机床控制变压器保护元件选择

周小伟

湖南天雁机械有限责任公司1台未正式投用的国产无心磨床采用JBK3-400型控制变压器（图1）。某次设备停用时在GS3接了1台2kW的单相电机，电机启动过程中变压器冒烟烧毁，第二次是设备开动时在GS3上外接两台容量各约80V·A的仪器，使用不到5天变压器又烧毁。两次故障中FS1均在变压器冒烟一段时间后才动作。

根据故障现象，初步判断变压器自身发生严重短路后保护开关才动作，拆解变压器发现，短路并损毁严重的是220V线包。FS1的电流额定值为20A，热保护电流整定值为14A，TC2初级工作电压380V。估算TC2的初级额定电流为400/380=1.05A，TC2的220V线包额定电流为200V·A/220V=0.91A。试验确认机床开动时，TC2的220V线包上就有近0.8A的电流，接近TC2 220V线包额定电流，运行时也基本如此。额外再加上约160V·A负荷后，总负荷超过变压器额定负荷较多，估计电流约1.5A。估算短路电流要复杂一些，设TC2的阻抗百分数为4%，则次级短路电流约为（200V·A/220V）/4%=22.7A，折算到初级为13.1A。由于FS1的热保护脱扣电流比TC2的短路电流还大，FS1瞬时脱扣电流则更大，因此对TC2起不到过载和短路保护作用。FA1、FA2型号规格为SMB45-63 C6，FA1热脱扣电流为6A，瞬时脱扣电流为（5～10）×6A=30～60A，可见 FA1对 TC2 也未起到过载和短路保护作用。变压器第一次烧毁较接近短路，短路电流达不到FA1的瞬时脱扣电流，更达不到FS1的脱扣电流。因此，FS1和FA1的瞬时脱扣不会立即动作，而热脱扣时间较长，还来不及脱扣变压器即烧毁。第二次只是较严重的过载，但过载电流小于6A，FA1瞬时脱扣和热保护均不会动作，最终只能烧毁线包使变压器内部形成短路由FS1动作切断电源。虽然两次故障只是TC2的220V线包烧毁，但110V线包同样存在这种隐患。解决方法是在变压器的初级和次级设置合理的短路、过载保护装置并进行合理的参数配置。

（1）FS1的选择。FS1的负载不止TC2，因此不能改变其型号和规格，可在TC2的初级加装熔断器FU1（图1虚线）。FU1可选2只1 A高分断能力（50kA）的陶瓷管式熔断器，如中速溶断的VICFUSE/VG10，1A。若变压器带有冲击负荷，可选慢熔或特慢熔熔断器。若机床所在位置短路电流不是很大，也可在初级加装2极的DZ47-63 C1低压断路器，兼顾短路和过载保护。

（2）FA1和 FA2的选择。①选择合适型号和规格的低压断路器，目前国内DZ47-63系列低压断路器性能和SMB45-63基本一致。FA1选用DZ47-63 B1基本可行，其热脱扣电流为1A，瞬时脱扣电流为3～5A。若TC2的负载冲击大，也可选DZ47-63 C1，其瞬时脱扣电流为5～10A。FA2可选DZ47-63 B2或DZ47-63 C2。②选用低压小电流玻璃或陶瓷管式熔断器。这种熔断器熔断速度和电流等级可选择性多，而且价格便宜。

W13.04-46