該文發(fā)表在《智能建筑電氣技術(shù)》2015年第9卷第5期上。

筆者是CPS技術(shù)和應(yīng)用的倡導(dǎo)者和推動者！

早在1992年，國際電工委員會頒布了IEC 60947-6-2:1992標(biāo)準(zhǔn)文件，規(guī)定了“控制與保護開關(guān)電器”相關(guān)要求，開創(chuàng)了電動機保護與控制的新紀(jì)元。CPS是英文Control and Protective Switching Device的縮寫，對電動機保護而言是革命性的，它成功的解決了過去一直沒有解決好的電動機保護配合問題。我國于1998年在IEC標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上制定了我國第一部國家標(biāo)準(zhǔn)GB 14048.9-1998，從此CPS逐漸為行業(yè)內(nèi)從業(yè)人員所認(rèn)識、接受，并逐漸推廣和應(yīng)用。令人欣慰的是，我國自主研發(fā)的CPS達到了世界同類產(chǎn)品的先進水平，部分指標(biāo)優(yōu)于國外產(chǎn)品，生產(chǎn)廠家多達數(shù)十家，并培育出了常熟、中凱、遠泰、泰永等骨干企業(yè)，產(chǎn)品特點鮮明，質(zhì)量穩(wěn)定、可靠，額定電流高達225A，可滿足95kW及以下交流電動機直接啟動的需求，帶動我國CPS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。經(jīng)過北京奧運場館、上海世博會等重大工程的應(yīng)用驗證，國產(chǎn)的CPS性能穩(wěn)定，可靠性高，是值得信賴的低壓電器。

1 電動機保護配合的原則

電動機保護配合較多，歸納起來主要有如下三個原則：

第一，保護器件的配合

如圖1a所示，傳統(tǒng)的電動機主回路由多個元器件組成。短路保護由短路保護電器完成，通常采用斷路器或熔斷器；過載保護由過載保護電器實現(xiàn)，通常采用熱繼電器。無論是過載還是短路，都會產(chǎn)生較大的故障電流，在保護電器動作之前要求控制電器（通常采用接觸器）有足夠的能力承受這么大的故障電流。

圖 1 電動機主回路

因此，電動機的保護需要配合嚴(yán)密，不留死角，否則會造成設(shè)備或器件損壞。電動機保護的配合可以用圖2直觀的表示。圖中1是熱繼電器曲線，用于過載保護；2是電磁脫扣器曲線，用于短路保護；3和4分別是熱繼電器耐熱極限曲線和SCPD耐熱極限；Ij為熱繼電器脫扣曲線與SCPD電磁脫扣曲線的交點，由熱繼電器廠家提供。理想的保護配合和分工如表1所示，這樣短路保護電器和過載保護電器分工明確，各司其職。

1、熱繼電器曲線 2、電磁脫扣器曲線 3、熱繼電器耐熱極限曲線 4、SCPD耐熱極限

圖2 電動機保護配合曲線

表1 保護器件的保護分工

第二，電動機主回路中的控制電器也參與到保護配合中

控制電器（如圖1中的接觸器）的額定限制短路電流不應(yīng)小于安裝處的預(yù)期短路電流。額定限制短路電流是接觸器、PC級的ATSE等產(chǎn)品中非常重要的技術(shù)參數(shù)，他們本身沒有短路保護能力，需要斷路器、熔斷器等短路保護電器與之配合，國標(biāo)GB 14048相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對額定限制短路電流有如下定義：在有關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗條件下，用制造廠指定的短路保護電器進行保護的電器，在短路保護電器動作時間內(nèi)能夠良好地承受的預(yù)期短路電流值。通俗地說，當(dāng)發(fā)生短路時，在短路保護電器切斷故障回路之前，接觸器等控制電器應(yīng)能承受如此之大的故障電流，滿足電動機保護配合要求。

第三，保護配合的類型

《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ16-2008第9.2.4條第4款第1項指出，電動機保護配合分為1類和2類配合，詳細(xì)描述和特點見表2所示。顯然，2類配合強調(diào)供電的可靠性和連續(xù)性，適用于重要負(fù)荷（如消防類負(fù)荷）。

表2 1類配合和2類配合

在CPS問世之前，采用分立元件很難完整地、準(zhǔn)確地實現(xiàn)上述電動機保護配合，出現(xiàn)的問題相對較多。而CPS則很好的將這些保護配合固化在器件中，保護配合比較嚴(yán)密，是一項值得推廣的新技術(shù)。

2 CPS的特點

如前所述，傳統(tǒng)的電動機主回路有隔離電器、短路保護電器SCPD、控制電器、過載保護電器及附屬電器等組成，與傳統(tǒng)的分立元件相比，CPS（如圖1b所示）的優(yōu)勢非常顯著，主要特點如下：

2.1 CPS保護配合嚴(yán)密

CPS保護配合分工明確，不留死角，配合嚴(yán)密，完全符合上文所述電動機保護配合的要求，滿足《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ 16-2008相關(guān)條款的規(guī)定。

2.2 主回路簡潔

圖1b所示，CPS構(gòu)成的電動機全壓啟動電路非常簡單，一個器件構(gòu)成一個回路。CPS集成了電動機的保護電器、控制電器、隔離電器等功能。

2.3 保護齊全

CPS具有多種保護功能，例如相間短路保護、接地故障保護、過載保護、斷相保護等，同時其體積比分立元件的要小很多，控制箱體積可以大大減小，節(jié)省空間。

2.4 控制多樣

CPS可以進行電動機全壓啟動、星三角降壓啟動、單向控制、可逆控制、雙電源（ATSE）控制等多種控制，控制非常靈活。

當(dāng)然，目前CPS尚不能做到電動機控制與保護的全覆蓋，最大額定電流只有225A，只能應(yīng)用于中小容量的電動機。

（未完待續(xù)）