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變頻器回路的熱磁斷路器為何會(huì)誤動(dòng)作?

2023/7/8 17:03:29 人評(píng)論 次瀏覽 分類:電工基礎(chǔ)  文章地址:http://www.gsipv.com/tech/5023.html

在單臺(tái)變頻器帶多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的回路中,斷路器通常用于變頻器進(jìn)線端用作短路保護(hù)(變頻器自帶過載保護(hù)功能),用在變頻器出線端為每臺(tái)電動(dòng)機(jī)提供過載和短路保護(hù)。

斷路器通常用于變頻器進(jìn)線端用作短路保護(hù)

在電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)回路中,按照GB50055-2011通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范要求,斷路器的過載保護(hù)整定值應(yīng)等于或略大于電動(dòng)機(jī)額定電流,但是變頻器回路的斷路器如果參照該原則,斷路器往往容易誤動(dòng)作,這是為什么呢?


我們知道熱磁斷路器過載保護(hù)的原理是利用電流流過雙金屬片使其發(fā)熱變形,電流越大雙金屬片彎曲程度越大。如果電流超過整定電流一定倍數(shù)(GB14048.4標(biāo)準(zhǔn)要求1.05倍時(shí)兩小時(shí)內(nèi)不動(dòng)作,1.2倍時(shí)兩小時(shí)內(nèi)一定動(dòng)作),雙金屬片彎曲推動(dòng)脫機(jī)構(gòu)動(dòng)作,斷路器跳閘。

熱磁斷路器過載保護(hù)的原理

熱磁斷路器的過載脫扣試驗(yàn)一般是基于頻率為50/60Hz的電流的有效值,然而如果是在變頻器回路,高頻諧波電流在雙金屬片上的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng),會(huì)導(dǎo)致雙金屬片產(chǎn)生額外的發(fā)熱,引起雙金屬片提前彎曲推動(dòng)脫扣器動(dòng)作,即斷路器早跳。

斷路器早跳

考慮到變頻器高頻諧波電流對(duì)雙金屬片發(fā)熱的影響,西門子3RV1電動(dòng)機(jī)保護(hù)斷提供了變頻器不同開關(guān)頻率(Pulse frequency)下的校準(zhǔn)系數(shù),見下表。

變頻器不同開關(guān)頻率下的電動(dòng)機(jī)保護(hù)斷校準(zhǔn)系數(shù)

例如某熱磁斷路器的整定范圍為1.1A~1.6A,當(dāng)其用于開關(guān)頻率為8kHz的變頻器輸出側(cè)時(shí),電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下的電流真實(shí)有效值為1.2A,查表可知斷路器的過載保護(hù)整定值為:1.2A×1.21=1.45A。


需要特別注意的是電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下的電流真實(shí)有效值不同于電動(dòng)機(jī)的額定電流,這是由于變頻器產(chǎn)生的諧波電流會(huì)導(dǎo)致流過熱磁斷路器的電流的有效值比額定電流大,所以需要實(shí)際測(cè)量電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下的電流真實(shí)有效值,作為斷路器過載保護(hù)整定的基準(zhǔn)。


測(cè)量電流真實(shí)有效值需要選擇合適的設(shè)備,例如示波器一般都可以測(cè)量電流的有效值,但是電流鉗形表有的是可以測(cè)量真實(shí)有效值,有的只能測(cè)量到平均值。如下圖所示,同一個(gè)回路采用不同測(cè)量設(shè)備,結(jié)果差異巨大,而只有電流真實(shí)有效值才是斷路器過載保護(hù)整定的基準(zhǔn)。

測(cè)量電流的有效值

總結(jié)一下,用于變頻器輸入或者輸出側(cè)的熱磁斷路器(或熱過載繼電器),在變頻器產(chǎn)生的高頻諧波下會(huì)導(dǎo)致雙金屬片產(chǎn)生額外的熱量,引起斷路器或熱繼電器提前動(dòng)作(早跳),所以需要實(shí)際測(cè)量電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流的真實(shí)有效值,作為過載保護(hù)整定的基準(zhǔn),再乘以變頻器在不同開關(guān)頻率下的校準(zhǔn)系數(shù),避免斷路器或熱繼電器誤動(dòng)作。

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