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电机全启动电压解析

更新时间:2023-10-28 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

电动机的故障大体分为两部份:一部份是机械的诱因。诸如轴承和风机的锈蚀或毁坏:另一部份是电磁故障,两者互有关连。如轴承破损,导致电动机的过载,甚至堵转,而风叶受损,使电动机定子散热困难,温升提升,绝缘物老化。电磁故障的诱因好多,如电动机的过载、断相、欠电流和漏电都足以使电动机损坏和烧毁。过载、断相、欠电流运行就会使定子内的电压减小,发热量降低(导体的发热量是和电压的平方成反比的),而漏电导致的害处就更大。漏电的缘由是电动机本身的绝缘材料质量差或电动机发霉(在农村是时常发生的,比如受雨淋或溺水),因而于定子的相间击穿,造成漏电。据悉,还有电动机放在有酸碱物的场所,因受腐蚀而毁坏绝缘。ZZy物理好资源网(原物理ok网)

一、电动机的过载及其保护ZZy物理好资源网(原物理ok网)

电动机的过载除上述缘由外,还有:ZZy物理好资源网(原物理ok网)

a.电动机周围环境湿度偏高,散热条件差;ZZy物理好资源网(原物理ok网)

b.电动机在大的起动电压下平缓起动;ZZy物理好资源网(原物理ok网)

c.电动机常年低速运行;ZZy物理好资源网(原物理ok网)

d.电动机频繁起动、制动、正反转运行及时常反接刹车。ZZy物理好资源网(原物理ok网)

电动机的过载因为电压减小,发热骤降,因而使其绝缘物遭到损害,减短了其使用寿命甚至被毁坏。ZZy物理好资源网(原物理ok网)

从电动机的结构来看,鼠笼型马达的转子铁心置放定子的槽内必须有良好的绝缘物,定子(铝线)表面有绝缘漆层,绕线式电动机定子定子与转子定子一样,定子与铁心槽衬以绝缘物,三个端线所接的铜滑环,环间,环与转轴之间也是彼此绝缘的。为了保证电动机的相间、带电体与壳体的绝缘,一般是使用各类耐热等级的绝缘材料的。各类绝缘都有一定的耐受工作体温的指标。IEC85规定(105℃)、E级(120℃)、B级(130℃)、F级(155℃)……。八十年代,提出了一个新的耐热标准,称为气温指数TI()借此取代IEC85。TI是按阿尼罗乌丝()公式t=10a+b/T估算的。式中:t—寿命[小时(h)]ZZy物理好资源网(原物理ok网)

T—绝缘材料使用的气温(℃)ZZy物理好资源网(原物理ok网)

a、b—与材料有关的常数ZZy物理好资源网(原物理ok网)

比如:某电动机使用的绝缘材料a=-2,b=1034,使用室温T=164℃ZZy物理好资源网(原物理ok网)

得t=10-2+(1034/642)=104.30=2000hZZy物理好资源网(原物理ok网)

它表示此绝缘物使用于164℃时,其使用寿命为20000小时。ZZy物理好资源网(原物理ok网)

电机电流瞬间启动过大的原因_电机启动电流突然增大_电机启动瞬间电流过大ZZy物理好资源网(原物理ok网)

假如把使用气温提升8℃,则T=164+8=172℃ZZy物理好资源网(原物理ok网)

t=10-2+(1034/172)=104=ZZy物理好资源网(原物理ok网)

它说明很早以来,钳工技术工作者提出的绝缘材料的使用室温每降低8℃,其使用寿命就减半是有理论和实践根据的。ZZy物理好资源网(原物理ok网)

电动机的过载保护安秒(I-t)曲线(反期限)ZZy物理好资源网(原物理ok网)

1.电动机的过载特点ZZy物理好资源网(原物理ok网)

2.保护家电的保护特点ZZy物理好资源网(原物理ok网)

3.电动机的起动电压特点ZZy物理好资源网(原物理ok网)

保护器的I-t曲线在电动机过载特点之内,但两曲线宽度毋须拉得过大,便于做到既不使电动机由于过载导致温升减小影响寿命,又充分借助电动机本身的最大耐受过载能力。按照生产和科学实践,对电动机的保护特点已由—4《低压开关设备和控制设备。低压机电式接角器和电动机起动器》作出了新的规定(我国的.4等效于IEC标准),对无气温补尝的保护家电:ZZy物理好资源网(原物理ok网)

1.0In>2h不动作ZZy物理好资源网(原物理ok网)

1.2In≤2h动作ZZy物理好资源网(原物理ok网)

7.2In:2sZZy物理好资源网(原物理ok网)

在八十年代,我国曾有科技人员对定子采用B级绝缘(容许工作气温为130℃)的电动机,进行了实测(即不动作和动作的时间极限,此极限表明不会造成绝缘水平升高的电压与时间的最大值):ZZy物理好资源网(原物理ok网)

以上实测值是在几台电动机上测试的,不够全面,但它表明,这个标准还是比较实际的(6In是老标准)旧标准把6In作为可返回特点的电压,它相当于电动机的起动电压,经可返回时间(在通以6In时的延时时间,后将电压返回1倍In或0.9In,此段时间内保护家电不容许动作,这些可返回特点的规定是为了躲开电动机的起动电机启动瞬间电流过大,它的可返回时间应小于电动机的起动时间,旧标准的可返回时间分1s、3s、8s、13s几种)。鉴于把起动电压定在6倍和可返回时间固定在上述的4种已不能完全反映现实情况(比如Y型鼠笼型电动机的起动电压倍数就有5、5.5、6、6.5、6.8、7的六种),因而我国的.4(等效采用-4)统一规定为7.2倍,并对不同的起动时间规定了延时时间Tp。日本NEMA(日本全省电气制造商商会)1993年的MG-1标准对电动机的过载和失速(相当于电动机的堵转和刚起动——笔者注)保护作了新的规定:“输出功率不超过500HP(马力,相当于368kW—笔者注),额定电流不超过1kV的多相电动机,在正常工作气温初次起动,耐受1.5倍全额电压的时间应不等于2min”,又规定:“功率输出不超过500HP,额定电流不超过1kV的多相电动机,在正常体温初次起动时电机启动瞬间电流过大,应本事锁定定子电压的失速时间不多于12s”,从以上标准和对我国绝大多数的电动机的起动时间的统计来看,选1.5In为2min,7.2In为2sZZy物理好资源网(原物理ok网)

电机启动瞬间电流过大_电机电流瞬间启动过大的原因_电机启动电流突然增大ZZy物理好资源网(原物理ok网)

二、电动机的漏电保护(电动机保护家电瞬时动作电压整定值)电动机在漏电情况下的保护,一般选用断路器,有的地方也使用继电器。一些文献提及,断路器的瞬时动作电压整定值应能逃过电动机的全起动电压。Isct—断路器瞬时动作电压整定值A;k—可靠系数,它考虑了电动机起动电压的偏差和断路器瞬动电压的偏差,k通常取1.2;I’’st—全起动电压值,称作尖峰电压A。所谓全起动电压,是包括周期份量和非周期份量两部份。非周期份量的衰减时间约为30ms左右,而通常的非选择性断路器的全分断时间在20ms之内,因而必须把非周期份量考虑进去。I’st为1.7~2倍的电动机起动电压I’st。在众多文献中,如《建筑电气设计指南》规定Isct≥(1.7~2)Ist,而《工业与民用配电设计指南》规定Isct=1.7Ist,有的指南则规定Icst为2~2.5倍的电动机起动电压。低压家电标准,如《低压断路器》的编制说明中觉得,按照实验和统计,保护鼠笼型电动机的断路器,其瞬动电压是整定在8~15倍电动机的额定电压的,而绕线式电动机应整定在3~6倍电动机额定电压。8~15倍鼠笼型电动机额定电压是一个范围,具体的数值还须要考虑电动机的机型、容量、起动条件等等诱因。以下,我们剖析一下,鼠笼型电动机起动时的全起动电压(类峰电压)。ZZy物理好资源网(原物理ok网)

1.起动电压的低功率质数,过渡过程的非周期份量的存在。在这些情况下,周期份量的幅值虽然稳定,但受非周期份量的影响,故有尖峰电压流过(功率质数低,表示电感L大,时间常数T=L/R大,非周期份量Imsin(Ψ—)e-t/T值大,非周期份量的衰减慢)。当起动电压的COS=0.3时,尖峰电压为起动电压(有效值)的2倍左右;ZZy物理好资源网(原物理ok网)

2.残余电流的影响而形成的顿时再跳闸的尖峰电压。电动机切断电源后再接通时,当切断电源而电动机仍未停下,就带有残余电流。这些残余电流除了是因为有剩磁而形成,并且还因为次级线圈(定子)有残余电压而产生,所存在的残余电流与再跳闸时的电源电流在某一相位时的叠加,还会形成尖峰电压。其大小与电动机完全停止后再起动相比,要大(残余电流+电源电流)比电源电流倍,这些尖峰电压似乎仅出现1-2周波,但足以使断路器的瞬时电抗器动作。由于1、2两个诱因,可出现下述情况:ZZy物理好资源网(原物理ok网)

(1)电动机直接起动ZZy物理好资源网(原物理ok网)

因为COS为0.3,尖峰电压为(6In)的2倍,等于In(有效值)故塑壳式断路器的瞬时电抗器整定电压值最小值为8.5In,(In为电动机的额定电压)ZZy物理好资源网(原物理ok网)

(2)星—三角(Y-Δ)起动ZZy物理好资源网(原物理ok网)

也假定为COS0.3,当从Y起动到Δ运转的刹那间(1~2周波),尖峰电压(峰值)约为额定电压(有效值)的19倍,则断路器必须把瞬时动作电压整定到14In?以上。ZZy物理好资源网(原物理ok网)

(3)自耦减压起动时ZZy物理好资源网(原物理ok网)

COS=0.3,电动机起动电压为6In,因为有尖峰电压的存在,原先按80%抽头的正常起动电压为3.84In,现提升到7.7In,按65%抽头的正常起动电压为4.3In,现提升到5In。ZZy物理好资源网(原物理ok网)

(4)瞬时再起动ZZy物理好资源网(原物理ok网)

按COS为0.3,起动电压为6In,考虑到残余电流的影响,尖峰电压为最大,是额定电压的24倍(6×2×2)(峰值),其有效值为=16.97≈17,因此断路器的瞬时电抗器的整定电压必须在电动机额定电压的17倍以上。从以上剖析可知,正是电动机的机型、结构、起动方法等的不同,造成尖峰电压的出现,由此而推出Isct在8~15倍In之内(某些的还可达到17倍In),对于瞬时动作电压可调的断路器,其调节范围按8~15倍In考虑,而大量的塑壳式断路器(不可调),取其平均值12In,偏差采用继电器保护电动机的瞬动,继电器的熔融电压可由下式确定:ZZy物理好资源网(原物理ok网)

Irin≥Ist比αZZy物理好资源网(原物理ok网)

式中:Ist—电动机的起动电压A;ZZy物理好资源网(原物理ok网)

α—决定起动状况和继电器的系数,通常为2~3之间。ZZy物理好资源网(原物理ok网)

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