低压电器-控制和保护开关的分类

近年来，控制和保护开关领域已逐渐发展. 制造商相继推出了一系列的控制和保护开关（CPS）. 这些产品的结构和保护机制略有不同. 本文主要介绍当前的国内市场. CPS的基本分类，并进行简单的参数比较.

1概述

1.1概述

低压电器是机械工业的重要基础部件，种类繁多低压电器控制，数量众多，已渗透到几乎所有的用电领域. 低压电器行业的发展相对缓慢. 中国的低压电器行业经历了60多年的发展. 目前，低压电器产品主要是第三代产品，初步形成了完整的产品体系. 随着电网和智能电网的不断升级，低压电器行业的整体研究与开发集中在高性能，智能化的第四代低压电器产品的突破上. 除了断路器，接触器，热继电器等传统产品的逐步升级外，公司还开始改善其产品系统，加强新产品开发并寻求新的突破方向.

控制和保护开关（CPS，控制和保护开关设备）是由法国的施耐德（Schneider）在1990年代提出的，并由上海电气学院在2000年在中国开发. CPS逐渐成为竞争和研究的新领域. 到2016年底，许多知名制造商都推出了控制和保护开关产品.

1.2产品情况

外国制造商

作为控制和保护开关的发起者，国外著名的电器制造商施耐德（Schneider）首次推出了CPS产品低压电器控制，并于2004年推出了TeSys U系列. 目前，施耐德的CPS产品主要基于TeSys U“ Aoma”系列.

图1 Schneider TeSysU“ Aoma”系列

西门子在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，通过插入和连接模块来形成控制和保护单元.

图2西门子SIRIUS系列

2016年，ABB推出了CPX系列集成式控制和保护开关. CPX系列主要强调集成功能，也是ABB当前推出的控制和保护开关产品.

图3 ABB CPX系列

国内制造商

传统的国内CPS制造商包括浙江众凯KB0系列，并于2013年推出了KB02系列. 上海开宝SKB系列；常熟开关CB1系列；上海新灵XLCPS系列；国佳GJKBO系列；明新SDMK1系列等. 此外，人民电气，环宇，华通，万隆电气和江苏凯隆都有CPS产品. 2015年，正泰，德力西等国内知名家电企业也推出了CPS产品，正泰NKB300系列和德力西CDK1系列.

1.3市场情况

就控制和保护开关市场而言，它主要以国内传统制造商为基础，而国外制造商则相对较少. 原因如下: 首先，国内制造商起步较早，研发和生产较快. 其次，国内制造商在市场反应方面更加灵活. 但是，随着ABB，正泰，德力西等知名厂商陆续推出产品，市场竞争将更加激烈，对产品的要求也将更高.

在价格方面，与其他电气产品不同，国内制造商的CPS价格略高于国外制造商. 造成这种情况的主要原因是: 1.国内制造商较早地发展和扩大了市场，占据了市场主体，足以应付外国品牌的冲击； 2.随着技术的不断发展，国产产品具有自己的质量和产品性能. 信心十足. 这表明控制和保护开关可能成为中国低压电器制造的突破点.

2控制和保护开关产品

2.1产品分类

目前，厂商生产的控制保护开关产品大致可分为三类:

第一种类型是由Schneider和Zhongkai代表的“模块组合类型” CPS

国产“模块化组合” CPS由上海电气学院研制并较早进入市场，其中包括正泰和德力西等新产品，这些产品目前是控制和保护开关产品的主要类型.

“模块化组合” CPS主要包括开关: 主体（电源基座），辅助触点，控制单元，附加模块等，由于制造商的不同而略有不同，但整体是基于开关的主体（基于电源）基本的附加模块实现了不同的产品功能. 图12显示了Schneider生产的TeSys U“ Aoma”系列标准CPS的结构. 图13显示了仲kai公司生产的KB02（2014年推出）CPS结构的结构.

图18 Schneider TeSys U“ Aoma”系列标准CPS结构

电源基座（LUB12或LUB32）

此电源基座包括: 端子，转换设备和电源触点，以及NO / NC辅助触点设置及其端子. 内置断路器和接触器功能以实现短路保护和控制开关功能，线圈控制电压的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，可以满足电动机启动器的基本保护需求；

C辅助触点LUFN模块: 用于指示启动控制器主极的状态

D附加触点LUA模块: 用于指示电源基座的状态: 准备旋转，跳闸

1. 电源输入端子2. ON / OFF /复位控制3.电机端子

4. 线圈电源端子5.内置辅助触点

1. 主体2.保护模块-热磁型3.保护模块-数字显示主体结点

4. 高级保护器模块5.热保护器模块6/7. 辅助触点模块（A操作机构B电磁系统C基座D触点组）

Zhongkai在图19中生产的KB02型CPS结构

除标准型外，根据控制器的不同，也分为: 热磁型和数字型；根据附加功能模块的不同，它也分为: 隔离型，可逆型，通讯型，火警型等. （视制造商而定）.

第二种是ABB和Mingxin的“集成” CPS

ABB在2016年推出的CPX集成式全方位控制和保护开关与Mingxin Electric的SDMK1系列的结构相似，并且都是“集成式” CPS. 这种CPS类型与“模块组合类型”非常不同. 电磁系统用作驱动触点运动以接通和断开的操作机构. 主电路电流由智能控制单元检测，并进行逻辑运算和数据处理以控制电磁系统. 运动特征的故障诊断与保护. 也就是说，这些产品的所有功能都是通过智能控制单元实现的，而无需附加模块.

1. 灭弧系统2.智能控制单元3.触点和电磁系统4.辅助触点模块

图20 ABB CPX系列CPS图21明鑫SDMK1系列CPS结构

“集成” CPS包括诸如过压和欠压，漏失项，故障显示，剩余电流保护，火灾报警，通信以及根据不同类型（因制造商而异）的其他功能等功能.

第三类是西门子的“组件插件”控制和保护组合

西门子推出的SIRIUS系列与前两种类型的控制和保护开关产品不同，它是断路器，接触器和热继电器的模块化设计，并使用插头和中间连接来形成控制和保护组合. 但是，并非所有组件的功能都集中在一个开关上.

①3RV6/ 3RV5断路器

②断路器和接触器之间的连接模块: 用于螺钉端子断路器和接触器之间的电气和机械连接

③3RT6 / 3RT5接触器

④与接触器连接的插头连接器: 与接触器进行完美的电气和机械连接. 通过这些连接器，过载继电器可以直接与接触器连接

⑤3RH6中间继电器

2.2绩效分析

随着制造技术的逐渐成熟，控制和保护开关产品的性能也有了很大的进步. 一些制造商在性能指标上取得了突破，例如分断能力和最大额定电流. 这是一些制造商的产品的粗略比较. 由于西门子生产的SIRIUS系列产品基于传统组件，因此它们与其他制造商有很大不同，因此在此不进行比较. 表1是某些制造商产品的最大框架额定电流.

表1中某些制造商产品的最大框架额定电流

由于最大框架电流水平差异很大，因此将每个制造商提供的约32A的产品用作比较. 额定工作短路分断能力受400V电压的影响. 由于数据有限，此处仅作一个粗略的比较. 从表2可以看出，各个制造商的控制和保护开关的额定工作短路分断能力存在一定差异. 这种差异主要是由于车身结构和断裂机理引起的. 各个制造商的性能指标在寿命方面相似；就工作频率而言，交换机主体的工作频率每小时较高，但是附加模块的工作频率直接影响交换机的整体性能. 例如，带热释放的开关的工作频率仅为每小时12次.

表2中一些制造商的性能参数比较

注意: 产品信息中未提及该表的“-”部分

在保护功能上，所有厂商基本相同，包括短路保护，过载保护，短路短时延时保护，三相不平衡保护，过压保护，漏电保护等功能. 保护功能的实现有所不同: “模块化组合” CPS主要通过选择不同的功能模块来实现功能； “集成” CPS主要以智能控制方式实现功能.

3发展趋势

低压电器产品的更新速度相对较慢. 第四代智能低压电器的研究与开发刚刚开始. 高性能，集成，智能和可通信的低压电器是未来研究和发展的主要趋势. 并且保护开关产品已经具有上述特性，但是在可靠性和完善性上仍需要突破. 随着控制和保护开关更接近第四代智能低压电器的特性，它将逐渐成为竞争的焦点.

4摘要

截至2016年底，许多低压电器制造商已推出控制和保护开关系列产品. 这些产品的保护功能基本相同，但结构和保护机制略有不同. 目前，控制保护开关领域的发展时间相对较短，业内对控制保护开关的定义和结构存在很多争议，但从长远来看，其体积较小，结构更小巧，可靠性更高，保护更完整产品将成为未来市场的主流.

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