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技术文章:塑壳断路器需要可靠的开关技术

2018-11-08来源: EEWORLD 关键字:塑壳断路器

作者:C&K开关工业和消费类全球部门经理Michael Bolduc

 

塑壳断路器(MCCB)正变得越来越先进,并且在保护电路和系统的同时,它们还提供额外的功能,包括通信能力和电能质量监测等。

 

开关技术是这一功能增强的核心,它实现了与系统的通信以及对跳闸值等关键性能参数进行编程。

 

在这篇博文中,C&K将研究断路器的演变过程,然后研究主要的开关功能和典型产品。

 

MCCB是一种电气保护器件,可以将它认为是微型断路器(MCB)的“大哥”——微型断路器常用在家庭或办公室的小型设备中。它们通常在负载电流超过MCB的能力时使用,或者在跳闸值需要可调的应用中使用。

 

虽然也有跳闸等级仅为几十安培的版本,但MCCB的尺寸一般会比MCB大很多,并且可以处理高达数千安培的电流。与所有类型的热磁断路器一样,MCCB有两种主要的保护模式:

 

-          过载保护通过使用双金属条来实现。在正常工作条件下,电流连续通过该金属条。然而,如果有大电流流过并且持续时间超过期望值,则加热效应会使金属条弯曲,从而断开触点并切断负载的电源。

-          故障保护是一种具有瞬时响应的电磁功能,从而在遇到故障电流时能够将其立即中断。无论何时发生故障,MCCB内的电磁线圈都会通电而使触点跳闸,从而切断电路的电源。由于要切断的电流很大,许多MCCB都包括消弧措施。

 

MCCB还包括一个可以手动使断路器跳闸的断路开关。这个开关用于在维护或系统升级期间,将设备与电源的连接断开。

 

MCCB最近的研发着眼于使“连接”性能更强,可以实现远程控制和监控。许多MCCB制造商现在提供符合工厂4.0标准的智能模块,可以远程监控和计量相电流电压等参数。这也有助于计算电力和能源使用,而使工厂操作人员能够更大程度地了解他们的运营费用。

 

MCCB的开关

 

MCCB中的开关有两个主要作用:它们通常用于设置跳闸电流和延时等主要参数,以及用作辅助开关,一旦MCCB跳闸就执行各种功能。这里需要用到两种非常不同类型的开关。

 

-          为了设置跳闸电流,通常会使用一种PCB安装双列直插(DIP)开关。这些开关可以采用旋转设计(最常见)或者偶尔采用标准的直插琴键式DIP开关。这些开关很少使用,因此可靠性在这里不太重要。但是,确保正确设置电流对于安全、避免误跳闸(nuisance trip)以及确保在发生故障时不会损坏任何下游设备来说至关重要。

 

为了实现这一点,在旋转开关中,触点设计为具有正向制动器,从而使得传动器只能设置在拨码的整数点上。一般而言,这些开关的设置需要使用诸如小螺丝刀之类的工具。由于开关非常小并且可能较为难以够到,因此使用工具来转动传动器比使用手指操作更容易。它还提供一定程度的防篡改保护。许多制造商提供各种类型的传动器作为半定制选项,而使得MCCB制造商可以选择执行方法或需要使用特殊工具。

 

-          辅助开关通常是一种微动开关,用于在跳闸情况下进行通知以及控制外部设备。虽然与其他应用相比,其使用率可能不高,但对设计人员来说,需要控制各种设备可能是一个挑战。控制报警灯、继电器和外部电源可能需要10A至15A范围内的电流,而PLC和电路的控制可能需要较低的信号电流。将这种双重功能设计到通用器件上(用于实现配置灵活性),经常需要采用定制设计而不是标准开关。

 

辅助开关的一个主要要求是与MCCB实现机械兼容,以便在最终客户希望重新配置各种功能时可以轻松快速地将其移除。这通常需要定制标准微动开关,以便添加带有快速释放锁扣(latch)的包覆成型(overmolded)外壳。许多情况下还添加了定制布线,以适应特定应用并使安装更加容易。

 

MCCB应用中受欢迎的开关

 

MCCB中使用的两种主要类型的开关是:

 

RTE系列——超薄旋转DIP开关

这种灵活的多功能旋转DIP开关主要用于MCCB,用于设置基本参数,例如跳闸电流。

 

 

图1:RTE系列提供多种机械选择,可在紧凑的空间内进行简单安装

 

RTE可选择4、10或16个位置,输出可指定为BCD、格雷码、十六进制码或简单的单刀输出,具体取决于应用的需要。这种开关提供一系列机械排列,包括垂直、水平和反向版本,也可提供表面贴装水平版本。

 

标准的螺丝刀LCP传动器可以使用直头或十字头螺丝刀,并且可以通过把手更换,以便在开关易于够到的应用中进行手动操作。顶板银色或黑色可选,以提高美观性和易读性,还可选配ESD保护板。

 

动触点的电阻很低,仅有约100mΩ,它由镀金铜合金制成,以确保可靠性。其形状为每个位置提供一个正向制动器,从而确保可靠地设置正确的位置。RTE开关的机械寿命约为20,000个转位(indexation),可在-25℃至+85℃的环境温度下工作。

 

TM系列——微型快动开关

 

对于MCCB中所用、用来显示该MCCB跳闸的开关,UL级TM系列构成了许多定制卡接式解决方案的基础。

 

图2:TM快动系列提供多种选择,通常可定制用于MCCB应用

 

单刀瞬动开关的额定电流为15A/250VAC,可提供SPST(常开和常闭)和SPDT(单刀双掷)配置。对于仅需要信号级开关的应用,也提供具有镀金触点的小电流版本(电流额定值大于1A的情况采用纯银电镀)。

 

设计人员可以指定操作力(三种选择)和传动器的中心位置以及传动器类型(杠杆、滚杆、滚针或模拟滚轮),以满足几乎所有应用的机械需求。

 

这些开关的循环次数高达350,000次,工作温度范围为-55℃至+150℃,非常适合在恶劣的工业应用中使用。它们提供一系列端子,包括两种尺寸的快速连接焊接端子和螺丝端子——可根据工厂生产定制组件的要求端接引线。

 

尽管C&K定制设计、具有正确尺寸引线的卡接配件非常受欢迎(可以通过联系工厂进行安排),但在其裸露形式中,英制螺钉或公制螺钉通常安装在开关上。

 

总结

MCCB正变得更加智能,能够在工厂4.0场景中提供监控和管理功能。然而,这些热机电器件严重依赖于机械开关来执行重要功能,例如设置关键参数和提供跳闸通知。

当设计人员为MCCB等应用选择开关时,有两件事非常关键:恶劣环境下的可靠性,以及根据应用进行定制的能力。C&K开关在这两个方面都表现出色,因此成为所有MCCB应用的首选。


关键字:塑壳断路器

编辑:muyan 引用地址:/dygl/2018/ic-news110828777.html
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