highlight-冷静
小型断路器
(Miniature
Circuit
Breaker)<
/p>
又称微型断路器
(Micro
Circuit
Breaker)<
/p>
,
是一种适用于家庭或类似场所用的
过电
流保护断路器(以下简称MCB),以前曾称为导线保护开关(断路器)。它的主
要用途
是保护线路末端的电线(或电缆)和用电设备,有别于干线和主支路使用的工业
配电型断
路器和电动机保护型断路器。
它大量用于住宅、
宾馆、
办公大楼、
商场等场所,
属于建筑电气范畴,应
该满足IEC364《建筑物电气要求》的规定。
1.
MCB的额定电流选择和过载保护电流的选择
MCB的额定电流为In,
被保护线路的计算电流为IB,
被保护线路
(
导体)
的允许持续电流为IZ,三者关系如下:
IB≤In≤IZ(1)
I2≤1.45IZ(2)
其中I2为在线路过载时断路器必
须在一定延时时间内动作的电流。
MCB投入运行时,应满足等效采用IEC898的我国GB10963《家
用和类似场所过电流保护断路器》标准的规定:
约定不脱扣电流I1=1.13In,不脱扣时间t≥1h(
当In≤63A
时)和不脱扣时间t≥2h(当In>63A时)。
约定脱扣电流I2=1.4
5In,脱扣时间t<1h(当In≤63A时)
和脱扣时间t≤2h(当In>63A
时)。
约定脱扣电流I3=2.55In,脱扣时间1s<t≤60s(当In≤3
2A时);
1s<t≤120s(当In>32A时)。
MCB的过载特性(约定不脱扣电流和约定脱扣电流等)的确
定,是基于以下
因素的:
如上所述,MCB使用于电路末端,按照有关供(用)电规程
的规定,即:供
电网路的电压偏差,三相供电的电压允许偏差是±7%,单相供电的电压
允许偏差
是+7%和-10%。一般考虑为-7%。为维持足够的用电功率,当电压下偏
差
为-7%,即供电电压仅93%的额定电压时,电流将上升至1.0752In,
p>
加之电网电流正常允许的波动上限为+5%(0.05),二者相加为1.125
2In,取整数1.13In。此时自然不允许MCB动作(它与工业用断路器规
< br>定的1.
05In不允许动作的意义是相同的)
。
而过载,
则相当于1.
13×1.
3
In=1.45In(1.3In是工业用断路器过载必须动作的电流,
这种断路
器常用于保护变压器和电缆)。
GB10963《家用和类似场所
过电流保护断路器》与IEC898同名称
标准,都规定了2.55In和它的动作时间
,考虑到电流末端的负载中有一些小
型电动机(如冰箱、空调、洗衣机和厨卫设备中的微
型电动机)必须躲过它的起动
电流,由于这些微型电动机不可能是同时起动的,因此定它
为2.55In。
2.
MCB的短路保护功能和选择
关于短路保护,IEC898和GB10963均分为A、B
、C、D四种类
型。英国标准BS3871则分为1、2、3、4型。但VDE0641
/6.7
8(德国标准)和CEE(原欧洲共同体电工产品标准委员会CENELEC的
缩
写)标准都不作分类。
四种类型的短路保护范围是:
A型:特别适用于测量回路中的互
感器保护、具有特长导线的回路保护和有限
的半导体保护(它的过载长延时保护范围与B
、C、D类相同)。短路保护范围是
2In~3In,即≤2In不动作(不动作时间应
大于0.1s)?大于3In
时必须动作(动作时间t<0.1s)。但A型的用户极少
。MCB的短路保护类
型一般不提A类,而规定为B、C、D三类(型)。
B型:用于住宅和插
座回路。短路保护范围是3In~5In,即≤3In不
动作
(
不动作时间应大于0.
1s)
?大于5In时必须动作
(动作时间t<0.
1
s)。
< br>
C型:优先用于接通大电
流的电气设备,如灯和电动机。短路保护范围是5I
n~10In,即≤5In不动作(
不动作时间应大于0.1s)?大于10In
时必须动作(动作时间<0.1s)。
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D型:适用
于产生脉冲电流的电气设备、电磁阀和电容器。短路保护范围是1
0In~50In,即
≤10In不动作(不动作时间大于0.1s),大于50
In时必须动作(动作时间<
0.1s)。
< br>A型>2In,<3In;B型的>3In,<5In;C型的>5In,<
10
In;D型的>10In,<50In。因而可理解为动作也合格,不动作也
合格。
p>
目前看来,
选用B、C两种型号的较多(对用于路灯的保护,无论是白炽灯、
荧光灯、卤钨灯、高压
水银灯、高压钠灯、金属卤化灯等,它们的起动电流为额定
电流的4倍~7倍,因此必须
选择C型)。
< br>D型也有用作小型电动机的短路保护的。
例如C45AD和PX200CAD
p>
等型号产品。它们的瞬动电流整定值为10倍~14倍In(出厂时调在14I
n)。这种D型产品不设过载长延时保护。过电流保护由电动机保护线路中的热继
电器承担。电动机的起动和停止,由接触器执行,它们仅起短路保护作用。
3.
MCB的基准温度和它的温度降容系数
GB10963规定,家用和类似
场所用断路器(MCB)的基准(环境)温
度为30℃+5℃(同类型产品的英国BS3
871标准的基准温度为20℃+
5℃和40℃+5℃;美国NEMA标准规定的基准温
度为40℃+5℃;德国V
DE0641/6.76规定基准温度为20℃+5℃;CE
E19规定为20℃
+5℃),但IEC898也规定基准温度为30℃+5℃。
我国目前市场
供应最多的DZ47型(C45N或PX200C型)MCB是
按基准温度30℃+5℃
设计的,如果使用温度超过基准温度时,必须降低电流使
用,其降低值如表1所示。
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从总的降容
来看,环境温度越高,降容越大(降容系数越小)。大体上环境温
度从40℃~60℃,
降容系数是在0.
95~0.
78范围
。
额定电流为40A、
50A、63A的可参照此降容系数选用
。
MC
B常被安装于封闭的外壳中(小型配电箱)。由于散热条件较放置于自由
空气中要差,因
此需要降低使用电流。对金属防护外壳,降容系数为0.8,对塑
料外壳,降容系数取0
.7。
例如有一批MCB,额定电流为32A,使用于环境温度+40℃的场所,置
于铁制防护
外壳中,则适用的工作电流为32×0.934×0.8=23.92
≈24A
4.
MCB的短路分断能力
由于MCB是安装于电路的末端,会碰到各种短路故障,因此
GB10963
标准通过对小型断路器的定型等试验,规定了短路条件下的低电流(50
0A)、
1500A电流、额定运行短路分断能力、极限短路分断能力等试验。额定运行
短
路分断能力在极限短路分断能力为≤6000A时,
与极限短
路分断能力有相同的
值。在现有规格中,我们所说的短路分断能力是指极限短路分断能力
Icu(也是
运行短路分断能力Ics)。Icu和Ics的试验程序是有区别的,如I
cs,
单极二极试验程序为O
t
O
t
CO(O是开断,CO是接通后立
即开断,t是
两个程序之间的时间间隔),三极程序是O
t
CO
t
CO,而Icu程序是O
t
CO。
符合GB10963标准的MCB
,其额定短路分断能力规定为:In在1
A~40A时为6000A;In在50A、6
3A时为4000A。在同一个机
壳内,将短路分断能力分为两档的原因是:
作短路保护瞬时动
作的是一种电磁铁,它的铁心和衔铁(动铁心)对各种电流
规格都是一样的,
只是电磁铁系统的线圈的线径和匝数不同而已。
电磁铁是电流型,
可将衔铁吸向铁心,从而使断路器脱扣的电磁吸力F是和它的磁势IW成正比的
< br>(I为电流值,W为线圈的匝数)。额定电流越小,要达到一定值的IW,线圈匝
数就需要增加(反之电流大匝数就可以少一些),匝数越多,线圈的阻抗越大;另
外MC
B的过载长延时脱扣器是采用热双金属元件直接通电发热(50A、60A
是采用电阻材
料发热,将热量传给双金属元件的)。使之膨胀、弯曲的直热式或傍
热式。热源是I2R
,电流越大,电阻越少,反之电流越小,电阻越大。额定电流
在1A~40A时其线圈匝
数比50A、
60A多,
双金属元件的材料电阻率也大。
总的进出线的阻抗大(电流规格大,总的进出线阻抗相对要小),阻抗大限制了短
路电流,电阻大使得功率因cos
φ
大,这都有助于
开断短路电流时电弧的熄灭。
因此,1A~40A阻抗大,限流作用大,短路分断电流大
;而50A、63A是
采用发热电阻材料通电发热,
传给双金属
元件发热电阻材料的电阻率很小,
限流小,
分断电流就小。
p>
尽管有些文章在计算线路短路电流时,
把断路器本身的阻抗忽略了,
但其实是不应该忽略的,忽略了它,计算电流偏大,而且使断路器失去了它的限流
作用。
关于MCB的额定短路分断能力应定在4000A
(In=50A、<
/p>
63A时)
和6000A(In=1A~40A时),能否满足其
保护线路最大预期短路电流
时的保护的要求,是许多使用者迫切想知道的。
从大量使用MCB的
场所来看,电源变压器的容量并不大,绝大部分在630
kVA及以下
< br>(如200kVA、
315kVA、
400kVA、
p>
500kVA)
,
除非是较大的民居区或商
业集中区,
变压器容量可达到1000kVA~1600
kVA
,尽管电源容量大,但到电路的末端,发生的短路故障电流也是有限的。表