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)。



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。



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。



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)。



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。