[電動(dòng)機(jī)]過載能力

電動(dòng)機(jī)的故障大體分為兩部分：一部分是機(jī)械的原因。例如軸承和風(fēng)機(jī)的磨損或損壞：另一部分是電磁故障，二者互有關(guān)連。如軸承損壞，引起電動(dòng)機(jī)的過載，甚至堵轉(zhuǎn)，而風(fēng)葉損壞，使電動(dòng)機(jī)繞組散熱困難，溫升提高，絕緣老化。電磁故障的原因很多，如電動(dòng)機(jī)的過載、斷相、欠電壓和短路都足以使電動(dòng)機(jī)受損和毀壞。

過載、斷相、欠電壓運(yùn)行都會(huì)使繞組內(nèi)的電流增大，發(fā)熱量增加(導(dǎo)體的發(fā)熱量是和電流的平方成正比的)，而短路造成的危害就更大。短路的原因是電動(dòng)機(jī)本身的絕緣材料質(zhì)量差或電動(dòng)機(jī)受潮(例如受雨淋或落水)，使得繞組的相間擊穿，引起短路。此外，還有電動(dòng)機(jī)置于有酸堿物的場(chǎng)所，因受腐蝕而損壞絕緣。

電動(dòng)機(jī)的過載除上述原因外，還有：電動(dòng)機(jī)周圍環(huán)境溫度過高，散熱條件差；電動(dòng)機(jī)在大的起動(dòng)電流下緩慢起動(dòng)；電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期低速運(yùn)行；電動(dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)運(yùn)行及經(jīng)常反接制動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的過載由于電流增大，發(fā)熱劇增，從而使其絕緣物受到損害，縮短了其使用壽命甚至被燒毀。

從電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)來看，鼠籠型電機(jī)的定子鐵心置放繞組的槽內(nèi)必須有良好的絕緣物，繞組(銅線)表面有絕緣漆層，為了保證電動(dòng)機(jī)的相間、帶電體與外殼的絕緣，通常是使用各種耐熱等級(jí)的絕緣材料的。各種絕緣都有一定的耐受工作溫度的指標(biāo)。IEC85規(guī)定A級(jí)(105℃)、E級(jí)(120℃)、B級(jí)(130℃)、F級(jí)(155℃)……。八十年代，IEC216提出了一個(gè)新的耐熱標(biāo)準(zhǔn)，稱為溫度指數(shù)TI(Temperature Index)以此代替IEC85。TI是按阿尼羅烏絲公式t=10 a＋b/T 計(jì)算的。式中： t—壽命[小時(shí)(h)]

T—絕緣材料使用的溫度(℃)

a、b—與材料有關(guān)的常數(shù)

它說明很早以來，電工技術(shù)工作者提出的絕緣材料的使用溫度每增加8℃，其使用壽命就減半是有理論和實(shí)踐依據(jù)的。

電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)安秒(I－t)曲線(反時(shí)限)

1.電動(dòng)機(jī)的過載特性

2.保護(hù)電器的保護(hù)特性

3.電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流特性

保護(hù)器的I－t曲線在電動(dòng)機(jī)過載特性之內(nèi)，但兩曲線間距不必拉得過大，以便做到既不使電動(dòng)機(jī)因?yàn)檫^載造成溫升增大影響壽命，又充分利用電動(dòng)機(jī)本身的最大耐受過載能力。根據(jù)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)踐，對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)特性已由IEC947—4《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備。低壓電機(jī)接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器》作出了新的規(guī)定(我國(guó)的GB14048.4等效于IEC標(biāo)準(zhǔn))，對(duì)無溫度補(bǔ)償?shù)谋Ｗo(hù)電器：

1.0In>2h不動(dòng)作

1.2In≤2h動(dòng)作

7.2In：2s<Tp≤10s、4s<Tp≤10s、6s<Tp≤20s、9s<Tp≤30s(分4組)。

在八十年代，我國(guó)曾有科技人員對(duì)繞組采用B級(jí)絕緣(允許工作溫度為130℃)的電動(dòng)機(jī)，進(jìn)行了實(shí)測(cè)(即不動(dòng)作和動(dòng)作的時(shí)間極限，此極限表明不會(huì)引起絕緣水平下降的電流與時(shí)間的最大值)：

以上實(shí)測(cè)值是在幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)上測(cè)試的，不夠全面，但它表明，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還是比較實(shí)際的(6In是老標(biāo)準(zhǔn))舊標(biāo)準(zhǔn)把6In作為可返回特性的電流，它相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，經(jīng)可返回時(shí)間(在通以6In時(shí)的延時(shí)時(shí)間，后將電流返回1倍In或0.9In，此段時(shí)間內(nèi)保護(hù)電器不允許動(dòng)作，這種可返回特性的規(guī)定是為了躲過電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，它的可返回時(shí)間應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)間，舊標(biāo)準(zhǔn)的可返回時(shí)間分1s、3s、8s、13s幾種)。

鑒于把起動(dòng)電流定在6倍和可返回時(shí)間固定在上述的4種已不能完全反映現(xiàn)實(shí)情況(例如Y型鼠籠型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流倍數(shù)就有5、 5.5、 6、 6.5、 6.8、 7的六種)，因此我國(guó)的GB14048.4(等效采用IEC947－4)統(tǒng)一規(guī)定為7.2倍，并對(duì)不同的起動(dòng)時(shí)間規(guī)定了延時(shí)時(shí)間Tp。

美國(guó)NEMA(美國(guó)全國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì))1993年的MG－1標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的過載和失速(相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)的剛起動(dòng)和堵轉(zhuǎn))保護(hù)作了新的規(guī)定：“輸出功率不超過500HP(馬力，相當(dāng)于368kW—筆者注)，額定電壓不超過1kV的多相電動(dòng)機(jī)，在正常工作溫度初次起動(dòng)，耐受1.5倍全額電流的時(shí)間應(yīng)不大于2min”，又規(guī)定：“功率輸出不超過500HP，額定電壓不超過1kV的多相電動(dòng)機(jī)，在正常溫度初次起動(dòng)時(shí)，應(yīng)能耐鎖定轉(zhuǎn)子電流的失速時(shí)間不少于12s”，從以上標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)我國(guó)絕大多數(shù)的電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)來看，選1.5In為2min，7.2In為2s<Tp≤10s是適合的。

當(dāng)然，如果失速或起動(dòng)時(shí)間超過10s也可取其他的Tp值。怎樣進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)?現(xiàn)在對(duì)電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)采用最多的是熱繼電器，也有相當(dāng)數(shù)量采用有復(fù)式脫扣器(熱動(dòng)和電磁脫扣器，后者用于短路保護(hù))的斷路器。對(duì)于重載起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)(起動(dòng)時(shí)間為一般電動(dòng)機(jī)額定電流的數(shù)倍)，如果使用一般的熱繼電器，常常會(huì)在起動(dòng)過程中發(fā)生誤動(dòng)作(跳閘)，使電動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)。

因此需要選用帶速飽和電流互感器或帶限流電阻的熱繼電器， 這種型式是通過速飽和電流互感器或限流電阻使起動(dòng)電流成比例地縮小，就可以大大延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)間，保證正常起動(dòng)，還有采取起動(dòng)時(shí)將熱繼電器短接，起動(dòng)完畢再將熱繼電器投入運(yùn)行——完全短路法。此外，對(duì)帶速飽和互感器的熱繼電器，起動(dòng)時(shí)將互感器二次繞組短接，起動(dòng)完畢后再使之投入等方法，來滿足重載起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的需要。

（摘編自《電氣技術(shù)》，原文標(biāo)題為“淺論異步電動(dòng)機(jī)的各種保護(hù)”，作者為陳家棟。）

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熔斷器不能作為異步電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。

為了在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)不使熔斷器熔斷，所以選用的熔斷器的額定電流要比電動(dòng)機(jī)額定電流大1.5~2.5倍，這樣即使電動(dòng)機(jī)過負(fù)荷50%，熔斷器也不會(huì)熔斷，但電動(dòng)機(jī)不會(huì)到1小時(shí)就燒壞。所以熔斷器只能作為電動(dòng)機(jī)、導(dǎo)線、開關(guān)設(shè)備的短路保護(hù)，而不能起過載保護(hù)的作用。只有加裝熱繼電器等設(shè)備才能作為電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。