,静触头,接通,断开,0-CO,顺序,IEC 60947-2,快速闭合技术,快速闭合可以使相线和中性线同时接通(相线接通间隙2,ms),C120,iC65,系列具有快速闭合功能,过载时快速闭合，触点不易粘连,闭合的速度与操作人员无关,问题：中性线在相线接通后接通(或中性线毁坏)时，某些负载的电压会高于其正常值而损坏。,图 1,Z,1,Z,2,U,1,U,2,旁路技术的应用,当直接分断存在困难时,使用“旁路”技术保护断路器的灵敏部件。,瞬时脱扣时,“旁路”技术用于保护断路器的灵敏部件,招弧角,招弧角,iC65,C120,Top terminal:connection,上端子：接线,Thermal,Bimetal strip:overload tripping,双金属带 过载保护,Moving contact:overcurrent breaking,移动触点：过载电量保护,Magnetic,coil:short-circuit tripping,磁线圈：短路脱扣,Bottom terminal:connection,下端子：接线,Arc chute:short-circuit breaking,电弧隔板：短路保护,Locking clip:DIN installation,锁定槽：,Din,导轨安装,toggle:,on/off switching upon users request,操作手柄：,开,/,关,根据用户需求,小型断路器,-,功能型,电网中，断路器的哪部分会产生以下几种不同的过载电量,E41105,I,I,G,Overload,过载,Accidentalshort circuit,意外短路,Prospectiveshort circuit,可预计短路,In the network,what define the different types of overcurrent?,E41105,I,I,G,Source power,电源,Upstream Cable impedance,上进线阻抗,Type of loads+,size of downstream cables,各类负载,+,下进线大小,Downstream cables section+installation,下进线,+,安装,Overload,过载,Accidentalshort circuit,意外短路,Prospectiveshort circuit,可预计短路,What define the different types of overcurrent.,如何区分不同的过载电量,E41105,I,I,G,Downstream cables section+installation,下进线,+,安装,Overload,过载,A bimetal strip is used:,使用双金属带,to protect the cable against overloads,对线缆的保护,to avoid current exceeding cable heating withstand,防止因过载而引起的线缆过热,C60,Overload protection,过载保护,Bimetal strip,tripping bar,Overload,过载,Overload protection:,过载保护,thermal tripping device,热脱扣装置,Short-circuit protection:,短路保护,magnetic tripping device,瞬间脱扣装置,short-circuit interrupting device,短路脱扣装置,Cable thermal withstand limit,线路抗热系数,Time/current tripping curve:,脱扣曲线,Thermal tripping curve,热脱扣曲线,as per IEC/EN 60898(8.6.1),NO TRIP,不脱扣,time(sec),Current(I/In),In,100%TRIP 100,%,脱扣,TOLERANCE,耐受程度,1.45xIn,1.13xIn,In=rated current,额定电流,3600/7200,2.55xIn,60/120,1,What define the different types of overcurrent.,如何区分不同的过载电量,E41105,I,I,G,Type of loads+,size of downstream cables,各类负载,+,下进线大小,Accidentalshort circuit,意外短路,A magnetic coil and moving contact are used:,使用电磁线圈和移动触点,to protect the cable against short-circuits,防止短路保护线缆,Short-circuit tripping device,短路脱扣装置,magnetic coil,电磁线圈,Accidentalshort circuit,意外短路,Moving contact,移动触点,Magnetic tripping curve,磁脱扣曲线,as per IEC/EN 60 898(8.6.1),NO TRIP,不脱扣,100%TRIP,100,%,脱扣,TOLERANCE,耐受程度,In=rated current,额定电流,time(sec),Current(I/In),0.1 sec,B,C,D,Magnetic threshold,磁阈值,3 5 In,5-10 In,10-20 In,10-14 In(Schneider),Applications,应用,Protection of generators,long cables,对发电机、长线缆等的保护,General applications:lighting,power outlets,普通应用：照明、插座,Protection of circuits with high current inrush:transformators,motors,对强电流输入、变压器等的保护,Selection of tripping“curve”:IEC 60898,脱扣曲线的选择,Selection of tripping“curve”:IEC 60947-2,Z,B,C,K,MA,Magnetic threshold,3 In+/-20%,4 In+/-20%,8 In+/-20%,12 In+/-20%,12 In+/-20%,Applications,Specific electronic devices sensitive to peak currents,Protection of generators,long cables,General applications:lighting,power outlets,High inrush current:transformers,Motors&starters,What define the different types of overcurrent.,如何区分不同的过载电量,E41105,I,I,G,Source power,源电源,Upstream Cable impedance,下进线阻抗,Prospectiveshort circuit,可预计短路,Breaking capacities:real values,分断能力：实际价值,630 kVA,50 m,120 sq.mm,30 m,35 sq.mm,100 A,800 A,9 kA,5 kA,22 kA,Switching off of Short-circuits,The biggest challenge for MCB designers and manufacturers,Arc chute,Arc,Example:16 Amp rated MCB,6000 Amp breaking capacity,Situation,Current(Amps),Action,Normal,0-16,None,Overload,16 160,Thermal trip,Accidentalshort-circuit,160 640,Magnetic trip,640 4500,Contact repulsion,+magnetic trip,Prospectiveshort-circuit,4500-6000,Breaking capacities:market value,过载保护,校准同样大小的双金属片通过校准螺丝或将线辫放置在双金属片的不同位置用于设置不同的断路器额定值,不同技术应用于不同的电流等级：,过载保护必须保证一定的耐受水平,举例:,IEC 60898,当,I=1.45 In,时 必须 脱扣。,“,直接加热”标准额定值,“,不直接加热”(使用加热器)低额定值(63,A,校准螺丝,热脱扣曲线,图例,In=,额定电流,Ind=,不脱扣电流,Id=,脱扣电流,脱扣,不脱扣,双金属片,毁坏,精度,t(s),I/In,In,Ind,Id,过载保护脱扣范围,IEC60898,Ind=1.13In 1,小时,Id=1.45In 1,小时,IEC 60947-2,Ind=1.05In 1,小时(63,A,以下),Id=1.30In 1,小时,脱扣曲线,依据校准温度,30,C,IEC 60898,40 C,IEC 60947-2,或制造商给出的校准温度,温度降容,温度降容,我们的断路器没有温度补偿,如果环境温度与基准温度不同：要求降容使用,Comments slide 29,由于各极的机械连锁可使多极同时脱扣,弯曲,40C,脱扣曲线,60C,脱扣曲线,冷,热,增大断路器额定值,C65N 25 A,校准温度=30,C,环境温度=30,C,最大负载=20,A,壳体内温度=60,C,降容=最大负载 17,A,在20,A,时有脱扣的危险,壳体内温度=60,C,最大负载=20.7,A,不必要的脱扣危险,C65N-20 A,C65N-20 A,举例:,负载,负载,负载,短路保护,螺线管原理,电流会在绕组周围产生磁场，电流流过绕组时“1”和“2”互相吸引,弹簧调整“1”和“2”的距离使它们分开，短路出现时除外；有两种可能,当,Isc,低时(10,In)，,活柱移动很小的距离使机构离开触头。,当,Isc,高时(3000,A)，,活柱在机构运动前触发动触头。,为了有效的熄灭电弧，电弧必须提前被检测到(1,ms),触点必须快速分离,必须得到一个高的电弧电压,“旁路”技术的使用可以“保护”断路器的灵敏零件（双金属片磁元件）,机械连接,脱扣曲柄,活柱,1,2,弹簧,静触头,动触头,磁脱扣曲线,瞬时脱扣曲线,图例:,Ind=,不脱扣电流,Id=,脱扣电流,螺线的,损坏,脱扣,不脱扣,t(s),I/In,Ind,Id,短路保护磁脱扣范围,频率会影响瞬时脱扣范围（参见低压产品目录）,iC65,为系数1.48,C120,为系数1.40,温度不影响瞬时脱扣范围,IEC60947-2EN 60-898/IEC60 898,标准可整定 误差+/-20%,B=3-5 InC=5-10 InD=10-20 InMerlin Gerin Z=,磁整定3,InB=3-5 In,的选择(2.4-3.6,In)B=,磁整定4,In(3.2-4.8 In)C=,磁整定8.5,InC=5-10 In(7-10 In)D=,磁整定12,In(10-14 In)D=10-14 InK=,磁整定12,In(10-14 In),各种脱扣曲线说明,IEC60947-2EN 60-898/IEC60 898,标准可整定 误差+/-20%,B=3-5 InC=5-10 InD=10-20 InSchneider Z=,磁整定3,InB=3-5 In,的选择(2.4-3.6,In)B=,磁整定4,In(3.2-4.8 In)C=,磁整定8.5,InC=5-10 In(7-10 In)D=,磁整定12,In(10-14 In)D=10-14 InK=,磁整定12,In(10-14 In),分断能力,分断能力不同参数有关,IEC 60947-2,Icu(O-CO)：,极限分断能力,Ics(O-CO-CO)：,使用分断能力=,K*Icu,对于,C120H Ics=75%Icu,IEC 60898,Icn(O-CO)=,额定分断能力(方框中的值),Ics(O-CO-CO)=,使用分断能力=,K*Icn,K,值由标准决定。,举例:,iC65N-1p-32A-230 V,IEC 60898:6kA,IEC 60947-2:10kA,限流能力,限流技术,用于尽可能快的分断电路，以限制断路器和电缆中的热应力。,S mm,2,1,52,5461016253550,PVCCu2,97 10,4,8,26 10,4,2,12 10,5,4,76 10,5,1,32 10,6,3,4 10,6,8,26 10,6,1,62 10,7,3,310,7,AI5,41 10,5,1,39 10,6,3,38 10,6,6,64 10,6,1,3510,7,PRCCu4,10 10,4,1,39 10,5,2,92 10,5,6,56 10,5,1,8210,6,4,69 10,6,1,39 10,7,2,23 10,7,4,56 10,7,AI7,52 10,5,1,93 10,6,4,70 10,6,9,23 10,6,18810,7,电缆最大允许热应力表(参见低压产品目录),允许的热应力单位为,A,2,S,Isc=22 kA rms 240 V,NG125H-1p-32 A 240 V,CSA=6 mm,2,Cu-PVC,允许的最大热应力,=4.76 10,5,A,2,s,预期热应力=4.8 10,5,A,2,S,最大预期故障,最大热应力=4.76 10,5,A,2,s,限制的热应力=0.45 10,5,A,2,s,31 kA=,1.4 x 22,22 kA rms,cable 9.7 kA,7.5 kA,4.76 10,5,A,2,s,k,t(s),限流曲线,限流曲线,(参见低压产品目录-技术文件第5.3.3章节),数据按照电压和极数的不同给出举例(400/415,V),EN 60 898,定义限流等级,热应力限制曲线,63 A,40 A,25 A,10 A,6 A,图例:,item 1:C65a,item 2:C65N,item 3:C65H-C65L=12.5,mm,固体异物进入）；客户在安装和使用产品时应考虑其环境要求。,该产品的接线组件被腐蚀导致产品不能导通,注意事项：产品在安装使用过程中必须防止液体流入产品内部,以免产品零件被腐蚀。,断路器（常见故障四）,-,产品不导通,产品不导通的常见原因,螺丝未拧紧，导致产品不导通,注意事项：客户拼装扭力按国家标准执行，不同的导线截面积对扭力要求不同。,机械组件定位柱断裂,注意事项：客户拼装时应按照说明书安装，将漏电部分的定位柱插入,MCB,的相应位置,严禁未装入就野蛮操作。,断路器（常见故障五）,-,由于接线不当造成产品接线端子烧毁,常见客户应用过程中出现的错误,正确接线方法,断路器（常见故障六）,-,螺丝滑牙,常见客户应用过程中出现的错误,用力过度，螺钉拧歪,用力过度，接线夹断裂,注意事项：用户在接线时应尽量避免接线螺钉过量旋出接线夹或用力过度，,以免产生接线夹组件被损坏而造成无法接线。,断路器（常见故障六）,-,螺丝滑牙,如何检测产品是否滑牙,接线螺丝滑牙多为用户在进行接线操作时过量旋出接线螺钉后，接线螺钉再无法正常回复到接线夹内造成的现象。螺丝滑牙产品从外观可见接线螺钉已发生倾斜，您可依据接线螺钉的倾斜度判断接线螺钉是否已发生滑牙现象。,提示：,1.,接线夹组件在设计时已预留出夹线空间（如图所示），用户在接线时无需旋出接线螺钉。,2.,注意接线改锥应与操作面保持垂直，按产品接线扭力要求顺时针旋紧接线螺钉即可。,漏电保护器（常见故障一）,-,断路器与漏电拼装 不当,步骤：,1.,拼装时,C65,断路器手柄应处于断开位置；,2.,取下所拼装的,C65,断路器右侧的方形贴盖；,3.,撕去漏电附件上黄色标签；,4.,拼装时按紧黄色锁扣；,5.,拼装后按下黄色锁扣，拧紧左侧,C65,断路器下端的接线螺钉，拧紧扭力,1A32A,：,2.0NM,；,40A63A:3.5NM,。,漏电保护器（常见故障二）,-,产品闭合故障,常见情况,漏电保护器（常见故障二）,-,产品闭合故障,产品闭合故障常见原因诊断,产品贴盖被折损,注意事项：客户在使用产品时，若产品不配合附件使用则不能去处贴盖，且贴盖不能受外力变形,贴盖内侧粘有工程类异物,注意事项：产品两侧贴盖不可任意掀开：贴盖内侧的粘胶可能粘上异物后又 重新贴到产品上，异物阻碍产品内部脱扣。,。,漏电保护器（常见故障三）,-,无法合闸,/,误动作,安装使用原因,选型问题：,三相负载不平衡，应选用,4,极,RCD,，原则是：不能选择,RCD,极数少于供电线路的极数,接地方式问题：,漏电保护器后面的,N,线，不能重复接地，三相负载不平衡时，就可能有部分工作电流通过重复接地分流进入大地而造成漏电保护器误动作，其重复接地只能位于电源端。,照明与动力共用线路里安装,RCD,时，有时错误地把单相负载的,N,线接到不经,RCD,的,N,线上，这样无论三相负载还是单相负载的投入使用，都会使,RCD,动作。,在相邻的动力与照明的线路末端，中性线如果就近相接，则有可能破坏,RCD,的电流平衡而使,RCD,动作。,漏电保护器（常见故障三）,-,无法合闸,/,误动作,电源质量,/,负载问题,对应某些型号的变频器，由于其严重影响了电源质量，电流畸变较为严重，引起,RCD,误动作。,对地电容及绝缘电阻,由于线路存在对地静电电容和对地绝缘电阻，其值不仅与导线的种类使用环境有关，且与负载侧导线的长度有很大的关系；当导线越长，对地静电电容和绝缘电阻的漏电电流越大；当超过,RCD,的额定动作电流时，就会动作。,电动机等负载的数量多、容量大,电机带电部分和金属外壳存在对地静电电容，对地绝缘电阻，且有漏电流流过，可适当考虑分组安装,RCD,。,水银灯、荧光灯、钠灯等照明回路,导线越长，对地电容越大，则对地电容的充电电流越大。,镇流器引起的高频电流谐波容易引起,RCD,误动作。,不平衡负载中性线谐波较大。,漏电保护器（常见故障三）,-,无法合闸,/,误动作,措施：,减少每个回路中灯的数量,镇流器与灯具之间的导线尽量短,镇流器不能使用自偶式镇流器，一、二次侧应采取良好的绝缘措施,漏电保护器（常见故障三）,-,无法合闸,/,误动作,产品本身问题,潮湿问题,电子类产品都存在抗潮能力不强的问题。,FD,产品按,III,类使用环境设计，适用与微有凝露的情况，如环境过于潮湿，有可能造成电子式产品电子线路板上泄漏电流产生，引起产品无法合闸。,产品机械故障,由于制造或某些零件原因，或者使用、运输过程等方面的影响，引起产品机械部分不能正常合闸。,抗电磁干扰性能,此类,30mA,产品为较灵敏的设备，标准规定，移动式步话设备应在灵敏设备,1,米以外使用，即,1,米为其安全距离。尤其是当线路中本身就存在一些漏电流的情况下（小于其额定工作电流），一旦有电磁干扰，极易引起,RCD,的误动作。这种影响对电子式产品更为明显。,漏电保护器（常见故障四）,-,不,动作,安装使用原因,线路,反向接线：正常接线方式为上进线下出线。若将线路的接线方式改为下进线上出线，容易引起某些电子式产品的电子线路板的烧损或损坏，最终导致产品失去功能，不能动作。建议顾客按照正常接线方式安装。,电压问题：对电子式漏电产品其工作电压与电源电压密切相关，应严格按照产品的额定电压选用和安装。严禁将额定使用电压为,220V,的漏电产品用于,380V,的线路上，否则产品将无法工作；当线路电压低于,176V,（,1P+N/2P,）,320V(3P,，,4P),，试验按钮不能正常工作，但产品漏电功能正常。当线路电压低于,50V,或缺相时，不能保证电子式漏电产品正常工作，尽管有触电危险。电磁式产品试验电路的电压要求与电子式相同。,干扰,/,雷击,在强磁场作用下有可能会干扰磁芯的工作特性，引起,RCD,拒动。产品经过雷击以后，有可能损坏了某些电子元器件，失去漏电功能。,漏电保护器（常见故障五）,-,端子烧熔,现象,由于各种原因导致的接线端局部发热，氧化，进而增大接触电阻，从而加剧了局部发热和氧化进程，最终使端子发红，壳体开始融化，燃烧，严重的还可导致相间短路，出现明火，甚至发生爆炸。,安装使用原因,接线不紧：对多股硬绞线建议采用接线卡（接线夹）连接方式，以避免各股之间的应力释放导致接线松动；对间歇性的负载应定期对接线的可靠性进行检查；一个端子内不要同时装入无接线卡的预卡紧的不同线径的导线；已严重磨损的螺丝刀容易产生虚接的故障；导线接在接线夹和壳体之间；,接线错误：导线绝缘层夹入接线端子内，一方面有可能引起接线不紧，另一方面有可能导致缺相事故发生；,产品本身原因,接线螺丝零件存在质量缺陷，如：滑牙、拧不紧等等。,所连接的,MCB,的热性能不良时，在接线较松引起,MCB,端子发热的情况下，不能及时切断电路，从而引起端子烧熔；若漏电模块的接线端子接线不良，即使,MCB,性能正常，也不能提供有效保护。,漏电保护器（常见故障六）,-,其它,无负载情况耗电,所有的电子式的漏电产品，其电子线路板要从线路上取得能量，检测漏电信号，故有一定的能耗，但电流是,mA,级的，很微小，每台产品的工作电流范围为,4,8mA,。对于,DPNvigi,功率为,0.93W,，月功耗为,0.67KWH,；过压模块会稍高一点，当电压不稳定时，功耗会有些波动，而,ELM,式的漏电产品没有耗电情况。可向客户解释如果不行的话可建议顾客采用,ELM,形式的。,漏电色标指示不正常,个别产品的该功能不可靠，但不影响产品漏电功能，可向顾客解释此原因；在顾客不认可的情况下，可以考虑调换产品。,Vigi,模块手柄断,主要原因为顾客不正确拼装造成。当,MCB,手柄处在闭合位，,vigi,附件手柄处在断开位，如此拼装,MCB,与,vigi,附件后，进行断开操作时，则,MCB,手柄极易切断,vigi,附件的手柄，造成断裂。,Creative Idea One,68,CONFIDENTIAL,防伪方法,Creative Idea One,69,CONFIDENTIAL,Creative Idea One,70,CONFIDENTIAL,71,CONFIDENTIAL,Make the most of your energy,MCB:2 main different markets to address,Building,Industry,Residential,Customers,Electricians,Panelbuilders/Contractors,Business,Local,Regional/National,Purchase,Counter shopping,Diffuse to tenders,Offer expectations,Simplicity,Price,Large range with enrichment,Promotion,Schneider synergy,Pull,Life Space,Push,Low Voltage,