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如果强制使电动机停止转动会有什么影响?

2017-05-03 常见问题

一位网友提问:以一般的玩具车马达为例,电动机还在通电,强制不让它转的话会不会有损伤?

这个问题叫做电动机的堵转。

为了给大家建立起最基本的概念,我们来认识一下电动机的运行曲线和保护曲线,如下:

如果不作解释的话,估计看懂的人不多。我现在就来解释:

图中,横坐标是电流,纵坐标是电机时间;图中位置较低的黄色曲线是电动机曲线,位置较高的曲线是保护装置的曲线,也即保护电动机断路器的LRI脱扣曲线。

1.电动机的起动过程

第一阶段,起动静止阶段

设想,我们的电动机回路开关闭合,于是电动机被瞬间加上电压。由于电机带有负载,在负载的阻转矩和电机转子旋转惯性的作用下,电机并不会立即旋转,其转子还停留在静止状态。这时出现在电机定子绕组中的电流叫做起动冲击电流Ip,见横坐标的标识。

起动冲击电流Ip的大小约等于电动机额定电流的10~14倍。一般按12倍来计算。

第二阶段,起动和堵转阶段

电机转子开始旋转,电机电流开始回落。在电机曲线的中段横坐标中我们能看到起动电流的标识。同时,电动机的堵转电流也出现在这里。

起动和堵转电流Ir约等于额定电流的4~8.4倍。一般按6倍来计算。

第三阶段,运行阶段

运行阶段电动机转子转速已经到达额定值,电机电流也回落到额定值。在电机曲线的最左侧,也即曲线的最高处,我们看到了横坐标上标记了额定运行电流。

电动机额定运行电流In在数值上大约等于2倍的电动机额定功率Pm。例如某电机的功率是1kW,则它的额定电流大约等于2A。

2.电动机需要何种保护?

从图中我们能看到,电动机需要有三种类型的保护:

第一种是过载保护。它的特点是:电流范围从0.7倍额定值到1.2倍额定值,保护动作的时间长度与电流大小相反。电机电流越大,保护动作时间也就越短。这种电流-时间关系被称为反时限L动作关系。

值得注意的是,电流-时间动作曲线不一定成反比,也可能与电流的平方成反比。从图中我们能看到L保护曲线是反时限的。

我们看到L参数的垂直线部分有可调电流的标记,曲线部分则有可同时调电流和时间的标记。

第二种就是堵转保护,也就是这个问题中特别关心的保护。

我们已经知道,当电动机起动时它的起动电流较大,而且需要经历一定的时间。因此,堵转保护的动作值和时间长度必须将电动机的起动排除掉。

在实际设定保护时,我们只需要让保护动作的电流值大于电动机的起动电流,让保护动作的时间长度大于电动机起动时间。由于此处的整定值是固定的,因此电流-时间的特性曲线是水平线和垂直线,又叫做定时限R动作关系。

我们从图中能看到R保护曲线是定时限的。我们看到R的垂直线有可调电流的标记,水平线有可调时间的标记。

第三种是短路保护。我们已经知道,电动机的起动冲击电流很大,可达10~14倍额定值。因此,短路保护的整定值必须大于电动机的起动冲击电流。

短路保护I参数的曲线是定时限的,而且时间不可调。它的动作时间其实就是保护装置测量和执行短路保护的最短时间。

图中的I保护就是短路保护。我们看到它的垂直线有可调电流值的标记。

3.执行电动机保护的元器件和它们之间的协调关系

此图的左边就是主回路中的保护元件。其中执行过载保护的是热继电器,执行短路保护的是断路器,执行合分操作的是接触器。

当发生短路时,在断路器还未动作前,热继电器和接触器必须要承受短路电流的热冲击。因此,断路器的短路保护动作关系与热继电器和接触器之间一定存在保护的协调配合关系,见此图右图中的各个曲线。

由于内容很多,限于篇幅此处略去配合关系的讨论和说明。