国外厂商
在知名的国外电器厂商中,施耐德作为控制与保护开关的提出者,最早推出了CPS产品,并于2004年推出了TeSys U系列。目前,施耐德的CPS产品也是以TeSys U “傲马”系列为主。
图1施耐德TeSys U “傲马”系列
西门子于2011年推出了SIRIUS系列控制和保护产品,该系列产品采用模块化设计,并通过插接和连接模块的方式组成控制与保护单元。
图2西门子SIRIUS系列
ABB于2016年推出了一体化全能型控制与保护开关CPX系列控制与保护开关。CPX系列主要强调了一体化多功能,同时也是ABB目前主推的控制与保护开关产品。
图3 ABB CPX系列
国内厂商
传统国内CPS生产厂商包含浙江中凯KB0系列,并于2013年推出了KB02系列;上海凯保SKB系列;常熟开关CB1系列;上海新菱XLCPS系列;国佳GJKBO系列;明鑫电器SDMK1系列等。除此之外,人民电器、环宇、华通、万龙电气、江苏凯隆等均有CPS产品。2015年正泰、德力西等国内知名电器企业也推出了CPS产品,正泰NKB300系列,德力西CDK1系列。
控制与保护开关产品
第一类是以施耐德、中凯为代表的“模块组合式”CPS
国内“模块组合式”CPS由上海电器科学研究所研制,进入市场较早,包含正泰、德力西等新推出的产品在内,此类产品目前为控制与保护开关产品的主要类型。
“模块组合式”CPS主要包含开关:主体(动力底座)、辅助触头、控制单元、附加模块等,因厂家不同略有差异,但整体上均是以开关主体(动力底座)为基础附加模块实现不同产品功能。如图12为施耐德生产的TeSys U “傲马”系列标准型CPS的结构,图13为中凯生产的KB02型(2014年推出)CPS结构。
图18施耐德TeSys U “傲马”系列标准型CPS的结构
A 动力底座(LUB12或LUB32)
此动力底座包括:接线端子,转换装置和电源触点,也包括NO/NC辅助触点设置和它的接线端子。内置断路器和接触器功能实现短路保护和控制通断的功能,其线圈控制电压类型由控制单元决定。
B 标准控制单元 (LUCA):这些控制单元集成了检测和保护功能,能满足电动机起动器基本保护需求;
C辅助触点LUFN模块:用于指示起动控制器主极状态
D附加触点LUA模块:用于指示动力底座状态:旋转就绪、脱扣
1.动力电源进线端 2.ON/OFF/复位控制3.电机接线端
4.线圈电源接线端子5.内置辅助触点
1.主体 2.保护器模块-热磁型 3.保护器模块-数显型主体结
4.保护器模块-高级型5.保护器模块-热磁型 6/7.辅助触头模块 (A操作机构 B电磁系统C底座 D接触组)
图19中凯生产的KB02型CPS结构
除标准型外,依据控制器的不同还分为:热磁式和数字式;依据附加功能模块的不同还分为:隔离型、可逆型、通讯型、消防型等(依据厂家不同有所区别)。
第二类是ABB、明鑫的“一体式”CPS
ABB于2016年推出的CPX一体化全能型控制与保护开关与明鑫电器的SDMK1系列结构相似,皆为“一体式”CPS。此类型CPS与“模块组合式”具有很大不同,采用电磁系统作为操作机构,驱动触头运动接通和分断,通过智能控制单元检测主回路电流,并进行逻辑运算和数据处理,控制电磁系统的运动特性, 完成故障诊断和保护。也就是说,此类产品的各项功能均是通过智能控制单元实现,无附加模块。
1.灭弧系统 2.智能控制单元 3.触头及电磁系统 4.辅助触头模块
图20 ABB CPX系列CPS 图21 明鑫SDMK1系列CPS结构
“一体式”CPS根据选型不同包括过欠压、缺项、故障显示、剩余电流保护、消防报警、通讯等功能(依据厂家不同有所区别)。
第三类是西门子的“元件插接式”控制与保护组合
与前两类控制与保护开关产品不同,西门子推出的SIRIUS系列是将断路器、接触器、热继电器进行模块化设计,并采用插接和中间连接件的方式组成控制与保护组合,而并非将所有元件功能集中于一台开关上。
① 3RV6/3RV5 断路器
② 断路器和接触器间的连接模块:用于螺钉端子断路器和接触器之间的电气连接和机械连接
③ 3RT6/3RT5 接触器
④ 与接触器连接的插接件:与接触器进行完美的电气和机械连接。通过这些插接件,过载继电器可以直接与接触器进行插接
⑤ 3RH6 中间继电器
2.2性能分析
随着生产制造技术的逐步成熟,控制与保护开关产品在性能上也有了长足的进步,部分厂家在分断能力、最大额定电流等性能指标上均有突破。在此将部分厂家产品进行粗略比较,由于西门子生产的SIRIUS系列产品以传统元器件为基础,与其他厂家差异较大,在此不做比较。
在保护功能方面各厂家基本相同,均包含短路保护、过载保护、短路短延时保护、三相不平衡保护、过欠压保护、漏电保护等功能。在保护功能的实现上各有不同:“模块组合式”CPS主要以选配不同功能模块实现功能;“一体式”CPS主要以智能控制的方式实现功能。