機(jī)床控制變壓器保護(hù)元件選擇

周小偉

湖南天雁機(jī)械有限責(zé)任公司1臺(tái)未正式投用的國(guó)產(chǎn)無(wú)心磨床采用JBK3-400型控制變壓器（圖1）。某次設(shè)備停用時(shí)在GS3接了1臺(tái)2kW的單相電機(jī)，電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中變壓器冒煙燒毀，第二次是設(shè)備開動(dòng)時(shí)在GS3上外接兩臺(tái)容量各約80V·A的儀器，使用不到5天變壓器又燒毀。兩次故障中FS1均在變壓器冒煙一段時(shí)間后才動(dòng)作。

根據(jù)故障現(xiàn)象，初步判斷變壓器自身發(fā)生嚴(yán)重短路后保護(hù)開關(guān)才動(dòng)作，拆解變壓器發(fā)現(xiàn)，短路并損毀嚴(yán)重的是220V線包。FS1的電流額定值為20A，熱保護(hù)電流整定值為14A，TC2初級(jí)工作電壓380V。估算TC2的初級(jí)額定電流為400/380=1.05A，TC2的220V線包額定電流為200V·A/220V=0.91A。試驗(yàn)確認(rèn)機(jī)床開動(dòng)時(shí)，TC2的220V線包上就有近0.8A的電流，接近TC2 220V線包額定電流，運(yùn)行時(shí)也基本如此。額外再加上約160V·A負(fù)荷后，總負(fù)荷超過(guò)變壓器額定負(fù)荷較多，估計(jì)電流約1.5A。估算短路電流要復(fù)雜一些，設(shè)TC2的阻抗百分?jǐn)?shù)為4%，則次級(jí)短路電流約為（200V·A/220V）/4%=22.7A，折算到初級(jí)為13.1A。由于FS1的熱保護(hù)脫扣電流比TC2的短路電流還大，F(xiàn)S1瞬時(shí)脫扣電流則更大，因此對(duì)TC2起不到過(guò)載和短路保護(hù)作用。FA1、FA2型號(hào)規(guī)格為SMB45-63 C6，F(xiàn)A1熱脫扣電流為6A，瞬時(shí)脫扣電流為（5～10）×6A=30～60A，可見 FA1對(duì) TC2 也未起到過(guò)載和短路保護(hù)作用。變壓器第一次燒毀較接近短路，短路電流達(dá)不到FA1的瞬時(shí)脫扣電流，更達(dá)不到FS1的脫扣電流。因此，F(xiàn)S1和FA1的瞬時(shí)脫扣不會(huì)立即動(dòng)作，而熱脫扣時(shí)間較長(zhǎng)，還來(lái)不及脫扣變壓器即燒毀。第二次只是較嚴(yán)重的過(guò)載，但過(guò)載電流小于6A，F(xiàn)A1瞬時(shí)脫扣和熱保護(hù)均不會(huì)動(dòng)作，最終只能燒毀線包使變壓器內(nèi)部形成短路由FS1動(dòng)作切斷電源。雖然兩次故障只是TC2的220V線包燒毀，但110V線包同樣存在這種隱患。解決方法是在變壓器的初級(jí)和次級(jí)設(shè)置合理的短路、過(guò)載保護(hù)裝置并進(jìn)行合理的參數(shù)配置。

（1）FS1的選擇。FS1的負(fù)載不止TC2，因此不能改變其型號(hào)和規(guī)格，可在TC2的初級(jí)加裝熔斷器FU1（圖1虛線）。FU1可選2只1 A高分?jǐn)嗄芰Γ?0kA）的陶瓷管式熔斷器，如中速溶斷的VICFUSE/VG10，1A。若變壓器帶有沖擊負(fù)荷，可選慢熔或特慢熔熔斷器。若機(jī)床所在位置短路電流不是很大，也可在初級(jí)加裝2極的DZ47-63 C1低壓斷路器，兼顧短路和過(guò)載保護(hù)。

（2）FA1和 FA2的選擇。①選擇合適型號(hào)和規(guī)格的低壓斷路器，目前國(guó)內(nèi)DZ47-63系列低壓斷路器性能和SMB45-63基本一致。FA1選用DZ47-63 B1基本可行，其熱脫扣電流為1A，瞬時(shí)脫扣電流為3～5A。若TC2的負(fù)載沖擊大，也可選DZ47-63 C1，其瞬時(shí)脫扣電流為5～10A。FA2可選DZ47-63 B2或DZ47-63 C2。②選用低壓小電流玻璃或陶瓷管式熔斷器。這種熔斷器熔斷速度和電流等級(jí)可選擇性多，而且價(jià)格便宜。

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