中华人民共和国国家标准
低压开关设备和控制设备 第8部分:旋转电机用装入式热保护 (PTC)控制单元
Low-voltage switchgear and controlgear—
Part 8:Control units for built-in thermal protection(PTC)for
rotating electrical machines
GB/T 14048.16-2016
发布部门:中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会
发布日期:2016年08月29日
实施日期:2017年03月01日
前 言
GB 14048《低压开关设备和控制设备》目前包括如下部分:
——第1部分:总则;
——第2部分:断路器;
——第3部分:开关、隔离器、隔离开关及熔断器组合电器;
——第4-1部分:接触器和电动机起动器 机电式接触器和电动机起动器(含电动机保护器);
——第4-2部分:接触器和电动机起动器 交流电动机用半导体控制器和起动器(含软起动器);
——第4-3部分:接触器和电动机起动器 非电动机负载用交流半导体控制器和接触器;
——第5-1部分:控制电路电器和开关元件 机电式控制电路电器;
——第5-2部分:控制电路电器和开关元件 接近开关;
——第5-3部分:控制电路电器和开关元件 在故障条件下具有确定功能的接近开关(PDF)的要求;
——第5-4部分:控制电路电器和开关元件 小容量触头的性能评定方法 特殊试验;
——第5-5部分:控制电路电器和开关元件 具有机械锁闩功能的电气紧急制动装置;
——第5-6部分:控制电路电器和开关元件 接近传感器和开关放大器的DC接口(NAMUR);
——第5-7部分:控制电路电器和开关元件 用于带模拟输出的接近设备的要求;
——第5-8部分:控制电路电器和开关元件 三位使能开关;
——第5-9部分:控制电路电器和开关元件 流量开关;
——第6-1部分:多功能电器 转换开关电器;
——第6-2部分:多功能电器(设备) 控制与保护开关电器(设备)(CPS);
——第7-1部分:辅助器件 铜导体的接线端子排;
——第7-2部分:辅助器件 铜导体的保护导体接线端子排;
——第7-3部分:辅助器件 熔断器接线端子排的安全要求;
——第8部分:旋转电机用装入式热保护(PTC)控制单元。
本部分是GB 14048的第8部分,编号为GB/T 14048.16。
本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本部分代替GB/T 14048.16-2006《低压开关设备和控制设备 第8部分:旋转电机用装入式热保护(PTC)控制单元》。
本部分与GB/T 14048.16-2006相比,主要变化如下:
——第5章“特性”中增加5.2.7“传感器电路中的短路检测”;
——对8.1“结构要求”进行补充,增加灼热丝试验及基于可燃性类別的试验等具体要求;
——8.2“性能要求”中,将8.2.9“湿热”更改为“环境试验”;
——修改8.2.10“冲击和振动”,对该条款补充具体的规定;
——修改8.2.11“传感器电路短路时的检验要求”;
——8.3.2.2“具有电子线路的电器”中,修改了性能验收标准的要求;
——修改9.3.1“试验程序”,将试验程序的要求分为“一般要求”、“自立式控制单元”和“其他装置中的控制单元”三类进行具体描述;
——9.3.3“性能试验”中增加子条款9.3.3.12“传感器电路的短路检测验证”和9.3.3.13“冲击和振动要求的验证”;
——表1“EMC抗扰性试验”中增加了试验类型,并对射频电磁场辐射抗扰度试验的严酷度水平增加了2个等级;
——附录B“特殊试验”中,删去原B.1“传感器电路的短路检测”;
——将原B.3“湿热”的规定更改为B.2“特殊试验-湿热、盐雾、振动和冲击”并规定详细要求;
——删除附录C(资料性附录)传感器电路短路时的验证要求。
本部分使用翻译法等同采用IEC 60947-8:2011(第1.2版)《低压开关设备和控制设备 第8部分:旋转电机用装入式热保护(PTC)控制单元》。
与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下:
——GB/T 2423.1-2008 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验A:低温(IEC 60068-2-1:2007,IDT);
——GB/T 5465.2-2008 电气设备用图形符号 第2部分:图形符号(IEC 60417 DB:2007,IDT);
——GB 9254-2008 信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法(CISPR 22:2006,IDT);
——GB 14048.1-2012 低压开关设备和控制设备 第1部分:总则(IEC 60947-1:2011,MOD);
——GB 14048.5-2008 低压开关设备和控制设备 第5-1部分:控制电路电器和开关元件 机电式控制电路电器(IEC 60947-5-1:2003,MOD);
——GB/T 17626.2-2006 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验(IEC 61000-4-2:2001,IDT);
——GB/T 17626.3-2006 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验(IEC 61000-4-3:2002,IDT);
——GB/T 17626.4-2008 电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(IEC 61000-4-4:2004,IDT);
——GB/T 17626.5-2008 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验(IEC 61000-4-5:2005,IDT);
——GB/T 17626.6-2008 电磁兼容 试验和测量技术 射频场感应的传导骚扰抗扰度(IEC 61000-4-6:2006,IDT);
——GB/T 17626.8-2006 电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验(IEC 61000-4-8:2001,IDT);
——GB/T 17626.13-2006 电磁兼容 试验和测量技术 交流电源端口谐波、谐间波及电网信号的低频抗扰度试验(IEC 61000-4-13:2002,IDT)。
本部分根据我国的具体情况作了如下的编辑性修改:
——删除术语和定义的索引;
——IEC 60410:1973《计数检查抽样方案和程序》目前已废止,IEC SC121A相关标准的修订版文件中,对于该技术内容的引用文件已改为ISO 2859-1,其对应的国标为GB/T 2828.1-2012《计数抽样检验程序 第1部分:按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划》,故本部分改为引用国标GB/T 2828.1-2012;
——6.1“产品资料”对于A型控制単位的标注规定有所重复,故简化为单句“对A型控制单元应另外在标准号外,增加字母标志‘A’”。
本部分由中国电器工业协会提出。
本部分由全国低压电器标准化技术委员会(SAC/TC 189)归口。
本部分起草单位:上海电器科学研究院
浙江正泰电器股份有限公司
本部分主要起草人:张丽丽 李伟 栗惠
本部分所代替标准的历次版本发布情况为:
——GB/T 14048.16-2006。
引 言
本部分所指的热保护系统是基于监测被保护部件温度的原理,是防止旋转电机由于冷却系统故障或环境温度过高等引起的温升过高的简单而有效的措施,反之,仅仅依靠监测电流的保护系统不能确保此类型的保护。
由于热保护系统的动作温度和响应时间是预先确定的,不能按相应的电机使用条件进行调整,因此对于电机的所有故障状态或不当使用,其保护作用可能不完全有效。
符合本部分的热保护系统,可以由一个特性变化型热检测器组成,该检测器具有相关的控制单元并在检测器特性的某点上可以转变为开关功能。热保护系统被广泛使用,在所有情况下电机制造商会在电机中安装检测器,电机制造商或者随电机一起提供控制单元,或者规定所使用的控制单元的特定要求。
控制单元习惯上也被视为是控制系统的组成部分而不必随电机一起供应,因此具备可互换系统就非常必要,该可互换系统规定了检测器和控制单元之间的配合特性。不能认为该特定的系统优于符合本部分的其他系统,但在某些领域可能会用到该可互换系统,并用“A型”来表示。
1 范 围
GB/T 14048的本部分规定了控制单元的规则和工业应用,控制单元根据与旋转电机集成一体的热检测器(符合GB/T 13002-2008)的信号执行开关功能。
对于含有特殊特性的正温度系数(PTC)热敏电阻检测器的系统,本部分规定了该系统及其相关控制单元的规则。
PT100检测器符合IEC 60751的规定,该标准中规定了相应于检测器温度的电阻值。
本部分列出了当这种特殊的正温度系数热敏电阻检测器与其关联控制单元(称为“A型检测器”和“A型控制单元”)用于热保护系统时的配合特性要求。
注:由于控制单元的操作特性取决于热检测器的某些方面,因此不可能规定控制单元操作特性的所有要求。热保护系统的某些要求仅在考虑被保护旋转电机的特性以及电机内检测器的安装方式的情况下才能确定。
鉴于以上原因,对于每种特性必须规定由哪一方负责规定特性值,由哪一方负责一致性验证,由哪一方负责进行确认试验。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 2423.5-1995 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Ea和导则:冲击(IEC 60068-2-27:1987,IDT)
GB/T 2423.10-2008 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Fc:振动(正弦)(IEC 60068-2-6:1995,IDT)
GB/T 2828.1-2012 计数抽样检验程序 第1部分:按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划(ISO 2859-1:1999,IDT)
GB 4824-2013 工业、科学和医疗(ISM)射频设备 骚扰特性 限值和测量方法(CISPR 11:2010,IDT)
GB/T 7153-2002 直热式阶跃型正温度系数热敏电阻器 第1部分:总规范(IEC 60738-1:1998,IDT)
GB/T 13002-2008 旋转电机 热保护(IEC 60034-11:2004,IDT)
GB/T 17626.11-2008 电磁兼容 试验和测量技术 电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验(IEC 61000-4-11:2004,IDT)
IEC 60068-2-1 环境试验 第2-1部分:试验 试验A:低温(Environmental testing—Part 2-1:Tests-Test A:Cold)
IEC 60417:2002 设备用图形符号(Graphical symbols for use on equipment)
IEC 60751:1983 工业铂金电阻温度传感计(Industrial platinum resistance thermometer sensors)
IEC 60751:1983/A1:1986 第1号修改单(Amendment 1,1986)
IEC 60751:1983/A1:1995 第2号修改单(Amendment 2,1995)
IEC 60947-1:2007 低压开关设备和控制设备 第1部分:总则(Low-voltage switchgear and controlgear—Part 1:General rules)
IEC 60947-5-1:2003 低压开关设备和控制设备 第5-1部分:控制电路电器和开关元件 机电式控制电路电器(Low-voltage switchgear and controlgear—Part 5-1:Control circuit devices and switching elements—Electromechanical control circuit devices)
IEC 61000-4-2:2008 电磁兼容(EMC) 第4-2部分:试验和测量技术 静电放电抗扰度试验[Electromagnetic compatibility(EMC)—Part 4-2:Testing and measurement techniques—Electrostatic discharge immunity test]
IEC 61000-4-3:2006 电磁兼容(EMC) 第4-3部分:试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验[Electromagnetic compatibility(EMC)—Part 4-3:Testing and measurement techniques—Radiated,radio-frequency,electromagnetic field immunity test]
IEC 61000-4-3:2006/A1:2007 第1号修改单(Amendment 1,2007)
IEC 61000-4-3:2006/A2:2010 第2号修改单(Amendment 2,2010)
IEC 61000-4-4:2004 电磁兼容(EMC) 第4-4部分:试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验[Electromagnetic compatibility(EMC)—Part 4-4:Testing and measurement techniques—Electrical fast transient/burst immunity test]
IEC 61000-4-4:2004/A1:2010 第1号修改单(Amendment 1,2010)
IEC 61000-4-5:2005 电磁兼容(EMC) 第4-5部分:试验和测量技术 浪涌抗扰度试验[Electromagnetic compatibility(EMC)—Part 4-5:Testing and measurement techniques—Surge immunity test]
IEC 61000-4-5:2005/C1:2009 第1号勘误单(Corrigendum 1,2009)
IEC 61000-4-6:2008 电磁兼容(EMC) 第4-6部分:试验和测量技术 射频场感应的传导骚扰抗扰度[Electromagnetic compatibility(EMC)—Part 4-6:Testing and measurement techniques—Immunity to conducted disturbances,induced by radio-frequency fields]
IEC 61000-4-8:2009 电磁兼容(EMC) 第4-8部分:试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验[Electromagnetic compatibility(EMC)—Part 4-8:Testing and measurement techniques—Power frequency magnetic field immunity test]
IEC 61000-4-13:2002 电磁兼容(EMC) 第4-I部分:试验和测量技术 交流电源端口谐波、谐间波及电网信号的低频抗扰度试验[Electromagnetic compatibility(EMC)—Part 4-13:Testing and measurement techniques—Harmonics and interharmonics including mains signalling at a.c.power port,low-frequency immunity tests]
IEC 6I000-4-13:2002/A1:2009 第I号修改单(Amendment 1,2009)
CISPR 22:2008 信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法(Information technology equipment—Radio disturbance characteristics—Limits and methods of measurement)
3 术语、定义、符号和缩略语
3.1 术语和定义
IEC 60947-1:2007界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1
装入式热保护 built-in thermal protection
采用热保护系统保护旋转电机的某特定部分(称为被保护部件)以防止由于热过载的特定条件而引起的温度过高,该热保护系统的全部或一部分为安装在电机内部的热敏装置。
3.1.2
热保护系统 thermal protection system
通过装入式热检测器连同控制单元对旋转电机进行热保护的系统。
3.1.3
热检测器 thermal detector
仅对温度敏感的电气上绝缘的装置(元件),当温度达到设定值时,在控制系统内产生一开关动作。
3.1.4
开关型热检测器 switching type thermal detector
能使开关元件产生直接动作的热检测器。
注:热检测器和开关元件的组合被视为一个单元并安装在旋转电机内。
3.1.5
控制系统 control system
将热检测器特性上的某一特定点转换成通断旋转电机电源的开关功能的系统。
注:当温度降至复位温度时,系统可以复位(手动或自动)。
3.1.6
被保护部件 protected part
旋转电机的一部分,该部分的温度通过热保护系统的作用限制在预定值内。
3.1.7
慢变化热过载 thermal overload with slow variation
超过正常工作温度以上时温度缓慢上升。
注 1:被保护部件的温度变化足够慢,因而热检测器的温度无明显延时跟随被保护部件的温度变化。
注 2:慢变化热过载可由以下原因引起:
——通风或通风系统的故障,例如通风管道的局部阻塞,线圏或机座的散热片上过多的灰尘、污垢等;
——环境温度或冷却介质温度过高;
——机械过载逐步增加;
——电机电源长时间欠电压或过电压;
——电机承受繁重的工作方式。
3.1.8
快变化热过载 thermal overload with rapid variation
超过正常工作温度以上时温度快速上升。
注 1:被保护部件的温度变化过快以至于热检测器不能无延时地跟随被保护部件的温度变化。这样,可能会导致热检测器的温度和被保护部件的温度存在较大差别。
注 2:快变化热过载可由以下原因引起:电机堵转,或在某些情況下的断相故障或在非正常条件下(惯量过高,电压过低,负载转矩异常升高)起动。
3.1.9
电机的热关键部件 thermally critical part of a machine
电机上温度最快达到危险值的部件。
注:在慢变化热过载情况下电机的热关健部件,在快变化热过载情况下可能不是热关键部件。
3.1.10
带检测器的热保护 thermal protection with detector
一种保护形式,其中安装热检测器的部件是电机的热关键部件。
3.1.11
脱扣后的最高温度 maximum temperature after tripping
快变化热过载情况下电机被保护部件在热保护系统脱扣后的一段时间内所达到的最高温度值。
3.1.12
热保护的类别 category of thermal protection
电机在承受热过载时电机绕组所允许的温度水平。
3.1.13
特性变化型热检测器 characteristic variation thermal detector
特性随温度变化的热检测器,可按制造时预先规定的温度或控制单元整定的温度在控制系统中产生开关功能。
注:例如:电阻检测器、热电偶检测器、负温度系数热敏电阻检测器、正温度系数热敏电阻检测器。
3.1.14
特性突变型热检测器 abrupt characteristic change thermal detector
特性在制造时预先规定的温度下发生突变,从而在控制系统中产生开关功能的热检测器。
3.1.15
控制单元 control unit
将热检测器的特性变化转换为开关功能的装置。
注:控制单元可能为其他装置或系统内的一部分。
3.1.16
控制电路 control circuit
控制断开和接通电源的开关装置的电路。
3.1.17
检测器动作温度 detector operating temperature(TNF)
温度上升过程中检测器动作时的温度,或特性随温度变化使得与检测器关联的控制单元动作的温度。
3.1.18
系统动作温度 system operating temperature(TFS)
温度上升过程中,检测器及控制单元一起使得控制单元动作时的检测器温度。
3.1.19
复位温度 reset temperature
温度下降过程中,检测器动作时的检测器温度或者与温度相关的特性变化的检测器与控制单元一起能使控制单元复位时的检测器温度。
3.1.20
电气上分开的触头元件 electrically separated contact elements
同属于一个控制单元的触头元件,彼此间有足够的绝缘,它们能独立接入电气上分开的电路中。
3.1.21
PTC热敏电阻检测器 PTC thermistor detector
用PTC热敏电阻制成的特性突变型热检测器,其热敏电阻部分的电阻温度特性称为PTC,一旦温度超过规定值,电阻明显增大,而功耗可以忽略不计。
3.1.22
A型检测器 mark A detector
具有附录A描述的特定特性的PTC热敏电阻检测器。
3.1.23
A型控制单元 mark A control unit
具有本部分规定的特定特性的控制单元并预定与A型检测器一起使用。
3.1.24
热检测器电路中具有短路检测的控制单元 control unit with short-circuit detetction within the thermal detector circuit
能够检测热检测器电路短路的控制单元。
3.1.25
动态断线检测控制单元 control unit with dynamic wire break detection
能够指示热检测器电路中断线的控制单元。
3.2 符号和缩略语
本部分使用了下列符号和缩略语。
EMC 电磁兼容
Ie 额定工作电流(5.3.3)
Ith 约定自由空气发热电流(5.3.3)
PTC 正温度系数
Q 放大系数(9.3.3.13.3)
TFS 系统动作温度(3.1.18)
TNF 检测器动作温度(3.1.17)
Ue 额定工作电压(5.3.2)
Ui 额定绝缘电压(5.3.2)
Uimp 额定冲击耐受电压(6.1)
Ur 检测器电路额定电压(6.1)
Us 额定控制电源电压(6.1)
4 分 类
在考虑中。
448'>《低压开关设备和控制设备 第8部分:旋转电机用装入式热保护(PTC)控制单元》GB/T 14048.16-20169.5 常规和抽样试验
9.5.1 一般要求
常规试验应在生产后或生产过程中对逐台控制单元进行,以验证其符合规定的性能要求。
常规或抽样试验应在与型式试验条件相同或等同的条件下进行。动作极限可在正常的环境温度下验证,但应对正常环境条件进行修正。
9.5.2 控制单元的动作试验
试验应由控制单元制造商完成,以确保来自检测器电路的输入信号在确定范围内时控制单元的正常动作。该输入信号的范围应能保证检测器加上控制单元在9.3.3.6规定的动作温度值内动作,该输入信号范围应由控制单元制造商和检测器制造商协商确定。
试验可在任意方便的电压下进行。
9.5.3 介电试验
不应使用金属箔。试验应在干燥、清洁的控制单元上进行。
介电耐受能力验证应在电器最后的装配之前进行(即在连接敏感器件如滤波电容器之前)。
1) 冲击耐受电压
IEC 60947-1:2007中8.3.3.4.2 1)适用。
2) 工频耐受电压
IEC 60947-1:2007中8.3.3.4.2 2)适用。
3) 冲击耐受电压和工频耐受电压混合试验
上述1)和2)的试验可以仅用一个工频耐受试验替代,该正弦波的峰值为1)和2)中的较大者。
注:在包含半导体器件的控制单元上进行介电试验时应特别当心以避免该器件在试验过程中损坏。
9.5.4 A型控制单元闭合和断开的常规试验
对A型控制单元,控制单元制造商应进行如下的附加试验。
除控制单元应在室温下且应通以额定控制电源电压外,试验按9.5.1的条件进行。试验可在750Ω和4000Ω两个极限电阻值下进行,即不应连续改变阻值。
附 录 A (规范性附录) 用于热保护系统的热检测器
A.1 A型检测器的关联特性
为确保检测器连同其控制单元的动作温度(TFS和复位)符合本部分,检测器应满足以下要求:
A型检测器的电阻-温度特性
每一个检测器的电阻,在指定的温度(参考额定动作温度TNF)下,应满足下列条件,并按照A.2规定的试验(见图A.1)进行验证:
a) 当温度为TNF-5K,且所有的测量电压不大于2.5V(直流)时电阻值应≤550Ω;
b) 当温度为TNF+5K,且所有的测量电压不大于2.5V(直流)时电阻值应≥1330Ω;
c) 当温度为TNF+15K,且所有的测量电压不大于7.5V(直流)时电阻值应≥4000Ω;
d) 当温度为-20℃~TNF-20K,且所有的测量电压不大于2.5V(直流)时电阻值应≤250Ω;
推荐三个检测器串联连接,若串联的检测器多于3个,则在温度为-20℃~TNF-20K中的任一温度下,每一个检测器的最大电阻值应保证使多个检测器串联电路的总电阻值不超过750Ω。
注 1:-20℃~TNF-20K范围内的确切电阻值并不重要,但要注意在适用工作条件下所有检测器最小电阻值通常均大于20Ω。
注 2:温度低于-20℃时,电阻值可大于250Ω。
注 3:当施加的电压为2.5V及以下时(TNF+15K点除外,该点施加的电压允许达到7.5V),以上电阻值和相应的动作特性容差是正确的。如果是施加的电压超过上述值,则检测器及其控制单元的性能可能不符合正常的动作特性容差。
A.2 互换特性验证
A.2.1 A型检测器的型式试验
检测器制造商应进行适当的试验,以及下列试验:
电阻-温度特性验证
检测器的电阻-温度特性应在合适的条件下,对A.1中规定的5个温度点(-20℃,TNF-20K,TNF-5K,TNF+5K,TNF+15K)测量电阻值。
施加在检测器的电压为直流2.5V,但TNF+15K点除外,该点施加的电压为7.5V。
测得的电阻应符合A.1的要求。
A.2.2 A型检测器的常规试验
常规试验按9.5的规定进行。
附 录 B (规范性附录) 特殊试验
B.1 动态断线检测
在考虑中。
B.2 特殊试验——湿热、盐雾、振动和冲击
对于特殊试验,IEC 60947-1:2007中的附录Q适用,并补充如下。
当IEC 60947-1:2007中表Q.1需要验证操作性能时,可进行“A型控制单元的闭合与断开验证”。
将一可变电阻值插入用于连接热敏电阻检测器的每对端子之间时进行该试验。应满足下列条件:
a) 当电阻值小于或等于750Ω时,控制单元应闭合或能够复位,为验证该性能,可将一个可变电阻设置为此值进行试验。如有疑问,也可设置在一个更小的电阻值上进行试验;
b) 增大电阻(约以250Ω/s的速率匀速增加),当电阻值处于1650Ω~4000Ω范围内时控制单元应断开;
c) 使控制单元保持在脱扣状态约1min,之后电阻值应以不大于250Ω/s的速率匀速减小,当阻值处于1650Ω~750Ω范围内时控制单元应闭合或能够复位。
振动试验应在处于“闭合”及“断开”状态的电器上进行。
试验期间控制单元不能脱扣。试验可在任意电流/电压值下进行,以检测辅助触头。
冲击试验应在处于“断开”状态的电器上进行。
对于IEC 60068-2-1中的干热试验Bd、湿热试验和低温试验Ab或Ad(如合适),电器在预处理阶段时不应脱扣。应进行a)~c)的功能试验。
干热和低温试验的功能试验应在最后1h期间在试验温度下进行。
对于低温试验,电器不应在预处理及试验时通电,功能试验除外。
对于干热试验,电器不应在预处理、试验及功能试验时通电。
经制造商同意,可减少恢复期的持续时间。
盐雾试验之后,若经制造商同意,可清洗产品。
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