張智玉,孟亞軍
(貴州泰永長征技術股份有限公司,深圳 518057)
隨著用戶對模塊化電源體積要求越來越高,尤其是現(xiàn)有5G網(wǎng)絡大規(guī)模建設已逐步開展,設備對電源容量的要求隨之變高。為進一步減小模塊化電源系統(tǒng)的外形尺寸,簡化系統(tǒng)接線、便于系統(tǒng)維護,研發(fā)了安裝高度為1U的斷路器。
模塊化電源系統(tǒng)由基礎單元和擴展單元兩部分組成,系統(tǒng)可通過擴展插框的方式實現(xiàn)系統(tǒng)容量增加和功能擴展,通過監(jiān)控模塊統(tǒng)一管理和控制?;A單元包含交流配電模塊、基礎整流模塊、監(jiān)控模塊、基礎直流配電輸出模塊。擴展單元包含擴展整流模塊、擴展直流配電模塊、直流遠供模塊等。同時系統(tǒng)要求交流輸入端應裝有C級浪涌保護裝置,至少能承受20kA電流脈沖的沖擊,直流輸出端應至少能承受電流脈沖10kA的沖擊。圖1所示為基礎單元一次原理圖。
圖1 基礎單元一次原理圖
模塊化電源各功能子模塊寬度需滿足 19 "標準機框安裝,小型設備基礎單元高度應≤6U,擴展整流單元高度應≤2U,小型設備直流配電模塊應≤1U,普通型設備直流配電模塊應≤3U。常規(guī)微型斷路器大概高度為2U,加上進線和出線的接線的整體高度基本大于3U,故需采用新型的1U高度結構。
因斷路器的高度僅1U,故接線方式采用前面板接線和后插接線的方式。后端接線可直接采用2mm厚的PCB板(交流多極輸入采用PCB板)或銅排接插方案,減少接線的工序及避免接線過程中未擰緊接線端子引發(fā)的其他問題。圖2所示為兩路交流輸入中一路4P交流輸入直接與PCB板插接圖,兩路輸入電源通過PCB板合成一路輸出(兩路輸入有互鎖)連接到交流母線,單相交流輸出直接與交流母線插接;同時PCB板上可焊接交流防雷器件,實現(xiàn)浪涌保護功能,簡化SPD的接線。圖3所示為三個單相交流配電模塊與銅排插接圖(上銅排為N極,下銅排為三相L極)。
圖2 交流4P輸入接插PCB板
圖3 交流輸出接插銅排
為防止斷路器在合閘帶載的情況下與PCB或銅排接插而引發(fā)的閃弧,在產(chǎn)品的下表面加入一限制卡扣與柜體插框配合。當卡扣插入插框時此卡扣被壓下,產(chǎn)品無法合閘;當產(chǎn)品插接到位后此卡扣彈起,產(chǎn)品可正常合閘。同時此卡扣還能有效避免接線后因拉動連接線而造成產(chǎn)品與銅排脫開問題,僅當產(chǎn)品分閘后拔出分合閘按鈕后產(chǎn)品才能退出機柜。圖4所示為卡扣與柜體配合圖。
圖4 卡扣與柜體配合圖
為減小產(chǎn)品的尺寸,63A和125A產(chǎn)品設計的寬度分別為20mm和30mm。故前面板的接線方式63A只能采用無螺釘方式接線,依據(jù)IEC 60934-2019附錄E中的內(nèi)容如圖5~6兩種無螺紋接線端子結構,這兩種結構可有效節(jié)省前面板的接線空間,也能保證產(chǎn)品接線的可靠性。
圖5 第一種無螺紋接線端子結構圖
圖5的優(yōu)勢在于接線時僅采用硬線可直接插入,而圖6的結構在接線時必須有外力才能接線。但在使用過程中發(fā)現(xiàn),兩種結構的彈片壓力相同且連接端子為硬端子時,因圖5為斜面卡扣,在接線受朝下外力時容易脫出。
圖6 第二種無螺紋接線端子結構圖
因此,選用圖6結構設計的產(chǎn)品,并分別配合不同線徑的連接線測試電纜拔出力值,測試數(shù)據(jù)見表1。
配合不同線徑的連接線測試電纜拔出力值 表1
直流配電中,若負載電源正負極接反,輕者負載不能正常工作,重者將燒毀負載。而斷路器后端連接銅排的接線孔是對稱的(圖7),在連接時反插也可以正常插入。
圖7 直流產(chǎn)品防反插設計
產(chǎn)品在開發(fā)初期考慮到直流配電產(chǎn)品需要反饋開關合分狀態(tài),為防止反向也能將產(chǎn)品插入,故將合分狀況反饋端加深后,反插時后端的檢測端將阻擋產(chǎn)品的插入,有效防止反插。
按系統(tǒng)要求交流輸入端應裝有C級浪涌保護裝置,至少能承受20kA電流脈沖的沖擊,直流輸出端應至少能承受電流脈沖10kA的沖擊。故交流輸入和直流輸出產(chǎn)品需要承受以上要求的雷擊電流不動作,在產(chǎn)品設計時需在雷擊承受電流和瞬時動作電流之間做平衡,經(jīng)大量仿真及樣機摸底測試得出:63A產(chǎn)品在雷擊電流12.5kA不動作時的瞬時脫扣電流為730A±10%,125A產(chǎn)品在雷擊電流23.5kA不動作的瞬時脫扣電流為1 350A±10%,持續(xù)提高瞬時動作電流對抗雷擊電流改善不大。