阅读约 8 分钟
冷却回路中的泵这周已经停了三次。每次都是电动机保护断路器跳闸。第三次时,有人把整定旋钮往右又拧了一点。之后就太平了——直到几个月后绕组烧毁。
这是典型场景。整定错误的电动机保护断路器,要么起不到保护作用,要么频繁跳闸。两者都浪费时间和金钱。其实在大多数情况下,正确的数值很快就能找到:它就在电机铭牌上。
本文一步步说明如何进行电动机保护断路器整定、有哪些特殊情况,以及在整定正确的情况下仍反复跳闸时该怎么办。
事先须知
电动机保护断路器的整定、检查和更换属于电气设备作业,只能由合格电工或在其指导下进行。依据为德国法定事故保险规程第3号(DGUV Vorschrift 3)和电气设备运行标准(DIN VDE 0105-100)。断路器制造商和电机制造商数据手册中的规定,始终优先于本文的一般性说明。
电动机保护断路器如何工作
电动机保护断路器在一台设备中集成了两种保护功能:
- 过载保护: 热延时脱扣器(传统上为双金属片,新型设备中为电子式)模拟电机的发热情况。较长时间电流过大时,它就会断开。这个脱扣器可调——就是正面的整定旋钮。
- 短路保护: 电磁脱扣器对极大电流无延时响应。大多数设备的动作值是固定的,为整定上限值的若干倍。确切数值见数据手册。
许多设备还能识别断相,并会提前跳闸,因为电机在两相运行时会迅速过热。此外,电动机保护断路器还充当该出线回路的主开关:可手动合分,并能显示跳闸状态。
相关产品标准为断路器的EN 60947-2,以及电动机起动器和过载保护的EN 60947-4-1。
基本原则:整定值等于电机额定电流
通常情况下,电动机保护断路器应整定为电机的额定电流。该数值标在铭牌上,适用于电机实际运行时的电压和接法。
所选的电动机保护断路器应使该电流落在其整定范围内,最好靠近中间,而不是在最边缘。例如,整定范围为9–12.5 A的设备,很适合11 A的电机。
分步操作:找到正确的整定值
第1步:断电并锁定
断开该出线回路,防止重新合闸,并验明无电压。许多设备的整定旋钮虽然在运行中也能调节,但接线和端子的检查却不行。
第2步:读取电机铭牌
铭牌上通常有两个电压和两个电流,例如:
400/690 V Δ/Y – 14.5/8.4 A – 7.5 kW – 50 Hz
含义是:在400 V下,电机为三角形接法(Δ),电流为14.5 A。在690 V下,电机为星形接法(Y),电流为8.4 A。对于标注230/400 V Δ/Y的电机,在常见的400 V电网上采用星形接法,因此适用较小的电流。
第3步:检查接线盒中的接法
检查接线盒中连接片的位置。三片竖向连接表示三角形接法,一片横跨三个端子表示星形接法。只有这样,才能确定铭牌上的哪个电流适用。
第4步:把整定旋钮调到额定电流
设定第2步中的数值,本例为14.5 A。如果数值介于两个刻度之间,尽量准确地调到中间。不要随意向上取整。
第5步:检查功能
许多设备设有脱扣测试装置,例如按钮或供螺丝刀插入的槽口。用它检查断路器能否机械脱扣并重新合闸。
第6步:测量运行电流
合闸后,用钳形电流表测量三相电流。在正常负载下,电流应低于额定电流,且三相基本一致。各相之间差异明显,说明电网、端子或绕组存在问题。
第7步:记录整定值
把整定值记在电路图上,或贴在设备上的标签上。这样,下一位同事一眼就能看出是否有人事后调过。
你应了解的特殊情况
星三角起动
关键在于过载保护装在哪里。如果电动机保护断路器装在星三角组合之前的进线上,流过它的是全部线电流:整定值为额定电流。如果热过载继电器装在主接触器之后的相绕组回路中,流过的只是相电流:此时整定值为额定电流的0.58倍,即额定电流除以√3。
虚构计算示例:电机三角形接法电流14.5 A。热过载继电器装在相绕组回路中:14.5 A × 0.58 ≈ 8.4 A。
变频器驱动的电机
装在变频器前的电动机保护断路器保护的是进线和变频器,但不能可靠地保护电机。电网侧电流并不等于电机电流。此时,电机保护由变频器本身承担,通过其限流功能、电机热模型或绕组中的PTC热敏电阻实现。请遵守变频器制造商的规定。
重载起动
大惯量风机、离心机或磨机需要较长时间才能达到转速。CLASS 10脱扣等级的电动机保护断路器可能会在此过程中跳闸,尽管电机本身没有问题。EN 60947-4-1规定的脱扣等级,表示在冷态下、7.2倍整定电流时保护装置最迟在多长时间内脱扣:
| 脱扣等级 | 7.2倍整定电流时的脱扣时间 | 典型应用 |
|---|---|---|
| CLASS 10A | 2至10 s | 轻载起动 |
| CLASS 10 | 4至10 s | 正常起动,最常见 |
| CLASS 20 | 6至20 s | 重载起动 |
| CLASS 30 | 9至30 s | 超重载起动 |
此时的解决办法是选用脱扣等级合适的设备,而不是调高电流。但也要确认电机本身是否适合长时间起动。
单相电机和直流
三极电动机保护断路器通常也能保护单相负载。为此,需按制造商规定将三条电流通路串联,以免断相保护动作。设备是否允许这样使用以及是否适用于直流,见数据手册。
反复跳闸怎么办?
整定正确的电动机保护断路器反复跳闸,说明它恰恰在履行职责:它在报告问题。请查找原因,而不是调高数值:
- 机械过载: 轴承转动不灵、泵堵转、过滤器堵塞、皮带张得过紧
- 断相或三相不平衡: 端子松动、熔断器损坏、接触器触点烧蚀
- 环境温度过高: 电控柜过热、风扇损坏、设备安装过密
- 起动过于频繁: 每次起动都会使电机和双金属片发热。短时间内多次起动会导致跳闸。
- 绕组损坏: 匝间短路会使电流增大。在电机接线拆开的状态下进行绝缘测量,即可查明。
- 设备老化: 电动机保护断路器也会损耗。经历多次短路脱扣后异常提前跳闸的设备,应予更换。
顺便一提,逐渐发展的轴承损坏是电流上升的一个常被低估的原因。详见文章 轴承损坏的7个征兆.
整定时的常见错误
- 跳闸后调高数值: 之后电机就失去了保护。过载会烧毁绕组,而断路器不会动作。
- 读错铭牌上的数值: 对于Δ/Y电机,读成了另一种接法的电流。
- 用样本数据代替铭牌数据: 功率相同的电机,因制造商、极数和能效等级不同,电流也不同。
- 设备调到范围尽头: 整定在上限位置的电动机保护断路器,通常是选小了。
- 没有文档: 事后没人知道哪个数值才是对的。
更换时应提供哪些信息
如需更换电动机保护断路器,以下信息可确保选到合适的设备:
- 旧设备的制造商和完整订货号
- 整定范围,例如10–16 A
- 短路分断能力(如有标注)
- 脱扣等级(如非CLASS 10)
- 附件:辅助触点、报警触点、欠压或分励脱扣器、柜门旋转操作手柄
- 规格尺寸、安装方式、接线方式
- 电机铭牌数据:功率、电压、电流、接法
许多出线回路由电动机保护断路器和接触器组成。接触器与继电器有何不同、需要注意什么,请参阅我们的文章 接触器和继电器的区别.
我们如何为你提供支持
老旧开关设备中,常装有制造商已不再供应的系列电动机保护断路器。这时,关键是找到整定范围相同、规格尺寸匹配且附件兼容的设备。KTB Europe是一家来自汉堡的家族企业,自1976年起在全球采购各品牌备件。请把订货号、铭牌照片或描述发给我们。如原装件已停产,我们会寻找技术上匹配的替代方案。
更多信息请见我们的 MRO采购 和 停产零部件的页面。如需询价,请访问 联系页面.
结语
正确整定电动机保护断路器并不难:从铭牌读取额定电流、检查接法、设定数值、运行中复测并记录。星三角起动、变频器或重载起动等特殊情况需要多加注意。如果断路器反复跳闸,那是在提示存在问题——而不是调高数值的理由。
常见问题
电动机保护断路器应整定为多少?
通常整定为电机铭牌上的额定电流,且应对应电机实际运行时的电压和接法。对于400/690 V Δ/Y的电机接在400 V电网上,适用三角形接法的电流。星三角起动时热过载继电器装在相绕组回路中等特殊情况,另有规则。
电动机保护断路器可以整定得比额定电流高吗?
不可以,不应这样做。数值调高后虽然跳闸次数减少,但电机在过载时就不再受保护。频繁跳闸说明存在原因,例如机械过载、断相或环境温度过高。
星三角起动时过载保护如何整定?
如果电动机保护断路器装在星三角组合之前的进线上,就整定为全额定电流。如果热过载继电器装在主接触器之后的相绕组回路中,则整定为额定电流的0.58倍。以设备电路图为准。
变频器驱动的电机需要电动机保护断路器吗?
装在变频器前的电动机保护断路器保护进线和变频器,但不能可靠地保护电机。电机保护通常由变频器本身承担,通过限流、电机热模型或绕组中的PTC热敏电阻实现。须遵守变频器制造商的规定。
电动机保护断路器上的CLASS 10是什么意思?
EN 60947-4-1规定的脱扣等级,表示在冷态下、7.2倍整定电流时过载保护的脱扣速度。CLASS 10的脱扣时间为4至10秒。重载起动可选用CLASS 20或CLASS 30的设备。