電動機保護型斷路器的正確選用-

1、收稿日期:2003-02-12作者簡介:連理枝(1937-,男,浙江嘉興人,高級工程師,主要從事低壓電器的研究與開發(fā)。電動機保護型斷路器的正確選用連理枝,王小傳(杭州之江開關(guān)有限公司,浙江杭州311234摘要:論述了鼠籠型異步電動機的起動電流,各種起動方式的電動機沖擊電流,使用型塑料外殼式斷路器(MCC B 作電動機短路保護時,其瞬時動作電流整定值選擇的因由和依據(jù)。關(guān)鍵詞:電動機起動;沖擊電流;塑料外殼式斷路器;瞬動電流中圖分類號:T M561文獻標識碼:A 文章編號:1001-4551(200302-0054-03電動機保護型塑料外殼式斷路器(MCC B 是鼠籠型異步電動機在起動、運行和運行

2、中分斷中不可缺或的保護電器之一。用于電動機保護,額定電流在630A 及以下(即保護的電動機功率為315kW 及以下的MCC B 用途是,不頻繁地起動和在運轉(zhuǎn)中分斷電動機,當電動機發(fā)生過載、短路、欠電壓等故障時,能予以保護(自動切斷電路。按使用的情況來看,斷路器用作電動機保護的有3種類型:(1電動機的起動、運轉(zhuǎn)中的分斷使用交流接觸器,過載保護采用熱繼電器,而斷路器用于短路保護。由于使用了接觸器來分、合電路,因此,可比較頻繁地操作;(2使用接觸器作電動機的起動和停止,電動機的過載、短路和欠電壓等故障由斷路器承擔;(3電動機的起動、運轉(zhuǎn)中分斷以及過載、短路、欠電壓均由1臺斷路器來操作和保護,但它不能

3、頻繁使用。1電動機的起動電流和電動機的起動沖擊電流1.1鼠籠型異步電動機的起動電流鼠籠型異步電動機的定子電流:I 1= I 0- I 2式中I 0激磁電流I 1定子電流I 2轉(zhuǎn)子電流I 0很小,可忽略,因此有:I 1I 2I 2=E 2R 22+X 22=S E 20R 22+(SX 202=E 2(R 22/S 2+X 22(1cos 2=R 2R 22+(SX 202(2式中E 2=4.44Sf 1N 2,E 20=4.44f 1N 2f 1電源頻率,f 1=50Hz R 2轉(zhuǎn)子電阻X 2轉(zhuǎn)子電感S 電動機的轉(zhuǎn)差率S =n 1-nn 1式中n 1定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n 電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速S 轉(zhuǎn)差率

4、,S 在S 0S 1中變化由式(1和式(2可見,電動機的電流和功率因數(shù)(cos 都與轉(zhuǎn)差率S 有關(guān),起動時S 1,I 2很大,cos 很小。通常起動電流可達57倍的電動機額定電流,而在定載起動時,cos 為0.2。1.2電動機起動時的沖擊電流起動時電動機的沖擊電流表現(xiàn)在:電動機的直接起動、Y -(星-三角起動變換、瞬時再起動和逆轉(zhuǎn)(反向、制動等情況,它們都會產(chǎn)生很大的沖擊電流,盡管沖擊電流的延續(xù)時間只有幾個周波,但將引起保護電器(例如斷路器的動作。產(chǎn)生沖擊電流的原因是:45M echanical &E lectrical Engineering M agazine V ol.20N o

5、.22003機電工程2003年第20卷第2期(1起動電流的功率因數(shù)較低,過渡過程直流成分的疊加。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。當起動電流的功率因數(shù)為0.3時,沖擊電流(峰值為起動電流(有效值的2倍左右。(2殘留(余電壓將產(chǎn)生瞬時再合閘時的沖擊電流因此,在使用MCCB作電動機的短路保護(瞬動脫扣時,必須按電動機的起動方式來正確選擇其瞬動電流值。2按不同的電動機起動方式選擇斷路器瞬動電流整定值假定電動機起動電流為6I n,起動時的功率因數(shù)為0.3。2.1直接起動時因起動時功率因數(shù)為0.3,起動電流為6I m(I m 為電動機的額定電流,選擇的斷路器額定電流I nI

6、 m,一般In=I m。cos=0.3表示,其相對的電阻值較小,而電感L較大。起動電流的直流成分:i2=I m sin(-e-t/T式中T非周期分量(自由分量的衰減時間常數(shù),T=L/Ri2=I m sin(-e-tR/Le-tR/L=1e tR/L,R小,L大,e-tR/L大,直流分量i2就大。短路電流發(fā)生在1/2周波時,當-= -/2,i=i1+i2為最大值,即沖擊電流i ch=(1+ e-0.01/T2I,設(shè)(1+e-0.01/T為沖擊系數(shù)K ch,則i ch =2k ch I,K ch×2為峰值系數(shù)。查有關(guān)資料,當cos=0.3時,峰值系數(shù)達1.9782。I為電動機的起動電流。

7、現(xiàn)假定電動機的起動電流:I= 6I n(I M,沖擊電流i ch=2×6I n=12I n,若電動機起動電流為7I n,則沖擊電流為14I n。MCCB的瞬動電流如以有效值表示,則可達122142I n,即8.4859.89I n。2.2Y-(星-三角起動由于使用了Y形接線起動,起動電流雖然降低到1/3,即6I n/3=2I n。但是,電動機從Y連接(起動到連接(運轉(zhuǎn)的一瞬間因短暫停電,電動機慣性旋轉(zhuǎn)的殘余電壓與轉(zhuǎn)換到時的電網(wǎng)電壓的矢量和,就產(chǎn)生一個近10I n的脈沖電流,轉(zhuǎn)至繞組為接線時,等于再一次起動,而此時的電動機轉(zhuǎn)速還未完全等于正常的轉(zhuǎn)速。因此,沖擊電流為19I n6

8、5;2(1+13。斷路器瞬時整定值必須在19/ 3I n=13.435I n(有效值,即14倍甚至更大。2.3自耦減壓起動器起動cos=0.3,電路中電感量大,電阻值小,電動機的沖擊電流為2倍起動電流。采用自耦減壓起動器起動電動機時,如果進入電動機的電壓是自耦變壓器的80%抽頭,則起動電流為6×0.82=3184I n,電源電壓接自耦變壓器的65%抽頭;起動電流為6×(0.652=2.535I n,接自耦變壓器的50%抽頭,起動電流為1.5I n。沖擊電流分別為2×3.847.7I n, 2×2.5355I n和2×1.5=3I n。MCCB的

9、瞬動電流整定值(有效值分別是5.43I n、3.6I n和2112I n。應(yīng)該指出,自耦減壓起動器起動時從變壓器抽頭的不同值到全電壓的電動機的運轉(zhuǎn)的過渡過程,倘若是開路轉(zhuǎn)換,也會產(chǎn)生一個10I n和脈沖電流,這種電流對電動機而言要引起“抖動”,對機床加工零件的尺寸精度有影響。如果是閉路轉(zhuǎn)換就無此問題。2.4瞬動再起動當運行的電動機停止供電的短時間,電動機的機械慣性使之仍在轉(zhuǎn)動,如果在它尚未停止轉(zhuǎn)動,又突然令其再起動,因為殘留電壓的存在,此時外施電壓加上殘留電壓的作用,會使它的沖擊電流最大,達6×2×2=24I n(峰值。MCCB的瞬動電流整定值達242=16.97I n17

10、I n。3結(jié)論根據(jù)上面4種起動方式,可以認為用于電動機保護的斷路器其瞬動電流整定值在815I n(有效值的標準數(shù)值是有理論和實踐依據(jù)的。至于各種電動機保護的MCCB究竟選多大的瞬動整定電流,是取決于鼠籠型電動機的型號(包括極數(shù)、容量和采取的起動方式。4使用起動器起動電動機時的注意點(1起動時間的整定值必須適度,否則,會導致過載而使保護電器脫扣,使電動機停轉(zhuǎn)。根據(jù)實測, 100kW及以下,電動機的輕載起動時間不超過1s,帶(下轉(zhuǎn)第63頁#非/,說明接收的數(shù)據(jù)是需要其轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù),而不是對已發(fā)數(shù)據(jù)包的應(yīng)答;然后計算前10個字節(jié)的校驗和,如果與數(shù)據(jù)包的校驗碼不同,則把/寫入通信應(yīng)答位,將數(shù)據(jù)包重新發(fā)送

11、出去,告知對方需要重新發(fā)送已發(fā)數(shù)據(jù)包;如果與校驗碼相同,則把#寫入通信應(yīng)答位,告知對方數(shù)據(jù)包已正確接收;然后檢查數(shù)據(jù)包的前2個字節(jié),如果為$,說明接收的數(shù)據(jù)來自上位機,需要轉(zhuǎn)發(fā)給下位機,則將$改寫為$,并且重新計算檢驗和,將計算結(jié)果填入第11個字節(jié),然后將數(shù)據(jù)包發(fā)送出去;如果前2個字節(jié)為$,則說明是下位機要向上位機發(fā)送的數(shù)據(jù),通信控制器首先將串頭$改寫為$,然后重新計算校驗和,將計算結(jié)果寫入校驗碼,然后將數(shù)據(jù)包發(fā)送出去。圖7通信控制器通信過程7過濾技術(shù)通信控制器以廣播的形式與上、下位機進行通信,也就是說當其對任何1個串口發(fā)送數(shù)據(jù)時,其他的串口都能接收到,為了杜絕接收到不必要的數(shù)據(jù),每個串口的底

12、層都應(yīng)設(shè)立1個過濾器,用來除掉非本地址的數(shù)據(jù)包。對于串口服務(wù)器,它是透明通道,只能完成TCP/IP和串口協(xié)議之間的解析,因此,把與該串口相連的過濾器設(shè)在了上位機的通信層(如圖3、圖6所示。在上位機與串口服務(wù)器通信的過程中,會遇到這樣的問題(有可能是串口服務(wù)器的處理速度引起的:上位機并不能一次接收完整個數(shù)據(jù)包,而需多次接收,然后再將它們按接收順序進行組合,才能得到完整的數(shù)據(jù)包;這就為上位機的數(shù)據(jù)過濾帶來一些麻煩,這是采用定長的幀格式進行通信的基本原因。通過多次試驗,找到了一種有效的解決方案:首先上位機將接收的數(shù)據(jù)進行疊加,當數(shù)據(jù)長度大于等于2時,判斷前2個字節(jié)是否為$,如果不是,則將接收的數(shù)據(jù)清

13、空;如果是,則說明是發(fā)向本地址的數(shù)據(jù),繼續(xù)接收,直到接收完11個字節(jié)為止。$是下位機地址,通信時下位機只檢查這2個字節(jié)是不夠的,還要查看數(shù)據(jù)幀的第1個字節(jié),該字節(jié)代表控制器的地址;只有這2個條件全部滿足時控制器才能接收數(shù)據(jù)包。8結(jié)論鍋爐承壓管管外檢測機器人的軟件系統(tǒng)已經(jīng)成功地應(yīng)用于魯能集團下屬電廠的模擬工作環(huán)境中,取得了較好地效果。參考文獻1Win field A F T,H olland O E.The application of wireless lo2cal area netw ork technology to the control of m obile roboticsJ.Micropprocess and Microsysterms,2000,23:597607.2張建光,常一志.網(wǎng)絡(luò)機器人遙操作實現(xiàn)研究J.應(yīng)用科技,2001,(10:35.3Davis Chapman.學用Visual C+6.0M.北京:清華大學出版社,1999.4David J.K ruglinski著.Visual C+技術(shù)內(nèi)幕(第4版M.北京:清華大學出版社,1998.5胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù)M.北京:清華大學出版社,1996.6http:ro