Analyse der Struktur, des Auslöseprinzips und der Auswahlanwendung von Niederspannungs-Leistungsschaltern

Niederspannungs-Leistungsschalter sind zentrale Schutzschaltgeräte in Niederspannungs-Stromverteilungssystemen. Sie können normale Stromkreisumschaltungen durchführen und Stromkreise bei Fehlerbedingungen wie Überlast, Kurzschluss und Leckage automatisch trennen. Sie werden häufig in Verteilerkästen und Schränken eingebaut und gemäß der nationalen Norm GB14048.2-2008 hergestellt. Haushalts-Miniaturschutzschalter entsprechen der internationalen Norm IEC60898. Die Verkabelungsanschlüsse dieser Geräte sind im Allgemeinen mit Leistungsschalter-Schraubklemmanschlüssen ausgestattet, die eine Schraubklemmstruktur verwenden, um Kabel stabil zu halten, Überhitzung und Lichtbogenfehler durch lose Verkabelung zu verhindern und den langfristigen sicheren Betrieb des Stromverteilungskreises zu gewährleisten. Basierend auf der Gehäusestruktur werden die Produkte in drei Kategorien unterteilt: ACB-Leistungsschalter mit luftisoliertem Rahmen, MCCB-Leistungsschalter mit geformtem Gehäuse und MCB-Miniatur-Leistungsschalter. Leitungsschutzschalter werden meist in elektrischen Haushaltsinstallationen eingesetzt und sind allgemein als Luftschalter bekannt.

Basierend auf anwendbaren Schutzszenarien können Niederspannungs-Leistungsschalter in vier Hauptkategorien unterteilt werden: Verteilungsschutz, Motorschutz, Beleuchtungsstromkreisschutz und Fehlerstromschutz. Jede Kategorie unterscheidet sich erheblich im Strombereich und in den Auslöseeigenschaften. Beleuchtungs-Einphasen-Leistungsschalter haben einen Nennstrom von 5-50 A und sind nur mit einem Überlast- und einem vorübergehenden Kurzschlussschutz ausgestattet. Fehlerstromschutzschalter haben einen Nennstrom von 20-200 A und können die Fehlerstromauslösung innerhalb von 0,1 Sekunden abschließen und so vor der Gefahr eines Stromschlags schützen. Typischerweise werden Schraubklemmen aus Zinklegierung verwendet, die aus einer oxidationsbeständigen Zinklegierung bestehen und für die Verkabelung von Beleuchtungskreisen in Wohngebieten mit geringem Strom geeignet sind. Verteilungsleistungsschalter decken einen Strombereich von 10-630 A ab und sind in strombegrenzende Typen der Klasse A und selektive Typen der Klasse B unterteilt. Sie unterstützen einen zweistufigen und dreistufigen Stufenstromschutz und eignen sich für werksseitige Eingangsleitungen und Hauptzuleitungen.

Dieser komplette Niederspannungs-Leistungsschalter integriert mehrere Funktionen, darunter Steuerung, Schutz, Messung und Mensch-Maschine-Interaktion. Neben der einfachen Ein-/Aus-Isolierung unterstützt es auch Fernauslösung, Gerätewartungsverriegelung, Isolations- und Erdschlussüberwachung sowie Spannungserfassung und -anzeige. Die Schützpositionen innerhalb des kompletten Schranks verwenden alle eine standardisierte Schütz-Schraubdrahtklemmenklemme, die eine konsistente Schraubklemmenverdrahtung gewährleistet und den Verdrahtungsprozess vereinfacht. Unterspannungsauslösung und Spannungsauslösung sind gängiges Erweiterungszubehör. Die Unterspannungsauslösung löst eine Auslösung aus, wenn die Netzspannung unter 70 % der Nennspannung fällt, während die Nebenstromauslösung eine ferngesteuerte Auslösung ermöglicht und sich so an die zentralisierten Verwaltungsanforderungen automatisierter Stromverteilungssysteme anpasst.

Das Öffnen und Schließen des Leistungsschalters erfolgt über einen manuellen Griff oder einen elektrischen Betätigungsmechanismus, der die beweglichen und stationären Kontakte betätigt. Zu den elektrischen Mechanismen gehören sowohl elektromagnetisch-angetriebene als auch motorisch-angetriebene Modelle. Das motorbetriebene Modell erreicht ein schnelles Schließen durch Komprimieren einer Energiespeicherfeder mithilfe von Zahnrädern. Die zentrale Schutzkomponente der gesamten Einheit ist die Auslöseeinheit, die in zwei Haupttypen erhältlich ist: thermomagnetisch und elektronisch, mit integrierten Erfassungs-, Übertragungs-, Mess- und Betätigungskomponenten. Der thermische -magnetische Auslöser basiert auf einem Bimetallstreifen zum Schutz vor Überlastverzögerung. Unter Kurzschlussbedingungen schaltet sich der Magnetanker sofort ein und löst eine Auslösung aus. Die Zuleitung ist mit einer integrierten Schraubklemmenklemme ausgestattet, deren integrierte Klemmenstruktur den Montageraum reduziert und sich an das kompakte Gehäuselayout von Kompaktleistungsschaltern anpasst.

Die thermische-magnetische Auslöseeinheit nutzt die Stromerwärmung, um den Bimetallstreifen zur Verformung anzutreiben; Je größer der Strom, desto höher die Biegegeschwindigkeit und desto verzögerter die Auslösewirkung. Die magnetische Auslöseeinheit bewältigt sofort große Kurzschlussströme; Die elektromagnetische Anziehung überwindet den Federwiderstand für eine schnelle Aktion und erreicht einen Bruch im Millisekunden--Bereich. Die elektronische Auslöseeinheit ist mit einem Mikroprozessor ausgestattet und nutzt eine Rogowski-Spule zum Sammeln von Stromsignalen, wodurch das Problem der magnetischen Flusssättigung herkömmlicher Stromwandler vermieden wird. Es kann präzise einen drei{6}Stufenschutz erreichen: Überlast mit langer-Verzögerung, kurz-verzögerter Kurzschluss-und sofortiger Schutz gegen extrem große Kurzschlüsse. Das Signalerfassungsmodul des elektronischen Auslösers ist mit einem Schraubklemmenblock mit Stahlkäfig gekoppelt. Die käfigartige Schraubklemme fixiert die Abtastsignalleitung fest und gewährleistet so die Genauigkeit der Strom- und Spannungsanalogsignalerfassung.

Das elektronische Auslösesystem integriert Strom-, Spannungs- und Temperaturerfassungseinheiten. Seine Stromversorgung erfolgt über einen speziellen schnellen -Sättigungsstromtransformator, um Schäden am Steuerkreis durch hohe Stromstöße zu verhindern. Die erfassten analogen und digitalen Signale werden von der CPU einheitlich verarbeitet. Eine LED-Anzeige und eine Tastatur ermöglichen die Interaktion zwischen Mensch und Maschine, und eine RS485-Kommunikationsschnittstelle stellt die Verbindung zu einem übergeordneten Stromverteilungsüberwachungssystem her. Die Sicherungshalter für die Abzweigleistungsschalter verwenden Sicherungshalter-Schraubklemmenklemmen mit einer Schraubklemmstruktur, die an die dünnen Kabel der Sicherungshalter angepasst ist und eine stabile Übertragung von Fehlerabtastsignalen gewährleistet.

Der Rahmenleistungsschalter verwendet einen Metallrahmen, in dem alle Komponenten untergebracht sind, und sein Nennstrom ist deutlich höher als der von Kompaktleistungsschaltern (MCCs). ACB-Rahmenprodukte sind die bevorzugte Wahl für industrielle Hochstrom-Stromverteilungsszenarien. Alle Anschlüsse an der gesamten Einheit entsprechen den Konstruktionsspezifikationen für Schraubklemmen. Das Allzweckmodell verwendet eine Schraubklemmenklemme aus verzinktem Stahl, die aus verschleißfestem und korrosionsbeständigem Stahl gefertigt ist und für Industrieumgebungen mit hohen und niedrigen Temperaturen geeignet ist. Gängige elektrische Komponenten sind einheitlich mit Schraubklemmen vom Typ Klemm- für Schaltungskomponenten ausgestattet, und standardisierte Klemmklemmen reduzieren die Kosten für die Anpassung der Verkabelung für verschiedene elektrische Verbindungen. Während der Gerätewartung und -inbetriebnahme vor Ort kann die Klemmkraft der Klemmen manuell angepasst werden, um sie flexibel an unterschiedliche Drahtdurchmesser anzupassen und so die Effizienz der Montage und Wartung von Stromverteilungsgeräten zu verbessern.