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豬場負(fù)壓風(fēng)機家用中央空調(diào)的分類淺論異步電動機的各種保護

相對于傳統(tǒng)的分散式家用空調(diào)型式而言，家用小型中央空調(diào)具有節(jié)能、舒適、容量調(diào)節(jié)方便、噪聲低、振動小、不破壞建筑外觀等突出的優(yōu)點。因此，它受到了市場的青睞和生產(chǎn)廠家的重視。國外在這方面的工作開展得較早，美國和日本早在七、八十年代即已開始大量地應(yīng)用家用小型中央空調(diào)工程。從90年代中后期開始，我國開始了在這方面的研究和開發(fā)，并已有成功的工程應(yīng)用。許多國內(nèi)知名的空調(diào)企業(yè)都逐漸認(rèn)識到這一市場的重要性，加大力度進行相關(guān)產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)。

中央空調(diào)是集中處理空調(diào)負(fù)荷的工程型式，其冷／熱量是通過一定的介質(zhì)輸送到空調(diào)房間里去的。按照家用小型中央空調(diào)的輸送介質(zhì)的不同，常見的家用小型中央空調(diào)可以分成以下三種主要型式。

1、風(fēng)管式工程

風(fēng)管式工程以空氣為輸送介質(zhì)，其原理與大型全空氣中央空調(diào)工程的原理基本相同。它利用室外主機集中產(chǎn)生冷／熱量，將從室內(nèi)引回的回風(fēng)（或回風(fēng)和新風(fēng)的混風(fēng)）進行冷卻伽熱處理后，再送人室內(nèi)消除其空調(diào)冷／熱負(fù)荷。
相對于其它的家用小型中央空調(diào)型式，風(fēng)管式工程初投資較小。如若引人新風(fēng)，其空氣品質(zhì)能得到較大的改善。但風(fēng)管式工程的空氣輸配工程所占用建筑物空間較大，一般要求住宅要有較大的層高。而且它采用統(tǒng)一送風(fēng)的方式，在沒有變風(fēng)量末端的情況下，難以滿足不同房間不同的空調(diào)負(fù)荷要求。而變風(fēng)量末端的引人將會使整個空調(diào)工程的初投資大大增加。

2、冷／熱水機組

冷／熱水機組的輸送介質(zhì)通常為水或乙二醇溶液。它通過室外主機產(chǎn)生出空調(diào)冷／熱水，由管路工程輸送至室內(nèi)的各末端裝置，在末端裝置處冷／熱水與室內(nèi)空氣進行熱量交換，產(chǎn)生出冷／熱風(fēng)，從而消除房間空調(diào)負(fù)荷。它是一種集中產(chǎn)生冷／熱量，但分散處理各房間負(fù)荷的空調(diào)工程型式。

該工程的室內(nèi)末端裝置通常為風(fēng)機盤管。目前風(fēng)機盤管一般均可以調(diào)節(jié)其風(fēng)機轉(zhuǎn)速（或通過旁通閥調(diào)節(jié)經(jīng)過盤管的水量），從而調(diào)節(jié)送人室內(nèi)的冷／熱量，因此該工程可以對每個空調(diào)房間進行單獨調(diào)節(jié)，滿足各個房間不同的空調(diào)需求，同時其節(jié)能性也較好。此外，由于冷／熱水機組的輸配工程所占空間很小，因此一般不受住宅層高的限制。但此種工程一般難以引進新風(fēng)，因此對于通常密閉的空調(diào)房間而言，其舒適性較差。

3、VRV工程

變制冷劑流量（Varied Refrigerant Volume，簡稱VRV）空調(diào)工程是一種冷劑式空調(diào)工程，它以制冷劑為輸送介質(zhì)，室外主機由室外側(cè)換熱器、壓縮機和其他制冷附件組成，末端裝置是由直接蒸發(fā)式換熱器和風(fēng)機組成的室內(nèi)機。一臺室外機通過管路能夠向若干個室內(nèi)機輸送制冷劑液體。通過控制壓縮機的制冷劑循環(huán)量和進入室內(nèi)各換熱器的制冷劑流量，可以適時地滿足室內(nèi)冷、熱負(fù)荷要求VRV工程具有節(jié)能、舒適、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)等諸多優(yōu)點，而且各房間可獨立調(diào)節(jié)，能滿足不同房間不同空調(diào)負(fù)荷的需求。但該工程控制復(fù)雜，對管材材質(zhì)、制造工藝、現(xiàn)場焊接等方面要求非常高，且其初投資比較高。

除了風(fēng)管式工程、冷／熱水機組、VRV工程這三種基本的工程型式以外，還可以互相交叉，衍生出一些新型的工程。例如，將冷／熱水機組和風(fēng)管式工程進行組合，往室內(nèi)送冷熱水處理房間空調(diào)負(fù)荷，而新風(fēng)統(tǒng)一由室外機處理后分別送人各個房間。

此外，在燃?xì)饫帽憷牡貐^(qū)，冬季由燃?xì)鉅t提供熱量的方式使用得也較多。燃?xì)鉅t可以集成在家用小型中央空調(diào)工程里，也可以單獨設(shè)置。

摘要：本文論述了異步電動機在發(fā)生過載、短路、斷相、欠電壓等故障時產(chǎn)生的后果以及它們的有效保護方法。

關(guān)鍵詞：異步電動機故障保護

電動機的故障大體分為兩部分：一部分是機械的原因。例如軸承和風(fēng)機的磨損或損壞：另一部分是電磁故障，二者互有關(guān)連。如軸承損壞，引起電動機的過載，甚至堵轉(zhuǎn)，而風(fēng)葉損壞，使電動機繞組排熱困難，溫升提高，絕緣物老化。電磁故障的原因很多，如電動機的過載、斷相、欠電壓和短路都足以使電動機受損和毀壞。過載、斷相、欠電壓運行都會使繞組內(nèi)的電流增大，發(fā)熱量增加(導(dǎo)體的發(fā)熱量是和電流的平方成正比的)，而短路造成的危害就更大。短路的原因是電動機本身的絕緣材料質(zhì)量差或電動機受潮(在農(nóng)村是經(jīng)常發(fā)生的，例如受雨淋或落水)，以致于繞組的相間擊穿，引起短路。此外，還有電動機置于有酸堿物的場所，因受腐蝕而損壞絕緣。

一、電動機的過載及其保護

電動機的過載除上述原因外，還有：

a.電動機周圍環(huán)境溫度過高，排熱條件差；

b.電動機在大的起動電流下緩慢起動；

c.電動機長期低速運行；

d.電動機頻繁起動、制動、正反轉(zhuǎn)運行及經(jīng)常反接制動。

電動機的過載由于電流增大，發(fā)熱劇增，從而使其絕緣物受到損害，縮短了其使用壽命甚至被燒毀。

從電動機的結(jié)構(gòu)來看，鼠籠型電機的定子鐵心置放繞組的槽內(nèi)必須有良好的絕緣物，繞組(銅線)表面有絕緣漆層，繞線式電動機轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組一樣，繞組與鐵心槽襯以絕緣物，三個端線所接的銅滑環(huán)，環(huán)間，環(huán)與轉(zhuǎn)軸之間也是彼此絕緣的。為了保證電動機的相間、帶電體與外殼的絕緣，通常是使用各種耐熱等級的絕緣材料的。各種絕緣都有一定的耐受工作溫度的指標(biāo)。IEC85規(guī)定A級(105℃)、E級(120℃)、B級(130℃)、F級(155℃)……。八十年代，IEC216提出了一個新的耐熱標(biāo)準(zhǔn)，稱為溫度指數(shù)TI(TemperatureIndex)以此代替IEC85。TI是按阿尼羅烏絲(Arrhenins)公式t=10a＋b/T計算的。式中：t—壽命[小時(h)]

T—絕緣材料使用的溫度(℃)

a、b—與材料有關(guān)的常數(shù)

例如：某電動機使用的絕緣材料a=－2，b=1034，使用溫度T=164℃

得t=10－2＋(1034/642)=104.30=2000h

它表示此絕緣物使用于164℃時，其使用壽命為20000小時。

如果把使用溫度提高8℃，則T=164＋8=172℃

t=10－2＋(1034/172)=104=10000h

它說明很早以來，電工技術(shù)工作者提出的絕緣材料的使用溫度每增加8℃，其使用壽命就減半是有理論和實踐依據(jù)的。

電動機的過載保護安秒(I－t)曲線(反時限)

1.電動機的過載特性

2.保護電器的保護特性

3.電動機的起動電流特性

保護器的I－t曲線在電動機過載特性之內(nèi)，但兩曲線間距不必拉得過大，以便做到既不使電動機因為過載造成溫升增大影響壽命，又充分利用電動機本身的最大耐受過載能力。根據(jù)生產(chǎn)和科學(xué)實踐，對電動機的保護特性已由IEC947—4《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備。低壓機電式接角器和電動機起動器》作出了新的規(guī)定(我國的GB14048.4等效于IEC標(biāo)準(zhǔn))，對無溫度補嘗的保護電器：

1.0In>2h不動作

1.2In≤2h動作

7.2In：2s<Tp≤10s、4s<Tp≤10s、6s<Tp≤20s、9s<Tp≤30s(也分4組，與上面的1.5In的4組相對應(yīng))。

在八十年代，我國曾有科技人員對繞組采用B級絕緣(允許工作溫度為130℃)的電動機，進行了實測(即不動作和動作的時間極限，此極限表明不會引起絕緣水平下降的電流與時間的最大值)：

以上實測值是在幾臺電動機上測試的，不夠全面，但它表明，這個標(biāo)準(zhǔn)還是比較實際的(6In是老標(biāo)準(zhǔn))舊標(biāo)準(zhǔn)把6In作為可返回特性的電流，它相當(dāng)于電動機的起動電流，經(jīng)可返回時間(在通以6In時的延時時間，后將電流返回1倍In或0.9In，此段時間內(nèi)保護電器不允許動作，這種可返回特性的規(guī)定是為了躲過電動機的起動，它的可返回時間應(yīng)大于電動機的起動時間，舊標(biāo)準(zhǔn)的可返回時間分1s、3s、8s、13s幾種)。鑒于把起動電流定在6倍和可返回時間固定在上述的4種已不能完全反映現(xiàn)實情況(例如Y型鼠籠型電動機的起動電流倍數(shù)就有5、5.5、6、6.5、6.8、7的六種)，因此我國的GB14048.4(等效采用IEC947－4)統(tǒng)一規(guī)定為7.2倍，并對不同的起動時間規(guī)定了延時時間Tp。美國NEMA(美國全國電氣制造商協(xié)會)1993年的MG－1標(biāo)準(zhǔn)對電動機的過載和失速(相當(dāng)于電動機的堵轉(zhuǎn)和剛起動——筆者注)保護作了新的規(guī)定：“輸出功率不超過500HP(馬力，相當(dāng)于368kW—筆者注)，額定電壓不超過1kV的多相電動機，在正常工作溫度初次起動，耐受1.5倍全額電流的時間應(yīng)不等于2min”，又規(guī)定：“功率輸出不超過500HP，額定電壓不超過1kV的多相電動機，在正常溫度初次起動時，應(yīng)能耐鎖定轉(zhuǎn)子電流的失速時間不少于12s”，從以上標(biāo)準(zhǔn)和對我國絕大多數(shù)的電動機的起動時間的統(tǒng)計來看，選1.5In為2min，7.2In為2s<Tp≤10s是適合的。當(dāng)然，如果失速或起動時間超過10s也可取其他的Tp值。怎樣進行電動機的過載保護?現(xiàn)在對電動機的過載保護采用最多的是熱繼電器，也有相當(dāng)數(shù)量采用有復(fù)式脫扣器(熱動和電磁脫扣器，后者用于短路保護)的斷路器。對于重載起動的電動機(起動時間為一般電動機的數(shù)倍)，如果使用一般的熱繼電器，常常會在起動過程中發(fā)生誤動作(跳閘)，使電動機無法起動。因此需要選用帶速飽和電流互感器或限流電阻的熱繼電器，這種型式是通過速飽和電流互感器或限流電阻使起動電流成比例地縮小，就可以大大延長電動機的起動時間，保證正常起動，還有采取起動時將熱繼電器短接，起動完畢再將熱繼電器投入運行——完全短路法。此外，對帶速飽和互感器的熱繼電器，起動時將互感器二次繞組短接，起動完畢后再使之投入等方法，來滿足重載起動電動機的需要。

二、電動機的短路保護(電動機保護電器瞬時動作電流整定值)電動機在短路情況下的保護，通常選用斷路器，有的地方也使用熔斷器。一些文獻(xiàn)提到，斷路器的瞬時動作電流整定值應(yīng)能躲過電動機的全起動電流。Isct—斷路器瞬時動作電流整定值A(chǔ)；k—可靠系數(shù)，它考慮了電動機起動電流的誤差和斷路器瞬動電流的誤差，k一般取1.2；I’’st—全起動電流值，也稱尖峰電流A。所謂全起動電流，是包括周期分量和非周期分量兩部分。非周期分量的衰減時間約為30ms左右，而一般的非選擇性斷路器的全分?jǐn)鄷r間在20ms之內(nèi)，因此必須把非周期分量考慮進去。I’st為1.7～2倍的電動機起動電流I’st。在諸多文獻(xiàn)中，如《建筑電氣設(shè)計手冊》規(guī)定Isct≥(1.7～2)Ist，而《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》規(guī)定Isct=1.7Ist，有的手冊則規(guī)定Icst為2～2.5倍的電動機起動電流。低壓電器標(biāo)準(zhǔn)，如JB1284《低壓斷路器》的編制說明中認(rèn)為，根據(jù)實驗和統(tǒng)計，保護鼠籠型電動機的斷路器，其瞬動電流是整定在8～15倍電動機的額定電流的，而繞線式電動機應(yīng)整定在3～6倍電動機額定電流。8～15倍鼠籠型電動機額定電流是一個范圍，具體的數(shù)值還需要考慮電動機的型號、容量、起動條件等等因素。以下，我們分析一下，鼠籠型電動機起動時的全起動電流(類峰電流)。

1.起動電流的低功率因數(shù)，過渡過程的非周期分量的存在。在這種情況下，周期分量的幅值盡管穩(wěn)定，但受非周期分量的影響，故有尖峰電流流過(功率因數(shù)低，表示電感L大，時間常數(shù)T=L/R大，非周期分量Imsin(Ψ—)e－t/T值大，非周

期分量的衰減慢)。當(dāng)起動電流的COS=0.3時，尖峰電流為起動電流(有效值)的2倍左右；

2.殘余電壓的影響而產(chǎn)生的瞬間再合閘的尖峰電流。電動機切斷電源后再接通時，當(dāng)切斷電源而電動機尚未停下，就帶有殘余電壓。這種殘余電壓不僅是由于有剩磁而產(chǎn)生，而且還由于次級線圈(轉(zhuǎn)子)有殘余電流而形成，所存在的殘余電壓與再合閘時的電源電壓在某一相位時的疊加，就會產(chǎn)生尖峰電流。其大小與電動機完全停止后再起動相比，要大(殘余電壓＋電源電壓)比電源電壓倍，這種尖峰電流雖然僅出現(xiàn)1－2周波，但足以使斷路器的瞬時脫扣器動作。因為1、2兩個原因，可出現(xiàn)下列情況：

(1)電動機直接起動

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豬場負(fù)壓風(fēng)機
屋頂負(fù)壓風(fēng)機
水簾生產(chǎn)廠家

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