電動(dòng)機(jī)保護(hù)型塑料外殼式斷路器(mccb)是鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)、運(yùn)行和運(yùn)行中分?jǐn)嘀胁豢扇被虻谋Wo(hù)電器之一。用于電動(dòng)機(jī)保護(hù),額定電流在630a及以下(即保護(hù)的電動(dòng)機(jī)功率為315kw及以下)的mccb用途是,不頻繁地起動(dòng)和在運(yùn)轉(zhuǎn)中分?jǐn)嚯妱?dòng)機(jī),當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生過(guò)載、短路、欠電壓等故障時(shí),能予以保護(hù)(自動(dòng)切斷電路)。
按使用的情況來(lái)看,斷路器用作電動(dòng)機(jī)保護(hù)的有3種類型:
(1) 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)中的分?jǐn)嗍褂媒涣鹘佑|器,過(guò)載保護(hù)采用熱繼電器,而斷路器用于短路保護(hù)。由于使用了接觸器來(lái)分、合電路,因此,可比較頻繁地操作;
(2) 使用接觸器作電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止,電動(dòng)機(jī)的過(guò)載、短路和欠電壓等故障由斷路器承擔(dān);
(3) 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)中分?jǐn)嘁约斑^(guò)載、短路、欠電壓均由1臺(tái)斷路器來(lái)操作和保護(hù),但它不能頻繁使用。
1 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流和電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)沖擊電流
1.1 鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流
鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的定子電流:
式中i0——激磁電流
i1——定子電流
i2——轉(zhuǎn)子電流
i0很小,可忽略,因此有:
i1≈i2
f1——電源頻率,f1=50hz
r2——轉(zhuǎn)子電阻
x2——轉(zhuǎn)子電感
s——電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率
式中n1——定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速
n——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速
s——轉(zhuǎn)差率,s在s≈0~s≈1中變化
由式(1)和式(2)可見(jiàn),電動(dòng)機(jī)的電流和功率因數(shù)(cosφ)都與轉(zhuǎn)差率s有關(guān),起動(dòng)時(shí)s≈1,i2很大,cosφ很小。通常起動(dòng)電流可達(dá)5~7倍的電動(dòng)機(jī)額定電流,而在定載起動(dòng)時(shí),cosφ為0.2。
1.2 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的沖擊電流
起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的沖擊電流表現(xiàn)在:電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)、y-△(星-三角)起動(dòng)變換、瞬時(shí)再起動(dòng)和逆轉(zhuǎn)(反向)、制動(dòng)等情況,它們都會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流,盡管沖擊電流的延續(xù)時(shí)間只有幾個(gè)周波,但將引起保護(hù)電器(例如斷路器)的動(dòng)作。
產(chǎn)生沖擊電流的原因是:
(1) 起動(dòng)電流的功率因數(shù)較低,過(guò)渡過(guò)程直流成分的疊加。
盡管交流分量的振幅穩(wěn)定,但因受直流分量的影響,就有沖擊電流流過(guò)。當(dāng)起動(dòng)電流的功率因數(shù)為0.3時(shí),沖擊電流(峰值)為起動(dòng)電流(有效值)的2倍左右。
(2) 殘留(余)電壓將產(chǎn)生瞬時(shí)再合閘時(shí)的沖擊電流
因此,在使用mccb作電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)(瞬動(dòng)脫扣)時(shí),必須按電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式來(lái)正確選擇其瞬動(dòng)電流值。
2 按不同的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式選擇斷路器瞬動(dòng)電流整定值
假定電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流為6in,起動(dòng)時(shí)的功率因數(shù)為0.3。
2.1直接起動(dòng)時(shí)
因起動(dòng)時(shí)功率因數(shù)為0.3,起動(dòng)電流為6im(im為電動(dòng)機(jī)的額定電流,選擇的斷路器額定電流in≥im,一般in=im)。
cosφ=0.3表示,其相對(duì)的電阻值較小,而電感l(wèi)較大。
起動(dòng)電流的直流成分:
大,直流分量i2就大。短路電流發(fā)生在1/2周波時(shí),當(dāng)ψ-φ=-π/2,i=i1 i2為最大值,即沖擊電流ich=(1 )為沖擊系數(shù)kch,則ich為峰值系數(shù)η。查有關(guān)資料,當(dāng)cosφ=0.3時(shí),峰值系數(shù)η達(dá)1.978≈2。i為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流?,F(xiàn)假定電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流:i=6in(im),沖擊電流ich=2×6in=12in,若電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流為7in,則沖擊電流為14in。mccb的瞬動(dòng)電流如以有效值表示,則可達(dá),即8.485~9.89in。
2.2 y-△(星-三角)起動(dòng)
由于使用了y形接線起動(dòng),起動(dòng)電流雖然降低到1/3,即6in/3=2in。但是,電動(dòng)機(jī)從y連接(起動(dòng))到△連接(運(yùn)轉(zhuǎn))的一瞬間因短暫停電,電動(dòng)機(jī)慣性旋轉(zhuǎn)的殘余電壓與轉(zhuǎn)換到△時(shí)的電網(wǎng)電壓的矢量和,就產(chǎn)生一個(gè)近10in的脈沖電流,轉(zhuǎn)至繞組為△接線時(shí),等于再一次起動(dòng),而此時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速還未完全等于正常的轉(zhuǎn)速。因此,沖擊電流為。斷路器瞬時(shí)整定值必須在19/(有效值),即14倍甚至更大。
2.3 自耦減壓起動(dòng)器起動(dòng)
cosφ=0.3,電路中電感量大,電阻值小,電動(dòng)機(jī)的沖擊電流為2倍起動(dòng)電流。采用自耦減壓起動(dòng)器起動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí),如果進(jìn)入電動(dòng)機(jī)的電壓是自耦變壓器的80%抽頭,則起動(dòng)電流為6×0.82=384in,電源電壓接自耦變壓器的65%抽頭;起動(dòng)電流為6×(0.65)2=2.535in,接自耦變壓器的50%抽頭,起動(dòng)電流為1.5in。沖擊電流分別為2×3.84≈7.7in,2×2.535≈5in和2×1.5=3in。mccb的瞬動(dòng)電流整定值(有效值)分別是5.43in、3.6in和2.12in。
應(yīng)該指出,自耦減壓起動(dòng)器起動(dòng)時(shí)從變壓器抽頭的不同值到全電壓的電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)渡過(guò)程,倘若是開(kāi)路轉(zhuǎn)換,也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)10in和脈沖電流,這種電流對(duì)電動(dòng)機(jī)而言要引起“抖動(dòng)”,對(duì)機(jī)床加工零件的尺寸精度有影響。如果是閉路轉(zhuǎn)換就無(wú)此問(wèn)題。
2.4 瞬動(dòng)再起動(dòng)
當(dāng)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)停止供電的短時(shí)間,電動(dòng)機(jī)的機(jī)械慣性使之仍在轉(zhuǎn)動(dòng),如果在它尚未停止轉(zhuǎn)動(dòng),又突然令其再起動(dòng),因?yàn)闅埩綦妷旱拇嬖?,此時(shí)外施電壓加上殘留電壓的作用,會(huì)使它的沖擊電流最大,達(dá)6×2×2=24in(峰值)。mccb的瞬動(dòng)電流整定值達(dá)
3 結(jié)論
根據(jù)上面4種起動(dòng)方式,可以認(rèn)為用于電動(dòng)機(jī)保護(hù)的斷路器其瞬動(dòng)電流整定值在8~15in(有效值)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值是有理論和實(shí)踐依據(jù)的。至于各種電動(dòng)機(jī)保護(hù)的mccb究竟選多大的瞬動(dòng)整定電流,是取決于鼠籠型電動(dòng)機(jī)的型號(hào)(包括極數(shù))、容量和采取的起動(dòng)方式。 來(lái)源:輸配電設(shè)備網(wǎng)
4 使用起動(dòng)器起動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)的注意點(diǎn)
(1) 起動(dòng)時(shí)間的整定值必須適度,否則,會(huì)導(dǎo)致過(guò)載而使保護(hù)電器脫扣,使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。根據(jù)實(shí)測(cè),100kw及以下,電動(dòng)機(jī)的輕載起動(dòng)時(shí)間不超過(guò)1s,帶泵起動(dòng),起動(dòng)時(shí)間約在2.5s以下,只有大的離心通風(fēng)機(jī)等,起動(dòng)時(shí)間才大于5s。為此,若采用時(shí)間繼電器自動(dòng)控制起動(dòng)時(shí)間,則時(shí)間的設(shè)置應(yīng)當(dāng)合理、正確,否則,瞬時(shí)電流包絡(luò)發(fā)熱面積(全部起動(dòng)時(shí)間與起動(dòng)電流的乘積)超過(guò)一定值時(shí),會(huì)使熱繼電器和斷路器的過(guò)載脫扣器動(dòng)作。
(2) 為了避免出現(xiàn)y-△起動(dòng)器在進(jìn)行y向△轉(zhuǎn)換時(shí),產(chǎn)生的瞬時(shí)10in的脈沖電流,用手動(dòng)星-三角起動(dòng)器起動(dòng)時(shí),應(yīng)在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)80%額定轉(zhuǎn)速時(shí),轉(zhuǎn)換至△(三角)連接。