電動機接通電流峰值與起動電流的關系

實際應用中，電動機的接通電流峰值如果不是實際測量就無法獲取準確的數據，這給設計階段斷路器瞬時保護整定帶來不便，但電動機廠家會提供額定電流和起動電流參數，所以設計規范里常常以起動電流為基準，選取一定的系數再整定斷路器瞬時保護電流值。

如圖3為ABB M2BAX型電機參數 ，I為電動機額定電流，IS/IN就是起動電流與額定電流的比值，一般情況下比值范圍為4.8~8之間，對于IE3高效電機，其起動電流倍數會增加13.5%左右。

圖3 ABB M2BAX型電動機參數

GBT 214210-2016 單速三相籠型感應電動機起動性能中對接通電流峰值和起動電流之間的關系做了歸納總結：電動機接通電流時會有一個0.5周的不對稱瞬時峰值電流，為穩態值（起動電流穩態值--筆者注）的1.8倍~2.8倍，此電流的峰值與衰減時間與電動機的設計及合閘相角成函數關系。

這說明當我們已知某電動機的起動電流參數時，可估算其接通電流峰值為1.82.8倍起動電流，如果換算成接通電流有效值則約為1. 32倍起動電流。

GB50055-2011 通用用電設備配電設計規范中，用于電動機短路保護的斷路器，其瞬時過電流保護整定值應取電動機起動周期分量最大有效值的2~2.5倍，也是考慮到電動機起動電流的第一個半波的有效值通常不超過其周期分量有效值的2倍，個別可達2.3倍。

由于瞬時過電流脫扣器動作與斷路器固有分斷時間無關，例如施耐德Micrologic 1.3M 電動機保護型脫扣器（如圖4），其瞬時保護的非脫扣時間為0，即只要電動機接通電流有效值（或故障電流）達到瞬時保護整定值就會動作，最大分斷時間不會超過30毫秒，所以瞬時保護整定值應躲過電動機起動電流第一半波的有效值（即接通電流有效值-筆者注），或采用短延時保護躲過接通電流。

圖4 Micrologic1.3M 電動機保護型脫扣器特性

施耐德技術資料Complementary technical information 2019從斷路器保護的角度用圖形直觀地展示電動機接通電流峰值與斷路器瞬時保護整定值之間的關系。

如圖5所示，In為電動機額定電流；Id為電動機起動電流（有效值），一般為電動機額定電流的5.88.6倍；Id'' 為電動機接通電流峰值（峰值），為起動電流的22.5倍，這一倍數范圍與GBT 21210-2016里相近(注：GBT 21210-2016里接通電流峰值為1.8~2.8倍起動電流)；Irm為斷路器瞬時保護整定值（有效值），誤差范圍±20%。

圖5 電動機起動特性與斷路器保護特性關系圖

對于普通電動機，接通電流峰值與起動電流的比值范圍為22.1，對于高效電動機，比值范圍為2.22.5，如表1所示。

如果轉換成接通電流有效值與起動電流的比值，兩種電機取值范圍為1.414~1.76，參考GB50055-2011的整定原則，瞬時保護整定值取2倍起動電流值，可以躲過電動機起動瞬間的接通電流。

表1接通電流峰值與起動電流關系

如果我們將上述設計手冊和標準中接通電流峰值（或有效值）與起動電流有效值之間的關系歸納到表2，就可以發現斷路器瞬時保護整定值按GB50055-2011的要求取2~2.5倍起動電流時，可以躲過電動機接通電流，避免瞬時保護誤動作。

表2 相關標準中接通電流與起動電流參數對比

結語

通過前面的分析，我們可以得到以下2個結論：

1.已知電動機接通電流峰值，由于斷路器瞬時保護整定值是以電流有效值表達，所以需要將接通電流峰值轉化為接通電流有效值，再與斷路器瞬時保護整定值進行比較，以避免起動過程斷路器瞬時保護誤動作。比較保守的方式是斷路器瞬時保護下偏差的電流值大于電動機接通電流有效值，但弊端是降低短路保護靈敏度，適用于在用戶現場分析和解決斷路器瞬時保護誤動作故障。

2.已知電動機起動電流，參考GB50055-2011規范中的原則，將斷路器瞬時保護電流值整定為2~2.5倍電動機起動電流，適用于設計初期斷路器瞬時保護電流值的選擇；