劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 2018011
 

摘  要：從目前工業(yè)與民用項目電氣設計的現(xiàn)狀出發(fā)，對低壓三相交流異步電動機過載和斷相保護及元器件選用進行歸納、比較、分析，提出了相關(guān)見解，以與設計同仁探討。

關(guān)鍵詞：電氣設計，低壓三相異步電動機，過載及斷相保護電器

0引言

低壓三相異步電動機在現(xiàn)代工業(yè)中占據(jù)重要的地位，在各行各業(yè)中安裝的各類電動機中有95﹪是三相籠型異步電動機（下文所述電動機皆指三相籠型異步電動機）。異步電動機在啟動狀態(tài)下啟動電流Is為4~8.4倍額定電流In（對于籠型電動機，啟動電流應取其堵轉(zhuǎn)電流）。當電動機啟動完成后，電動機電流迅速降低到額定電流In。

電動機拖動機械負載時，受機械負載波動的影響，當機械負載過大，繞組溫度上升，甚至超過繞組絕緣允許溫升，使絕緣加速老化，壽命縮短。為防止因絕緣老化引起短路的發(fā)生，因此，需對電動機裝設過負荷保護。

1過載和斷相保護電器的選擇

1.1相關(guān)規(guī)范要求

1）根據(jù)GB50055-2011《通用用電設備配電設計規(guī)范》第2.3.7條的規(guī)定，“交流電動機的過載保護應符合下列規(guī)定：

1.運行中容易過載的電動機、起動或自起動條件困難而要求限制起動時間的電動機，應裝設過載保護。連續(xù)運行的電動機宜裝設過載保護，過載保護應動作于斷開電源。但斷電比過載造成的損失更大時，應使過載保護動作于信號。

2.短時工作或斷續(xù)周期工作的電動機可不裝設過載保護，當電動機運行中可能堵轉(zhuǎn)時，應裝設電動機堵轉(zhuǎn)的過載保護。”

2）過負荷保護器件的動作特性應與電動機過負荷特性相匹配。

3）交流電動機的斷相保護，應符合下列規(guī)定。

①連續(xù)運行的三相電動機，當采用熔斷器保護時，應裝設斷相保護；當采用低壓斷路器保護時，宜裝設斷相保護。

②斷相保護器件宜采用斷相保護熱繼電器，亦可采用溫度保護或的斷相保護裝置。

③交流電動機采用低壓斷路器兼作電動機控制電器時，可不裝設斷相保護；短時工作或斷續(xù)工作的電動機亦可不裝設斷相保護。

對于民用拖動一般負載的電動機（功率較?。?，如：一般水泵、風機類負荷，過載和斷相保護宜采用具有斷相保護的熱繼電器。而工業(yè)上用于拖動一些重要負載的電動機，如：石油化工廠的鍋爐給水泵、油泵等類負荷，可考慮電動機保護種類齊全的電動機綜合保護器。電動機綜合保護器具有短路保護、接地故障保護、過載保護、斷相保護、堵轉(zhuǎn)保護、剩余電流保護、負序保護、不平衡保護、低電壓保護、斷路器短路時拒動作保護等功能，還有通信接口，可與后臺計算機組網(wǎng)，用計算機遠程監(jiān)控。當然，價格也比較高昂。

對于民用等一般水泵、風機類負載，發(fā)生堵轉(zhuǎn)的可能性很低，即便發(fā)生，也可以采用具有短路短延時電子脫扣器的斷路器來實現(xiàn)堵轉(zhuǎn)保護，延時要求躲過電動機啟動沖擊電流。而短路保護、接地故障保護、剩余電流保護可以通過采用具有四段保護（短路瞬時、過載、短路短延時、接地故障保護或剩余電流保護）功能的斷路器來實現(xiàn)。

也可以采用過電流繼電器、控制與保護開關(guān)（CPS）來實現(xiàn)過載保護。

綜上所述，采用具有斷相保護功能的熱繼電器性價比更高。

1.2熱繼電器和過載脫扣器的選擇

1）三相電動機的熱繼電器宜采用斷相保護和環(huán)境溫度補償型。

2）熱繼電器和過載脫扣器的整定電流應當可調(diào)，調(diào)整范圍應不小于其額定電流的20％。

3）熱繼電器和過載脫扣器在7.2倍整定電流下的動作時間，應大于電動機的啟動時間。因此，應根據(jù)電動機的機械負載特性選擇過負荷保護器件的脫扣級別。過載脫扣器脫扣級別為10A的熱繼電器用于輕載電動機，脫扣級別為10的熱繼電器用于一般的電動機，脫扣級別為20和30的熱繼電器可用于重載啟動的電動機。

4）熱繼電器的復位方式：應防止電動機自行重新啟動。用按鈕、自復位式轉(zhuǎn)換開關(guān)或類似的主令電器手動控制啟停時，宜采用自動復位的熱繼電器。用自動接點以連續(xù)通電方式控制啟停時，應采用手動復位的熱繼電器，但工藝有特殊要求的除外。

5）整定電流和額定電流的確定：

①一般情況下，熱繼電器和過載脫扣器的整定電流應接近但不小于電動機額定電流。熱繼電器的整定電流可按下式來確定：IFR=（1.05~1.1）In式中IFR—熱繼電器整定值；In—電動機額定電流。對于過載能力比較差的電動機，通常按電動機額定電流的60~80％來確定熱繼電器的正定電流。

②電動機的啟動時間太長導致過負荷保護誤動時，不能采取提高整定電流的做法，以免運行中過負荷保護失效。當電動機啟動慣性矩較大時，例如用于風機、卷揚機、空壓機和球磨機等設備的電動機，其啟動時間較長，一般在5s以上，甚至可達1min。為了使熱繼電器在電動機啟動時，可采用多種方法：a.熱繼電器經(jīng)飽和電流互感器接入（啟動時間一般在20~30s，可達40s）；b.啟動時利用接觸器將熱繼電器元件接線端子短接，正常運行時再斷開接觸器；c.熱繼電器經(jīng)過電流互感器接入，啟動時用中間繼電器將熱繼電器熱元件接線端子短接，正常運行時再斷開中間繼電器；d.采用脫扣級別為30的熱繼電器。

③過負荷保護器件的額定電流宜不小于整定電流的1.1倍。

1.3熱繼電器及交流接觸器與執(zhí)行短路保護的元件之間的配合關(guān)系

對于電動機主回路，一般用斷路器或熔斷器進行短路保護，用交流接觸器控制電動機的合分和運行，用熱繼電器對電動機實施過載保護。配合類型1，允許在過載或短路故障過程中電動機主回路元器件損壞，但更換元器件后能恢復正常運行。配合運行2，只允許在過載或短路故障過程中電動機主回路內(nèi)部的接觸器發(fā)生觸點熔焊，用簡單工具修理后能恢復正常運行。需要強調(diào)的是，用于消防負荷，如消火栓泵、噴淋泵、消防風機的過載保護時，過載時不能跳閘只能報警。

2多功能控制與保護開關(guān)（CPS）

CPS能夠接通、承載和分斷正常條件下的電流，及過負荷電流，而且能接通、在規(guī)定時間內(nèi)承載并分斷規(guī)定的非正常條件下的電流，如短路電流。因此，CPS具有過負荷和短路保護功能。

3安科瑞ARD系列智能電動機保護器介紹與綜合選型

3.1產(chǎn)品簡介

ARD該系列低壓電動機保護器，具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護功能?？膳c接觸器、電動機起動器等電器元件構(gòu)成電動機控制保護單元，具有遠程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等功能。應用范圍：可廣泛應用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業(yè)的配電領(lǐng)域。

3.2產(chǎn)品選型

      產(chǎn)品功能

4結(jié)語

通過上述比較分析，對在不同負載情況下，三相異步電動機過載及斷相保護及元器件選擇實現(xiàn)的方法，并明確一般負荷時采用熱繼電器的經(jīng)濟可靠性。

【參考文獻】

[1] 張白帆．低壓成套開關(guān)設備的原理及其控制技術(shù)[M]北京：機械工業(yè)出版社,2017．

[2] 蘇志杰.淺談低壓三相異步電機過載和斷相保護電氣的選用[J].建筑工程技術(shù)與設計,2018(01):1617.

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版.

作者簡介：劉細鳳，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司