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電動機堵轉的原因及解決方案
發布時間：2019-06-14 10:55:14 瀏覽次數：1950次
我們來認識一下電動機的運行曲線和保護曲線，如下：
圖1：電動機曲線
圖1中，橫坐標是電流，縱坐標是電機時間；
圖中位置較低的黃色曲線是電動機曲線，位置較高的曲線是保護裝置的曲線，也即保護電動機斷路器的脫扣曲線。
1.電動機的起動過程
第一階段，起動靜止階段
設想，我們的電動機回路開關閉合，于是電動機被瞬間加上電壓。由于電機帶有負載，在負載的阻轉矩和電機轉子旋轉慣性的作用下，電機并不會立即旋轉，其轉子還停留在靜止狀態。這時出現在電機定子繞組中的電流叫做起動沖擊電流Ip，見橫坐標的標識。
起動沖擊電流Ip的大小約等于電動機額定電流的10-14倍。一般按12倍來計算。
第二階段，起動和堵轉階段
電機轉子開始旋轉，電機電流開始回落。在電機曲線的中段橫坐標中我們能看到起動電流的標識。
同時，電動機的堵轉電流也出現在這里。
起動和堵轉電流Ir約等于額定電流的4-8.4倍。一般按6倍來計算。
第三階段，運行階段
運行階段電動機轉子轉速已經到達額定值，電機電流也回落到額定值。在電機曲線的最左側，也即曲線的最高處，我們看到了橫坐標上標記了額定運行電流。
電動機額定運行電流In在數值上大約等于2倍的電動機額定功率Pm。例如某電機的功率是1kW，則它的額定電流大約等于2X1=2A。
2.電動機需要何種保護？
從圖1中我們能看到，電動機需要有三種類型的保護：
第一種是過載保護
它的特點是：電流范圍從0.7倍額定值到1.2倍額定值，保護動作的時間長度與電流大小相反。電機電流越大，保護動作時間也就越短。這種電流-時間關系被稱為反時限L動作關系。
值得注意的是，電流-時間動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保護曲線是反時限的。
我們看到L參數的垂直線部分有可調電流的標記，曲線部分則有可同時調電流和時間的標記。
第二種就是堵轉保護
我們已經知道，當電動機起動時它的起動電流較大，而且需要經歷一定的時間。因此，堵轉保護的動作值和時間長度必須將電動機的起動排除掉。
在實際設定保護時，我們只需要讓保護動作的電流值大于電動機的起動電流，讓保護動作的時間長度大于電動機起動時間。由于此處的整定值是固定的，因此電流-時間的特性曲線是水平線和垂直線，又叫做定時限R動作關系。
我們從圖1中能看到R保護曲線是定時限的。我們看到R的垂直線有可調電流的標記，水平線有可調時間的標記。
第三種是短路保護
我們已經知道，電動機的起動沖擊電流很大，可達10~14倍額定值。因此，短路保護的整定值必須大于電動機的起動沖擊電流。
短路保護I參數的曲線是定時限的，而且時間不可調。它的動作時間其實就是保護裝置測量和執行短路保護的最短時間。
圖1中的I保護就是短路保護。我們看到它的垂直線有可調電流值的標記。
3.執行電動機保護的元器件和它們之間的協調關系
圖2：電動機保護的元器件及保護協調關系
圖2的左邊就是主回路中的保護元件。其中執行過載保護的是熱繼電器，執行短路保護的是斷路器，執行合分操作的是接觸器。
當發生短路時，在斷路器還未動作前，熱繼電器和接觸器必須要承受短路電流的熱沖擊。因此，斷路器的短路保護動作關系與熱繼電器和接觸器之間一定存在保護的協調配合關系，見圖2右圖中的各個曲線。
4.當玩具電機由電池供電時，我們用手捏住它的轉子，強制性地讓電機出現堵轉。由圖1可知，此時一定會出現堵轉電流。
我們來看下圖：
圖3是正常運行狀態的電機，我們看到，加載在電機兩端的電壓會略低于電池電動勢，其差值就是電池內阻r上的壓降。
當電機出現堵轉時，電流相對額定值要大得多。我們從圖4中看到，電機兩端的電壓從U急劇下降到，下降的原因是因為堵轉電流在電池內阻r上的電壓也急劇增加，致使加載到電機兩端的電壓也降低。
但是，由于這時的電流是堵轉電流，它將對電機定子繞組中產生劇烈的加熱作用，嚴重時將使得電機燒毀。
在實際工作中，例如起重機電機，當起重物體太重超過電機的載荷能力，這時電機是否會燒掉呢？
答案是否定的。起重機的電機是一種專門設計的電機，當載荷過大超過起重能力時，即使此時電機的轉速近于零，但電機定子電流卻增加不多。
起重電機在轉子回路中串接了許多電阻，使得電機電流不會因為堵轉而大增，由此保護電機。
這種特性叫做電動機機械特性的硬度。電動機負載特性越硬，帶載能力就越強，堵轉后的電流也就越大，電機也越容易燒毀；反之，電動機機械特性越軟，帶載能力就越差，但堵轉后的電流就越小，電機越不容易燒毀。
下圖是起重電機的機械特性曲線：
我們看到，轉子中電阻串的越多，它的機械特性就越軟，由此保護電機。
堵轉對電機的危害:
電機堵轉的原因很多：轉子與定子接觸被卡死、被驅動設備卡死、設備負荷太大電機無法驅動等等，都會造成堵轉。
電機堵轉后定子繞組將流過5-10倍的額定電流，使得定子快速發熱，燒毀繞組；電機應當裝設過流保護，當電機合閘啟動后較長時間不能轉動、電流不能降下來，過流保護將動作，跳開電機的電源開關。這個過流保護可以是熱繼電器，也可以是空氣開關自帶的過流保護，也可以是外裝的過流保護; 過流保護動作后，立即對電機進行檢查，確定問題后進行檢修。
解決堵轉的常規手段：首先要確定正常工作時的電流究竟是多少，這個要實際值，不是理論的。
其次你的電機是否確定不容許出現堵轉的情況。那么如果一次都不能堵轉，最簡單的辦法是在電路中加入保險絲，保險值為1.5-2倍正常電流值。最有效的方式是在負載中串入一個采樣電阻，用MCU來采集回路電流，當達到需要保護的電流值后關斷電機。
總之
1、由于負載電流是隨時變化的，“加電阻”時電阻的電壓降也是變化的，那么負載電壓就會不穩定，影響電機的功率輸出。得不償失的一招。
2、由于負載電流是比較大的，電阻上的功率消耗也比較大，會造成電能的損失，還會增加發熱量，很不實用，非常不實用。
3、防止電機堵轉燒毀，最好的辦法是采用電動機保護裝置等。
森尼瑞電氣的M20低壓電動機保護裝置為顯示控制一體，配有外置一次電流互感器，具備10倍過載，額定值范圍電流0.5級，具有堵轉、斷相、欠載、過熱、過流等多種保護功能。主要用于交流690V及以下低壓電動機綜合控制及保護，廣泛應用于化工、石油、水電、冶煉與水廠泵站等行業。
