电动机保护型断路器的正确选用

电动机保护型塑料外壳式断路器（MCCB）是鼠笼型异步电动机在起动、运行和运行中分断中不可缺或的保护电器之一。用于电动机保护，额定电流在630A及以下（即保护的电动机功率为315kW及以下）的MCCB用途是，不频繁地起动和在运转中分断电动机，当电动机发生过载、短路、欠电压等故障时，能予以保护（自动切断电路）。

按使用的情况来看，断路器用作电动机保护的有3种类型：

(1) 电动机的起动、运转中的分断使用交流接触器，过载保护采用热继电器，而断路器用于短路保护。由于使用了接触器来分、合电路，因此，可比较频繁地操作；

(2) 使用接触器作电动机的起动和停止，电动机的过载、短路和欠电压等故障由断路器承担；

(3) 电动机的起动、运转中分断以及过载、短路、欠电压均由1台断路器来操作和保护，但它不能频繁使用。

1 电动机的起动电流和电动机的起动冲击电流

1.1 鼠笼型异步电动机的起动电流

鼠笼型异步电动机的定子电流：

式中I₀——激磁电流

I₀很小，可忽略，因此有：
I₁≈I₂
　　
f₁——电源频率，f1=50Hz
R₂——转子电阻
X₂——转子电感
S——电动机的转差率

式中n₁——定子旋转磁场转速
n——电动机转子转速
S——转差率，S在S≈0～S≈1中变化

由式（1）和式（2）可见，电动机的电流和功率因数（cosφ）都与转差率S有关，起动时S≈1，I2很大，cosφ很小。通常起动电流可达5～7倍的电动机额定电流，而在定载起动时，cosφ为0.2。

1.2 电动机起动时的冲击电流

起动时电动机的冲击电流表现在：电动机的直接起动、Y-△（星-三角）起动变换、瞬时再起动和逆转（反向）、制动等情况，它们都会产生很大的冲击电流，尽管冲击电流的延续时间只有几个周波，但将引起保护电器（例如断路器）的动作。

产生冲击电流的原因是：

(1） 起动电流的功率因数较低，过渡过程直流成分的叠加。

尽管交流分量的振幅稳定，但因受直流分量的影响，就有冲击电流流过。当起动电流的功率因数为0.3时，冲击电流（峰值）为起动电流（有效值）的2倍左右。

(2） 残留（余）电压将产生瞬时再合闸时的冲击电流

因此，在使用MCCB作电动机的短路保护（瞬动脱扣）时，必须按电动机的起动方式来正确选择其瞬动电流值。

2 按不同的电动机起动方式选择断路器瞬动电流整定值

假定电动机起动电流为6I_n，起动时的功率因数为0.3。

2.1直接起动时

因起动时功率因数为0.3，起动电流为6I_m（I_m为电动机的额定电流，选择的断路器额定电流I_n≥I_m，一般I_n=I_m）。

cosφ=0.3表示，其相对的电阻值较小，而电感L较大。

起动电流的直流成分：

大，直流分量i2就大。短路电流发生在1/2周波时，当ψ-φ=-π/2，i=i1 i2为最大值，即冲击电流ich=(1 )为冲击系数Kch，则ich为峰值系数η。查有关资料，当cosφ=0.3时，峰值系数η达1.978≈2。I为电动机的起动电流。现假定电动机的起动电流:I=6I_n（I_M），冲击电流ich=2×6I_n=12I_n，若电动机起动电流为7I_n，则冲击电流为14I_n。MCCB的瞬动电流如以有效值表示，则可达，即8.485～9.89I_n。

2.2 Y-△（星-三角）起动

由于使用了Y形接线起动，起动电流虽然降低到1/3，即6I_n/3=2I_n。但是，电动机从Y连接（起动）到△连接（运转）的一瞬间因短暂停电，电动机惯性旋转的残余电压与转换到△时的电网电压的矢量和，就产生一个近10I_n的脉冲电流，转至绕组为△接线时，等于再一次起动，而此时的电动机转速还未完全等于正常的转速。因此，冲击电流为。断路器瞬时整定值必须在19/（有效值），即14倍甚至更大。