1、接觸器對(duì)電動(dòng)機(jī)欠壓保護(hù)的探討2008-04-27 08:54接觸器對(duì)電動(dòng)機(jī)欠壓保護(hù)的功能，是防止電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)，對(duì)子電動(dòng)機(jī)欠壓運(yùn)行造成的過流的保護(hù)，將主要由電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)裝置熱繼電器承擔(dān)，接觸器對(duì)此很難起到保護(hù)作用。                         電動(dòng)機(jī)的欠壓保護(hù)是當(dāng)電網(wǎng)電壓低于額定值到一定程度威脅電動(dòng)機(jī)安全時(shí)，能切斷電源避免電動(dòng)機(jī)損壞的一種保護(hù)措施。              

2、60;                                     人們知道自鎖控制的接觸器對(duì)電動(dòng)機(jī)有欠壓保護(hù)作用，因?yàn)橐话惝?dāng)電網(wǎng)電壓下降到額定電壓的85%以下時(shí)，接觸器因電磁吸力小于復(fù)位彈簧的拉力，動(dòng)鐵心被迫釋放，其主觸頭和自鎖觸頭同時(shí)斷開，切斷主電路和控制電路，使電動(dòng)機(jī)斷電，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的欠壓保護(hù)。但對(duì)于諸如電動(dòng)機(jī)欠壓保護(hù)的主要功能是什么、什么樣的電動(dòng)機(jī)需要欠壓保護(hù)以及接觸器對(duì)什么樣的電動(dòng)機(jī)欠壓保護(hù)有

3、效等些現(xiàn)實(shí)中迫切需要搞清楚的問題，人們的認(rèn)識(shí)卻又很模糊。為了尋求上述問題的正確答案，筆者在此以應(yīng)用最廣、使用最多的異步電動(dòng)機(jī)為例，就接觸器的欠壓保護(hù)淡點(diǎn)初淺的認(rèn)識(shí)。                        接觸器對(duì)電動(dòng)機(jī)欠壓保護(hù)的主要功能                        電網(wǎng)電壓的降低對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響是多方面的，對(duì)電動(dòng)機(jī)的危害主要有兩種情形

4、。                        (1) 可能造成電動(dòng)機(jī)的電流過大，溫升過高。異步電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)通常都在其機(jī)械                        特性的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)段，穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)段的特性為硬特性。由于異步電動(dòng)機(jī)的臨界轉(zhuǎn)差率與加在電動(dòng)機(jī)上的電壓無關(guān)，電網(wǎng)電壓下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)的臨界轉(zhuǎn)差率不變，雖然電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩隨電網(wǎng)電壓下降而顯著減小

5、，但機(jī)械特性的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)段的斜率卻變化很小。在負(fù)載不變的情況下，若電網(wǎng)電壓在15%以內(nèi)下降，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速基本不變。因此可以認(rèn)為，電動(dòng)機(jī)的輸出功率沒有變化，輸入功率也變化不大。于是，電動(dòng)機(jī)的工作電流則隨電網(wǎng)電壓的下降而上升。如電動(dòng)機(jī)的負(fù)載較大，電網(wǎng)電壓的下降會(huì)使電動(dòng)機(jī)的工作電流超過額定值。若電動(dòng)機(jī)接近滿載運(yùn)行，電網(wǎng)電壓下降15%，電動(dòng)機(jī)工作電流將超過額定值10以上。電動(dòng)機(jī)的銅耗與電流的平方成正比，電流的上升使電動(dòng)機(jī)的銅耗急劇增大，溫升加快，這是造成電動(dòng)機(jī)過熱的主要原因。這與電動(dòng)機(jī)過載時(shí)的情形極為相似。2 / 8            &

6、#160;                                     一些教科書認(rèn)為，電動(dòng)機(jī)欠壓運(yùn)行時(shí)，欠壓造成的過流不足以引起過載保護(hù)的熱繼電器動(dòng)作，所以才需要接觸器的欠壓保護(hù)來發(fā)揮作用。這是令人難以理解的。                        就熱繼電器本身來說，熱繼電器

7、檢測(cè)的是電流，當(dāng)電流達(dá)到整定值，無論什么原因造成的過流，熱繼電器都會(huì)動(dòng)作。就電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱而言，欠壓運(yùn)行與過載運(yùn)行兩種情況下的機(jī)械損耗，差不多是相等的；在欠壓運(yùn)行電流與過載運(yùn)行電流大小樣的情況下，電動(dòng)機(jī)的銅耗也相等；而欠壓運(yùn)行時(shí)則因電動(dòng)機(jī)的無功電流下降，電動(dòng)機(jī)的鐵耗會(huì)在過載運(yùn)行時(shí)變小。可見，在電動(dòng)機(jī)過流相同的情況下，欠壓運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱量不會(huì)大干過載運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱量。就電動(dòng)機(jī)的散熱而言，欠壓運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降很少，這與電動(dòng)機(jī)過載運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速下降很少一樣，兩者的散熱條件相當(dāng)。因此可以說，只要過載保護(hù)的熱元件動(dòng)作電流整定合適，熱繼電器的保護(hù)特性與電動(dòng)機(jī)的過載特性配合得好，過載保護(hù)的熱繼電器對(duì)欠壓運(yùn)行造成

8、的過電流的保護(hù)作用，就將與對(duì)過載運(yùn)行造成的過電流的保護(hù)作用一樣可靠。                        如果說，某些時(shí)候欠壓運(yùn)行造成的電流增大不足以使熱繼電器動(dòng)作，那只能說明此時(shí)的電流沒有超過允許值，不會(huì)引起電動(dòng)機(jī)的過熱，電動(dòng)機(jī)是安全的，無需保護(hù)。既然如此，那又何必讓欠壓保護(hù)裝置動(dòng)作使電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)呢?再說了，接觸器在電網(wǎng)電壓下降15%之內(nèi)根本不會(huì)釋放，電網(wǎng)電壓下降在15%以內(nèi)出現(xiàn)的過電流，接觸器又如何實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)呢?      

9、;                   (2)可能造成電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩與加給電動(dòng)機(jī)的電壓的平方成正比，電網(wǎng)電壓下降后，電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩急劇下降。當(dāng)電網(wǎng)電壓下降幅度較大時(shí)，電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩就會(huì)低于負(fù)載轉(zhuǎn)矩而發(fā)生堵轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)，電流達(dá)到額定值的數(shù)倍，而且機(jī)械通風(fēng)的散熱條件喪失，電動(dòng)機(jī)的溫度急劇升高，電動(dòng)機(jī)將在很短的時(shí)間內(nèi)燒毀。而此時(shí)，過載保護(hù)和短路保護(hù)很可能都無能為力。                 

10、      例如，一臺(tái)頻繁起動(dòng)的380V13kW的異步電動(dòng)機(jī)，額定電流25A，起動(dòng)電流175A。短路保護(hù)的熔斷器熔體的額定電流選為80A，過載保護(hù)的熱繼電器動(dòng)作值額定為25A。若電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電壓下降到額定電壓的75%時(shí)發(fā)生堵轉(zhuǎn)，則堵轉(zhuǎn)電流為175                         ×                    

11、     75%=131A。這個(gè)電流是額定電流的5.25倍，能很快燒毀電動(dòng)機(jī)。為了保證電動(dòng)機(jī)的安全，我們希望保護(hù)裝置立刻動(dòng)作。過載保護(hù)的熱繼電器由于熱慣性不能立即動(dòng)作，對(duì)此起不到保護(hù)作用。由于堵轉(zhuǎn)電流只有熔體額定電流的131/80=1.64倍，等熔體熔斷恐怕要十幾分鐘以后了，也根本起不到保護(hù)作用。                        電動(dòng)機(jī)欠壓時(shí)造成的堵轉(zhuǎn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的危害極大，而過載保護(hù)和短路保護(hù)又往往對(duì)此無能為力，這就需要接觸器的欠壓保護(hù)功能發(fā)揮

12、作用。避免電動(dòng)機(jī)在欠壓運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)，從而保護(hù)電動(dòng)機(jī)，這應(yīng)該就是接觸器對(duì)電動(dòng)機(jī)欠壓保護(hù)的主要功能。                        電動(dòng)機(jī)欠壓保護(hù)的對(duì)象                        電動(dòng)機(jī)的負(fù)載是各種各樣的，按照負(fù)載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系可分為：轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比的恒功率負(fù)載、轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速無關(guān)的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成正比的負(fù)載，

13、轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速平方成正比的扇風(fēng)機(jī)類負(fù)載等四種類型。從附圖可以看出，若四種負(fù)載在電動(dòng)機(jī)額定工作狀態(tài)下處在同一工作點(diǎn)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩隨電網(wǎng)電壓下降而沿著臨界轉(zhuǎn)差率Sm的水平線向左減小時(shí)，將首先小于恒功率負(fù)載的轉(zhuǎn)矩，接著小于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩，而后小于轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成正比負(fù)載的轉(zhuǎn)矩，最后才小于扇風(fēng)機(jī)類型負(fù)載的轉(zhuǎn)矩。                                          &

14、#160;     電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩后，轉(zhuǎn)速會(huì)下降到低于臨界轉(zhuǎn)速(臨界轉(zhuǎn)差率對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩將隨轉(zhuǎn)速的下降明顯減小。而此時(shí)的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩，并不隨轉(zhuǎn)速的下降而減小；恒功率負(fù)載的轉(zhuǎn)矩反而隨轉(zhuǎn)速的下降增大。這兩種情況都會(huì)造成電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩越來越小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成正比的勻載和扇風(fēng)機(jī)類負(fù)載，其轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的下降往往比電動(dòng)機(jī)還要快，以致于還能繼續(xù)被電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。可見，在相同條件下電網(wǎng)電壓降低時(shí)，最容易發(fā)生堵轉(zhuǎn)：一是恒功率負(fù)載的電動(dòng)機(jī)，二是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的電動(dòng)機(jī)。而扇風(fēng)機(jī)類負(fù)載和轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成正比負(fù)載的電動(dòng)機(jī)并不一定會(huì)堵轉(zhuǎn)。因此說，欠壓保護(hù)的重點(diǎn)對(duì)象

15、，應(yīng)該是恒功率負(fù)載和恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的電動(dòng)機(jī)。                        接觸器欠壓保護(hù)的有效范圍                        電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)過載能力的利用狀況可分為三種類型：即過載能力未利用型，過載能力適量利用型、過載能力充分利用型。             

16、;           (1)過載能力未利用型。帶恒定負(fù)載，連續(xù)定額長時(shí)工作、短時(shí)定額短時(shí)工作、斷續(xù)定額斷續(xù)工作等三種工作狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)，其額定功率是按照大于或等于負(fù)載功率的要求來確定的。正常運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩大于或等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)的過載能力完全未利用。這類工作狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)，其堵轉(zhuǎn)電壓Udz可由下式計(jì)算                                  

17、                                       上式清楚地告訴我們：過載能力未利用型的電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)電壓，是由電動(dòng)機(jī)的負(fù)載系數(shù)和過載能力共同決定的。電網(wǎng)電壓下降時(shí)，負(fù)載率最高、過載能力最小的電動(dòng)機(jī)最先出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)，也就是負(fù)載率最高、過載能力最小的電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)電壓最高。過載能力未利用型電動(dòng)機(jī)的最高負(fù)載率為1，我國異步電動(dòng)機(jī)的最小過載能力為1.6，將電動(dòng)機(jī)的最高負(fù)載率1、最小過載能力1.

18、6代入上式計(jì)算，我們得到過載能力未利用型電動(dòng)機(jī)的最高堵轉(zhuǎn)電壓為                                                                           接觸器的釋放電壓只

19、要大于0.79UN，就能在所有過載能  力未利用型的電動(dòng)機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)之前，切斷電動(dòng)機(jī)電源。                        (2)過載能力適量利用型。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載在工作中大小變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率通常是按大于或等于負(fù)載等效功率的要求來選擇的。此時(shí)的電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩將比負(fù)載的最大轉(zhuǎn)矩小，當(dāng)某一時(shí)刻的負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)利用自身的過載能力來維持正常運(yùn)轉(zhuǎn)，即電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，其過載能力已被適量利用。為了保證電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行可靠，帶變化負(fù)載的電動(dòng)機(jī)，

20、按最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于或等于電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩的75%通過過載能力的校驗(yàn)。這類狀態(tài)下工作的電動(dòng)機(jī)的最高堵轉(zhuǎn)電壓為                                                接觸器的釋放電壓在額定電壓的85%以下，而過載能力適量利用型電動(dòng)機(jī)的最高堵轉(zhuǎn)電壓則達(dá)到了額定電壓的86%以上。可見，過載能力適量利用型的電動(dòng)機(jī)中，過載能力利用較多的那一部分電動(dòng)機(jī)，將失去接