電動(dòng)機(jī)接通電流峰值與起動(dòng)電流的關(guān)系

實(shí)際應(yīng)用中，電動(dòng)機(jī)的接通電流峰值如果不是實(shí)際測量就無法獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，這給設(shè)計(jì)階段斷路器瞬時(shí)保護(hù)整定帶來不便，但電動(dòng)機(jī)廠家會(huì)提供額定電流和起動(dòng)電流參數(shù)，所以設(shè)計(jì)規(guī)范里常常以起動(dòng)電流為基準(zhǔn)，選取一定的系數(shù)再整定斷路器瞬時(shí)保護(hù)電流值。

如圖3為ABB M2BAX型電機(jī)參數(shù) ，I為電動(dòng)機(jī)額定電流，IS/IN就是起動(dòng)電流與額定電流的比值，一般情況下比值范圍為4.8~8之間，對于IE3高效電機(jī)，其起動(dòng)電流倍數(shù)會(huì)增加13.5%左右。

圖3 ABB M2BAX型電動(dòng)機(jī)參數(shù)

GBT 214210-2016 單速三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能中對接通電流峰值和起動(dòng)電流之間的關(guān)系做了歸納總結(jié)：電動(dòng)機(jī)接通電流時(shí)會(huì)有一個(gè)0.5周的不對稱瞬時(shí)峰值電流，為穩(wěn)態(tài)值（起動(dòng)電流穩(wěn)態(tài)值--筆者注）的1.8倍~2.8倍，此電流的峰值與衰減時(shí)間與電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)及合閘相角成函數(shù)關(guān)系。

這說明當(dāng)我們已知某電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流參數(shù)時(shí)，可估算其接通電流峰值為1.82.8倍起動(dòng)電流，如果換算成接通電流有效值則約為1. 32倍起動(dòng)電流。

GB50055-2011 通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范中，用于電動(dòng)機(jī)短路保護(hù)的斷路器，其瞬時(shí)過電流保護(hù)整定值應(yīng)取電動(dòng)機(jī)起動(dòng)周期分量最大有效值的2~2.5倍，也是考慮到電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的第一個(gè)半波的有效值通常不超過其周期分量有效值的2倍，個(gè)別可達(dá)2.3倍。

由于瞬時(shí)過電流脫扣器動(dòng)作與斷路器固有分?jǐn)鄷r(shí)間無關(guān)，例如施耐德Micrologic 1.3M 電動(dòng)機(jī)保護(hù)型脫扣器（如圖4），其瞬時(shí)保護(hù)的非脫扣時(shí)間為0，即只要電動(dòng)機(jī)接通電流有效值（或故障電流）達(dá)到瞬時(shí)保護(hù)整定值就會(huì)動(dòng)作，最大分?jǐn)鄷r(shí)間不會(huì)超過30毫秒，所以瞬時(shí)保護(hù)整定值應(yīng)躲過電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流第一半波的有效值（即接通電流有效值-筆者注），或采用短延時(shí)保護(hù)躲過接通電流。

圖4 Micrologic1.3M 電動(dòng)機(jī)保護(hù)型脫扣器特性

施耐德技術(shù)資料Complementary technical information 2019從斷路器保護(hù)的角度用圖形直觀地展示電動(dòng)機(jī)接通電流峰值與斷路器瞬時(shí)保護(hù)整定值之間的關(guān)系。

如圖5所示，In為電動(dòng)機(jī)額定電流；Id為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流（有效值），一般為電動(dòng)機(jī)額定電流的5.88.6倍；Id'' 為電動(dòng)機(jī)接通電流峰值（峰值），為起動(dòng)電流的22.5倍，這一倍數(shù)范圍與GBT 21210-2016里相近(注：GBT 21210-2016里接通電流峰值為1.8~2.8倍起動(dòng)電流)；Irm為斷路器瞬時(shí)保護(hù)整定值（有效值），誤差范圍±20%。

圖5 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)特性與斷路器保護(hù)特性關(guān)系圖

對于普通電動(dòng)機(jī)，接通電流峰值與起動(dòng)電流的比值范圍為22.1，對于高效電動(dòng)機(jī)，比值范圍為2.22.5，如表1所示。

如果轉(zhuǎn)換成接通電流有效值與起動(dòng)電流的比值，兩種電機(jī)取值范圍為1.414~1.76，參考GB50055-2011的整定原則，瞬時(shí)保護(hù)整定值取2倍起動(dòng)電流值，可以躲過電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間的接通電流。

表1接通電流峰值與起動(dòng)電流關(guān)系

如果我們將上述設(shè)計(jì)手冊和標(biāo)準(zhǔn)中接通電流峰值（或有效值）與起動(dòng)電流有效值之間的關(guān)系歸納到表2，就可以發(fā)現(xiàn)斷路器瞬時(shí)保護(hù)整定值按GB50055-2011的要求取2~2.5倍起動(dòng)電流時(shí)，可以躲過電動(dòng)機(jī)接通電流，避免瞬時(shí)保護(hù)誤動(dòng)作。

表2 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中接通電流與起動(dòng)電流參數(shù)對比

結(jié)語

通過前面的分析，我們可以得到以下2個(gè)結(jié)論：

1.已知電動(dòng)機(jī)接通電流峰值，由于斷路器瞬時(shí)保護(hù)整定值是以電流有效值表達(dá)，所以需要將接通電流峰值轉(zhuǎn)化為接通電流有效值，再與斷路器瞬時(shí)保護(hù)整定值進(jìn)行比較，以避免起動(dòng)過程斷路器瞬時(shí)保護(hù)誤動(dòng)作。比較保守的方式是斷路器瞬時(shí)保護(hù)下偏差的電流值大于電動(dòng)機(jī)接通電流有效值，但弊端是降低短路保護(hù)靈敏度，適用于在用戶現(xiàn)場分析和解決斷路器瞬時(shí)保護(hù)誤動(dòng)作故障。

2.已知電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流，參考GB50055-2011規(guī)范中的原則，將斷路器瞬時(shí)保護(hù)電流值整定為2~2.5倍電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流，適用于設(shè)計(jì)初期斷路器瞬時(shí)保護(hù)電流值的選擇；