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美标低压电机起动电流和冲击电流对断路器的影响

2023/7/8 23:29:36 分类:电工基础 
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美标低压电动机标准遵循的是 ANSI/NEMA MG 1-2021 Motors and Generators ,其最新版本中更新了380V、50Hz非消防泵负载、设计类别为B/C/D型电动机的最大堵转电流(起动电流大小可参照堵转电流),如下表。



如果将上面表格做成图表格式,会发现最大起动/堵转电流的范围为6~9.2倍额定电流(1hp=0.75kW),功率越小起动电流越大。电动机起动电流大小和起动时间对于选择电动机保护断路器或热继电器的脱扣级别非常重要,GB14048.4标准中脱扣级别规定了电动机保护断路器或热继电器在7.2倍整定电流下的动作时间。

NEMA起动电流/额定电流

我们在断路器的正面有时候会看到类似的标识“CLASS10”,表示假设过载保护整定值为2.2A,那么在7.2×2.2=15.84A的起动电流下,其动作时间范围为4~10s(双金属片式)或5~10s(电子式公差范围更小,即脱扣等级为10的电动机保护断路器或热继电器适用于电动机起动时间不超过4秒的场合(保守起见)。


我们已经知道了最大堵转电流(起动电流)范围并且电动机厂家的样本上一定会提供参数,那么另一个更重要的参数-冲击电流该如何获得呢?

冲击电流

在MG 1-2021 Motors and Generators中关于电动机冲击电流inrush current的描述如下:The values in the previous tables are rms symmetrical values, i.e., average of the three phases. There will be a one-half cycle instantaneous peak value which may range from 1.8 to 2.8 times the above values as a function of the motor design and switching angle. This is based upon an ambient temperature of 25°C. 


同样的在IEC60034-12-2016 Starting performance of single”speed three”phase cage induction motors标准中关于冲击电流inrush current的描述如下:The values tabled for locked rotorapparent power are based on r.m.s.symmetricalsteady state locked rotor currents ; at motor switch on there will be a one-half cycleasymmetrical instantaneous peak current which may range from 1,8 to 2,8 times the steady state locked rotor value. The current peak and decay time are a function ofthe motor design and switching angle。


IEC60034-12-2016标准对应的国标为GBT 21210-2016单速三相笼型感应电动机起动性能,原文翻译如下:附表中列出的转子堵转视在功率相应于转子堵转时对称的稳态电流有效值。电动机接通电流时会有一个0.5周的不对称瞬时峰值电流,为稳态值的1.8倍~2.8倍,此电流的峰值和衰变时间与电动机的设计及合闸相角呈函数关系。


总结下来就一句话:电动机起动瞬间第一个半波的冲击电流(瞬时值)是起动电流(有效值)的1.8~2.8倍。电动机保护断路器的磁脱扣力与电流瞬时值的平方成正比,但是断路器磁脱扣电流一般以有效值表达,如下图:



所以要避免电动机起动时磁脱扣器误动作,就要比较冲击电流的有效值与断路器磁脱扣电流值,下图中举例了当电动机回路X/R=9.95时,非对称冲击电流(有效值)为10.5,其断路器磁脱扣电流为13倍,考虑到磁脱扣电流公差范围,磁脱扣的动作范围为10.4~16.9倍,基本上可以避免起动瞬间磁脱扣误动作。

冲击电流的有效值与断路器磁脱扣电流值
作者:宾绍平

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