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浅论异步电动机的各种保护

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1.被保护的电动机的定子绕组是星形联结,断相运行时,一般说未断的两相电流会增大。由于电压的不平衡,至少有一相电流增大。因是星形联结,线电流等于相电流,所以对于星形联结的电动机,选用一般的三极热继电器或三极保护电动机型的断路器,是能够起到有效保护的。

2.被保护的电动机的定子绕组是三角形联结,当电动机发生断相时会有两种情况产生:

a.电动机外部的电源线断线(如熔断器——相熔断),I2ph=2Iph,I2=I3=I1ph+I2ph=1.5I2ph此时线电流与相电流之间已不是的关系,线电流已经不能正确反映相电流的大小,即不能有效地反映电动机绕组是否已处于过载状态。当电动机在额定负载下断相运行时,I1ph=I3ph=0.58In(In为电动机的额定电流),I2ph=2Iph=1.16In,I2=I3=1.5I2ph=1.5×1.6In=1.73In。此时如果选用一般的三极热继电器(或断路器),勉强可以起保护作用但是当负载在额定负载的65%下断线运行时会动作,时间长了可能烧毁电动机。为解决保护问题,应采用带断相保护的热继电器,如JR20、T系列、3UA系列等。

b.电动机的定子绕组为三角形联结,绕组断了一相,此时就出现:I2=I3=IphI1=Iph

可以看到,有一相线电流与未断线前是一样的,因此,可以选用一般的三极热继电器来保护。

四、关于电动机的欠电压保

当低压配电和用电电路因发生故障而使网络电压大幅度降低时,就会使正常运转的电动机出现疲倒、堵转、使大批电动机产生几倍的过电流甚至短路。此时必须使用保护电器将故障电压切断,以便保护电动机(特别是功率为30kV及以上的电动机)及其线路。

电压降低到足以使电动机疲倒、堵转的电压,称为临界电压。在临界电压出现时,低压保护电器恰好会动作就称为欠电压保护。

当电网电压低于电动机的临界电压,保护装置方始动作,称为失压保护,失压保护是欠电压保护的一种。根据理论计算,在额定负载(满负荷)时,

鼠笼型电动机的临界电压Uk=0.67Ue;(Ue为电动机的额定电压);

绕线型电动机的临界电压Uk=0.71Ue。

如果负载率是50%,则

鼠笼型电动机的临界电压Uk=0.5Ue;

绕线型电动机的临界电压Uk=0.525Ue。

因此从理论值上看(理想的情况),无论是鼠笼型或绕线型电动机的欠电压保护值,其上限为0.70Ue,下限值为0.5Ue,而考虑各种误差因素,GB14048.2《低压开关设备和控制设备低压断路器》标准规定,欠电压动作电压值为(70%~35%)Ue。

我们知道,在电动机的起动瞬间(或在全电压下电动机运转时的转矩小于负载转矩时)其电流变得很大,此时的电动机电流I2’’(折合到定子的转子电流),由于刚起动或堵转,n≈0,S≈1,I12很大,一般可达5~7倍的In。如果电路的电压下降到临界电压的上限值造成堵转时,电动机的电流最大可达5In,时间略长就要烧毁电动机。
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