电动机的过载及其保护

手册》规定Isct?(1.7,2)Ist，而《工业与民用配电设计手册》规定Isct=1.7Ist，有的手册则规定Icst为2,2.5倍的电动机起动电流。低压电器标准，如JB1284《低压断路器》的编制说明中认为，根据实验和统计，保护鼠笼型电动机的断路器，其瞬动电流是整定在8,15倍电动机的额定电流的，而绕线式电动机应整定在3,6倍电动机额定电流。8,15倍鼠笼型电动机额定电流是一个范围，具体的数值还需要考虑电动机的型号、容量、起动条件等等因素。以下，我们分析一下，鼠笼型电动机起动时的全起动电流(类峰电流)。 1.起动电流的低功率因数，过渡过程的非周期分量的存在。在这种情况下，周期分量的幅值尽管稳定，但受非周期分量的影响，故有尖峰电流流过(功率因数低，表示电感L大，时间常数T=L/R大，非周期分量Imsin(Ψ— )e,t/T值大，非周期分量的衰减慢)。当起动电流的COS =0.3时，尖峰电流为起动电流(有效值)的2倍左右; 2.残余电压的影响而产生的瞬间再合闸的尖峰电流。电动机切断电源后再接通时，当切断电源而电动机尚未停下，就带有残余电压。这种残余电压不仅是由于有剩磁而产生，而且还由于次级线圈(转子)有残余电流而形成，所存在的残余电压与再合闸时的电源电压在某一相位时的叠加， 就会产生尖峰电流。 其大小与电动机完全停止后再起动相比，要大(残余电压，电源电压)比电源电压倍，这种尖峰电流虽然仅出现1,2周波， 但足以使断路器的瞬时脱扣器动作。因为1、2两个原因，可出现下列情况: (1)电动机直接起动 由于COS为0.3，尖峰电流为(6In)的2倍，等于 In(有效值)故塑壳式断路器的瞬时脱扣器整定电流值最小值为8.5In，(In为电动机的额定电流) (2)星—三角(Y,Δ)起动 也假设为COS为0.3，当从Y起动到Δ运转的一瞬间(1,2周波)，尖峰电流(峰值)约为额定电流(有效值)的19倍，则断路器必须把瞬时动作电流整定到14In ? 以上。 (3)自耦减压起动时 COS为0.3，电动机起动电流为6In，由于有尖峰电流的存在，原来按80,抽头的正常起动电流为3.84In，现提高到7.7In，按65,抽头的正常起动电流为4.3In，现提高到5In。 (4)瞬时再起动 按COS为0.3，起动电流为6In，考虑到残余电压的影响，尖峰电流为最大，是额定电流的24倍(6×2×2)(峰值)，其有效值为 =16.97?17，因而断路器的瞬时脱扣器的整定电流必须在电动机额定电流的17倍以上。从以上分析可知，正是电动机的型号、结构、起动方式等的不同，导致尖峰电流的出现，由此而推出Isct在8,15倍In之内(个别的还可达到17倍In)，对于瞬时动作电流可调的断路器，其调节范围按8,15倍In考虑，而大量的塑壳式断路器(不可调)，取其平均值12In，误差采用熔断器保护电动机的瞬动，熔断器的熔体电流可由下式确定:Irin ? Ist比α 式中: Ist —电动机的起动电流 A; α —决定起动状况和熔断器的系数，一般为2,3之间。 三、鼠笼型电动机的断相保护 电动机的断相分为两类，一是电动机外部的电源线断线;二是电动机内部定子绕组的断线，而电动机内部接线又分为星形联结和三角形连接两种。因此提到断相必须分清是那一种性质，另外，所谓断相保护，是指正在运行中的电动机。 1.被保护的电动机的定子绕组是星形联结，断相运行时，一般说未断的两相电流会增大。由于电压的不平衡，至少有一相电流增大。因是星形联结，线电流等于相电流，所以对于星形联结的电动机，选用一般的三极热继电器或三极保护电动机型的断路器，是能够起到有效保护的。 2.被保护的电动机的定子绕组是三角形联结，当电动机发生断相时会有两种情况产生: a.电动机外部的电源线断线(如熔断器——相熔断)，I2ph=2Iph，I2=I3=I1ph，I2ph=1.5I 2ph此时线电流与相电流之间已不是的关系，线电流已经不能正确反映相电流的大小，即不能有效地反映电动机绕组是否已处于过载状态。当电动机在额定负载下断相运行时，I1ph=I3ph=0.58In(In为电动机的额定电流)，I2ph=2Iph=1.16In，I2=I3=1.5I2ph=1.5×1.6In=1.73In。此时如果选用一般的三极热继电器(或断路器)，勉强可以起保护作用但是当负载在额定负载的65,下断线运行时会动作，时间长了可能烧毁电动 机。为解决保护问题，应采用带断相保护的热继电器，如JR 20、T系列、3UA系列等。 b.电动机的定子绕组为三角形联结，绕组断了一相，此时就出现: I2=I3=Iph I1= I ph 可以看到，有一相线电流与未断线前是一样的，因此，可以选用一般的三极热继电器来保护。 四、结束语 异步电动机的保护是涉及电气装置和机械设备可靠、正常运转的关键之一。直接检测电动机绕组的温度来保护过载引起的过热是很有效的保护方式，但由于需直接埋入电动机绕组里，价格较贵、维修困难等原因，仅在部分频繁操作场合使用;从经济性考虑，采用电流检测型更为有利，加热继电器仍是一种价廉、简单、可靠的电动机保护形式(从实际使用情况看，目前使用量占大多数);对动作性能要求较高及功能要求全或价格昂贵的大容量电动机保护，则可采用电子式或固态继电器;对一般要求，则采用带热—磁脱扣的电动机保护用断路器更为实用。但不管采用何种保护装置，必须考虑过载保护装置与电动机、过载保护装置与短路保护装置的协调配合。 参考文献 1. 吴道悌，王建华，电动学实验，高等教育出版社，1995 2. 秦曾煌，电工学()，高等教育出版社，1999 3. 汪国梁，电机学，机械工业出版社，1981 4. 陈世坤，电机设计，机械工业出版社，1982