1.電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程
第一階段，起動(dòng)靜止階段
起重電機(jī)專業(yè)生產(chǎn)廠家無錫宏達(dá)2022年2月10日訊 設(shè)想，我們的電動(dòng)機(jī)回路開關(guān)閉合，于是電動(dòng)機(jī)被瞬間加上電壓。由于電機(jī)帶有負(fù)載，在負(fù)載的阻轉(zhuǎn)矩和電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)慣性的作用下，電機(jī)并不會(huì)立即旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)子還停留在靜止?fàn)顟B(tài)。這時(shí)出現(xiàn)在電機(jī)定子繞組中的電流叫做起動(dòng)沖擊電流Ip，見橫坐標(biāo)的標(biāo)識(shí)。
起動(dòng)沖擊電流Ip的大小約等于電動(dòng)機(jī)額定電流的10~14倍。一般按12倍來計(jì)算。
第二階段，起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)階段
電機(jī)轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)，電機(jī)電流開始回落。在電機(jī)曲線的中段橫坐標(biāo)中我們能看到起動(dòng)電流的標(biāo)識(shí)。
同時(shí)，電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流也出現(xiàn)在這里。
起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)電流Ir約等于額定電流的4~8.4倍。一般按6倍來計(jì)算。
第三階段，運(yùn)行階段
運(yùn)行階段電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速已經(jīng)到達(dá)額定值，電機(jī)電流也回落到額定值。在電機(jī)曲線的最左側(cè)，也即曲線的最高處，我們看到了橫坐標(biāo)上標(biāo)記了額定運(yùn)行電流。
電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行電流In在數(shù)值上大約等于2倍的電動(dòng)機(jī)額定功率Pm。例如某電機(jī)的功率是1kW，則它的額定電流大約等于2X1=2A。
2.電動(dòng)機(jī)需要何種保護(hù)？
從圖1中我們能看到，電動(dòng)機(jī)需要有三種類型的保護(hù)：
第一種是過載保護(hù)。它的特點(diǎn)是：電流范圍從0.7倍額定值到1.2倍額定值，保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間長(zhǎng)度與電流大小相反。電機(jī)電流越大，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間也就越短。這種電流-時(shí)間關(guān)系被稱為反時(shí)限L動(dòng)作關(guān)系。
值得注意的是，電流-時(shí)間動(dòng)作曲線不一定成反比，也可能與電流的平方成反比。從圖1中我們能看到L保護(hù)曲線是反時(shí)限的。
我們看到L參數(shù)的垂直線部分有可調(diào)電流的標(biāo)記，曲線部分則有可同時(shí)調(diào)電流和時(shí)間的標(biāo)記。
第二種就是堵轉(zhuǎn)保護(hù)。
我們已經(jīng)知道，當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)它的起動(dòng)電流較大，而且需要經(jīng)歷一定的時(shí)間。因此，堵轉(zhuǎn)保護(hù)的動(dòng)作值和時(shí)間長(zhǎng)度必須將電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)排除掉。
在實(shí)際設(shè)定保護(hù)時(shí)，我們只需要讓保護(hù)動(dòng)作的電流值大于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，讓保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間長(zhǎng)度大于電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間。由于此處的整定值是固定的，因此電流-時(shí)間的特性曲線是水平線和垂直線，又叫做定時(shí)限R動(dòng)作關(guān)系。
我們從圖1中能看到R保護(hù)曲線是定時(shí)限的。我們看到R的垂直線有可調(diào)電流的標(biāo)記，水平線有可調(diào)時(shí)間的標(biāo)記。
第三種是短路保護(hù)。
我們已經(jīng)知道，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)沖擊電流很大，可達(dá)10~14倍額定值。因此，短路保護(hù)的整定值必須大于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)沖擊電流。
短路保護(hù)I參數(shù)的曲線是定時(shí)限的，而且時(shí)間不可調(diào)。它的動(dòng)作時(shí)間其實(shí)就是保護(hù)裝置測(cè)量和執(zhí)行短路保護(hù)的最短時(shí)間。
圖1中的I保護(hù)就是短路保護(hù)。我們看到它的垂直線有可調(diào)電流值的標(biāo)記。
3.執(zhí)行電動(dòng)機(jī)保護(hù)的元器件和它們之間的協(xié)調(diào)關(guān)系
其中執(zhí)行過載保護(hù)的是熱繼電器，執(zhí)行短路保護(hù)的是斷路器，執(zhí)行合分操作的是接觸器。
當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，在斷路器還未動(dòng)作前，熱繼電器和接觸器必須要承受短路電流的熱沖擊。因此，斷路器的短路保護(hù)動(dòng)作關(guān)系與熱繼電器和接觸器之間一定存在保護(hù)的協(xié)調(diào)配合關(guān)系，見圖2右圖中的各個(gè)曲線。
由于內(nèi)容很多，限于篇幅此處略去配合關(guān)系的討論和說明。
4.當(dāng)玩具電機(jī)由電池供電時(shí)，我們用手捏住它的轉(zhuǎn)子，強(qiáng)制性地讓電機(jī)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)。
正常運(yùn)行狀態(tài)的電機(jī)，我們看到，加載在電機(jī)兩端的電壓會(huì)略低于電池電動(dòng)勢(shì)，其差值就是電池內(nèi)阻r上的壓降。
當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)時(shí)，電流相對(duì)額定值要大得多。我們從圖4中看到，電機(jī)兩端的電壓從U急劇下降到，下降的原因是因?yàn)槎罗D(zhuǎn)電流在電池內(nèi)阻r上的電壓也急劇增加，致使加載到電機(jī)兩端的電壓也降低。
但是，由于這時(shí)的電流是堵轉(zhuǎn)電流，它將對(duì)電機(jī)定子繞組中產(chǎn)生劇烈的加熱作用，嚴(yán)重時(shí)將使得電機(jī)燒毀。
在實(shí)際工作中，例如起重機(jī)電機(jī)，當(dāng)起重物體太重超過電機(jī)的載荷能力，這時(shí)電機(jī)是否會(huì)燒掉呢？
答案是否定的。起重機(jī)的電機(jī)是一種專門設(shè)計(jì)的電機(jī)，當(dāng)載荷過大超過起重能力時(shí)，即使此時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速近于零，但電機(jī)定子電流卻增加不多。
起重電機(jī)在轉(zhuǎn)子回路中串接了許多電阻，使得電機(jī)電流不會(huì)因?yàn)槎罗D(zhuǎn)而大增，由此保護(hù)電機(jī)。
這種特性叫做電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的硬度。電動(dòng)機(jī)負(fù)載特性越硬，帶載能力就越強(qiáng)，堵轉(zhuǎn)后的電流也就越大，電機(jī)也越容易燒毀；反之，電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性越軟，帶載能力就越差，但堵轉(zhuǎn)后的電流就越小，電機(jī)越不容易燒毀。
我們看到，轉(zhuǎn)子中電阻串的越多，它的機(jī)械特性就越軟，由此保護(hù)電機(jī)。
有點(diǎn)象硬漢子脾氣大，力氣也大，干活時(shí)就要仰仗硬漢子。但談判時(shí)硬漢子非出問題不可，這時(shí)就需要依靠肯動(dòng)腦筋的軟漢子，或者娘子軍了。
堵轉(zhuǎn)對(duì)電機(jī)的危害
電機(jī)堵轉(zhuǎn)的原因很多：轉(zhuǎn)子與定子接觸被卡死、被驅(qū)動(dòng)設(shè)備卡死、設(shè)備負(fù)荷太大電機(jī)無法驅(qū)動(dòng)等等，都會(huì)造成堵轉(zhuǎn)。
電機(jī)堵轉(zhuǎn)后定子繞組將流過5-10倍的額定電流，使得定子快速發(fā)熱，燒毀繞組；電機(jī)應(yīng)當(dāng)裝設(shè)過流保護(hù)，當(dāng)電機(jī)合閘啟動(dòng)后較長(zhǎng)時(shí)間不能轉(zhuǎn)動(dòng)、電流不能降下來，過流保護(hù)將動(dòng)作，跳開電機(jī)的電源開關(guān)。這個(gè)過流保護(hù)可以是熱繼電器，也可以是空氣開關(guān)自帶的過流保護(hù)，也可以是外裝的過流保護(hù); 過流保護(hù)動(dòng)作后，立即對(duì)電機(jī)進(jìn)行檢查，確定問題后進(jìn)行檢修。
解決堵轉(zhuǎn)的常規(guī)手段：首先要確定正常工作時(shí)的電流究竟是多少，這個(gè)要實(shí)際值，不是理論的。
其次你的電機(jī)是否確定不容許出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)的情況。那么如果一次都不能堵轉(zhuǎn)，最簡(jiǎn)單的辦法是在電路中加入保險(xiǎn)絲，保險(xiǎn)值為1.5-2倍正常電流值。最有效的方式是在負(fù)載中串入一個(gè)采樣電阻，用MCU來采集回路電流，當(dāng)達(dá)到需要保護(hù)的電流值后關(guān)斷電機(jī)。
總之
1、由于負(fù)載電流是隨時(shí)變化的，“加電阻”時(shí)電阻的電壓降也是變化的，那么負(fù)載電壓就會(huì)不穩(wěn)定，影響電機(jī)的功率輸出。得不償失的一招。
2、由于負(fù)載電流是比較大的，電阻上的功率消耗也比較大，會(huì)造成電能的損失，還會(huì)增加發(fā)熱量，很不實(shí)用，非常不實(shí)用。
3、防止電機(jī)堵轉(zhuǎn)燒毀，最好的辦法是采用過流繼電器、熔斷保險(xiǎn)管等。
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