昌暉儀表以圖文形式介紹九種電動(dòng)機(jī)主電路的配置方案，讓大家簡(jiǎn)單了解每一種方案的應(yīng)用特點(diǎn)，供電工和儀表工參考和借鑒。
本文涉及9個(gè)方案，每一個(gè)方案對(duì)應(yīng)一張圖。注意到從方案1到方案9，所有電動(dòng)機(jī)回路在斷路器的上方有接插符號(hào)，電動(dòng)機(jī)的上方也有接插符號(hào)，由此可知這9個(gè)方案均是低壓抽屜式開關(guān)柜中的電動(dòng)機(jī)主電路。
方案1到方案4是電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)方案，但主電路元件略有不同：
①方案1中，斷路器是帶有熱磁保護(hù)的微型斷路器MCB。MCB帶有過載長(zhǎng)延時(shí)L保護(hù)和短路瞬時(shí)I保護(hù)。主電路中另外兩個(gè)元件是電流互感器和交流接觸器。方案1的一般用于小功率的電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)。
②方案2的主電路中帶有熱繼電器，且斷路器為單磁的，因此方案2可用于較大功率的電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)。
③方案3的熱繼電器在電流互感器的二次側(cè)，因此這個(gè)電路可以驅(qū)動(dòng)更大功率的電動(dòng)機(jī)。
注意：熱繼電器的熱感應(yīng)雙金屬片在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)用時(shí)間繼電器控制旁路接觸器予以短接，使得在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)熱繼電器不發(fā)出保護(hù)動(dòng)作信息。
④方案4采用MCU來(lái)保護(hù)電動(dòng)機(jī)，其中MCU(Motor Control Unit)指的就是電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)裝置。
方案5到方案7是電動(dòng)機(jī)的可逆起動(dòng)方案，但主電路元件略有不同。
⑤方案5與方案1類似，采用帶熱磁的MCB作保護(hù)，一般用于小功率的電動(dòng)機(jī)可逆起動(dòng)。
⑥方案6與方案2類似，回路中配有熱繼電器，而斷路器采用單磁的，因此方案6可用于帶動(dòng)較大功率的電動(dòng)機(jī)可逆起動(dòng)。
⑦方案7與方案3類似，熱繼電器在電流互感器的二次側(cè)，因此這個(gè)電路可以驅(qū)動(dòng)更大功率的電動(dòng)機(jī)。
方案8和方案9為電動(dòng)機(jī)星-三角起動(dòng)方案。
⑧方案8的斷路器同方案2和方案6，為單磁斷路器；
⑨方案9則為采用MCU的方案。
使用電動(dòng)機(jī)專用的微型斷路器的主電路方案說明
方案1和方案5適用于0.08~11kW的電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)主電路。其中的MCB為專用于電動(dòng)機(jī)保護(hù)的產(chǎn)品規(guī)格。表1為采用ABB電動(dòng)機(jī)保護(hù)微型斷路器MS25的配置方案表。
表1 MS325使用配置方案
采用熱繼電器的主電路方案說明
由前所述，我們知道了方案2、方案3和方案6中均在一次回路中使用了熱繼電器，其中方案6的熱繼電器安裝在二次回路。熱繼電器在使用時(shí)有電動(dòng)機(jī)重載起動(dòng)的問題。如果電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流超過6倍額定值，或者起動(dòng)時(shí)間超過10s，則此電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程被稱為重載起動(dòng)。對(duì)于重載起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)主電路方案，其中的熱繼電器需要采取專門措施。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 14048.4-2010《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 低壓機(jī)電式接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器》中5.7.3.2節(jié)的表2有專門定義，詳見2.6.2節(jié)，此處摘錄如下：
級(jí)別 脫扣時(shí)間/s
10A 2＜Tp≤10
10 4＜Tp≤10
20 6＜Tp≤20
30 9＜Tp≤30
列表總級(jí)別20和級(jí)別30為重載啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)專用的熱繼電器，其過載保護(hù)脫扣的動(dòng)作時(shí)間比較長(zhǎng)，用以躲過電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的沖擊。
我們來(lái)看在額定電壓為400V短路電流為50kA下，ABB的電動(dòng)機(jī)輕載和重載直接起動(dòng)配置方案，見表2
①電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)配合相同規(guī)格的旁路接觸器。旁路接觸器的用途是旁路熱繼電器的電流輸入輸出(溫度傳感測(cè)量)端口。
從表2中我們看到，3kW及以下的電動(dòng)機(jī)重載起動(dòng)主電路需要在熱繼電器一次回路并接旁路接觸器，5.5~75kW電動(dòng)機(jī)重載起動(dòng)主電路需要采用類型30的熱繼電器。對(duì)于90kW以上的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)主電路，無(wú)論是常規(guī)起動(dòng)或者是重載起動(dòng)，其熱繼電器均為類型30，故主電路配置方案相同。
采用電動(dòng)機(jī)星三角起動(dòng)的主電路方案說明
在電動(dòng)機(jī)星-三角起動(dòng)主電路中，有斷路器、電流互感器、星接接觸器和角接接觸器、主接觸器及熱繼電器等等。
表3是ABB用于18.5~200kW的星-三角起動(dòng)電動(dòng)機(jī)回路。
表3 在額定電壓為400V短路電流為50kA下的電動(dòng)機(jī)星-三角起動(dòng)配置方案
表中接觸器與斷路器的配合方式為類型2。
電動(dòng)機(jī)主電路中元器件之間的協(xié)調(diào)配合
有關(guān)電動(dòng)機(jī)主電路斷路器(熔斷器)與接觸器之間的協(xié)調(diào)配合關(guān)系見《接觸器與短路保護(hù)低壓電器間的協(xié)調(diào)配合型式試驗(yàn)》。以下做簡(jiǎn)單回顧：
1、接觸器和熱繼電器之間的配合類型
當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)主電路中發(fā)生過載或短路故障時(shí)，由于接觸器有可能會(huì)發(fā)生觸點(diǎn)熔焊現(xiàn)象，因此GB 14048.1-2012標(biāo)準(zhǔn)中給出了兩種配合類型：
①配合類型1：允許在過載或短路故障過程中電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器內(nèi)部的元器件損壞，但更換元器件后能恢復(fù)正常運(yùn)行。
②配合類型2：只允許在過載或短路故障過程中電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器內(nèi)部的接觸器發(fā)生觸點(diǎn)熔焊，用簡(jiǎn)單工具修理后能恢復(fù)正常運(yùn)行。
2、電動(dòng)機(jī)控制主電路的基本配置：斷路器+接觸器+熱繼電器
電動(dòng)機(jī)主電路的最基本配置是斷路器+接觸器+熱繼電器的組合，組合的脫扣特性曲線見下圖。
組合的脫扣特性描述如下：
①當(dāng)電動(dòng)機(jī)剛起動(dòng)時(shí)，從起動(dòng)剛開始30ms范圍內(nèi)電動(dòng)機(jī)主電路中將出現(xiàn)起動(dòng)沖擊電流峰值I，其值大約為(8~12)IN，斷路器的I參數(shù)必須大于Ip，否則會(huì)造成電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)斷路器誤跳閘。
②電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流1s為(4~8.4)In。
③當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完成后，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入額定運(yùn)行狀態(tài)。熱繼電器的熱過載保護(hù)整定值應(yīng)圖4-21 斷路器+接觸器+熱繼電器組合的脫扣特性當(dāng)在(1.05~1.20)In之間。熱繼電器的整定值必須確保當(dāng)過載電流為1.05In時(shí)在兩個(gè)小時(shí)內(nèi)不跳閘，而當(dāng)過載電流為1.20In時(shí)在兩個(gè)小時(shí)內(nèi)一定跳閘。
④當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生短路時(shí)，雖然短路電流會(huì)受到電纜的限制，但斷路器的I參數(shù)必須對(duì)此短路電流實(shí)施保護(hù)動(dòng)作。I參數(shù)的整定電流I3應(yīng)當(dāng)不小于Ip，即不小于12In。一般將I參數(shù)設(shè)置為(12~15)In。最重要的是，熱繼電器的允通電流的極限值必須大于I3，也就是必須使熱繼電器的熱耐受極限電流在斷路器I參數(shù)整定值的右側(cè)，以確保斷路器能對(duì)熱繼電器實(shí)施保護(hù)。
⑤當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生了過載時(shí)，熱繼電器和接觸器將長(zhǎng)時(shí)間地流過過載電流，最終由熱繼電器發(fā)出保護(hù)信息驅(qū)動(dòng)接觸器跳閘，接觸器的觸點(diǎn)上將出現(xiàn)電弧；類似地，當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生短路時(shí)，斷路器執(zhí)行了短路保護(hù)跳閘，但短路電流同樣也流過了熱繼電器和接觸器。
若熱繼電器和接觸器滿足類型1，則在過載或短路過程中熱繼電器或接觸器可能會(huì)損壞，用戶必須在事后給予維護(hù)更換；若在過載或短路過程中熱繼電器和接觸器滿足類型2，則熱繼電器或接觸器不一定會(huì)損壞，用戶只需簡(jiǎn)單地維護(hù)好接觸器的觸點(diǎn)即可。
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