了解电机启动(涌流)电流和NEC第430.52条

由:斯坦特克尔| 2019年3月05日

涌流，也被称为“锁定转子电流”，是在电机通电(接通)后的最初几分钟内，电机及其导体内部经历的过大电流流。这种电流有时被称为“锁定转子电流”，因为在启动时启动非旋转的、断电的电机轴所需的电流与电机过载到卡住时所经历的极端电流非常相似。在这两种情况下，当电机试图克服一个空闲的电机轴时，需要这样的电流引出。

保护电机及其电路的过电流装置必须能够承受这一简短，但极端电流尖峰，同时仍然提供适当的保护，防止短接地故障和电机过载条件。

这可能是一条微妙的界线。

电机涌流是过载的必要条件

那么，什么是电机涌流?当交流电机第一次通电时，电机的供电电路产生过多的电流，远远超过电机铭牌上规定的电流水平。当从静态(空闲)位置启动电机时，经常会遇到高阻力，需要过大的电流来启动电机轴的旋转。

通常，在电机启动时经历的电流流的初始半周期内(注:在60hz电气系统中，半周期相当于1/120秒持续时间)，涌流达到的水平是电机正常运行速度下所经历的正常电流水平的20倍。在最初的电流涌入之后，电机开始旋转。在这一点上，初始启动电流减弱，减少到相当于电机正常运行电流的4 - 8倍的水平。这种减少的，但仍然很大程度上夸张的电流，只维持了很短的时间，因为电机很快达到全速运行，然后电流下降到正常的操作水平。

涌流与电机元件

当考虑涌流时，它有助于理解当我们第一次给交流感应电机通电时，它内部发生了什么。我们知道定子绕组在通电时立即通电。交流电(AC)提供给这个绕组，产生一个交变磁场，然后感应该磁场进入转子。

定子绕组(电机内固定铜线绕组组)和转子绕组(转轴绕组)之间的磁场差异是导致启动时经历初始涌流的最大因素．一旦转子开始旋转，然后赶上定子的磁场，两个磁场之间的差异减小，励磁涌流按比例下降。

当然，我们知道标准的交流感应电机总是经历一些滑程度;两个磁场永远不会完全同步，因为转子总是在一定程度上滞后于定子绕组磁场。此电机“卡瓦”被指定为滑移率，从电机轴传递的最终扭矩是感应到电机轴的磁力减去滑动的结果。

电机电路的保护

当涉及到安装电机控制系统时，国家电气法规要求几个级别的保护。这种保护对于电机的馈线电路是必要的，短路和接地故障保护)，电机的分支电路(短路和接地故障保护)以及电机过载保护，其中电流流到电机是在提供该电机组件的电路的每一个单独的相位测量。

了解电机启动电流(冲流电流)的潜力，除了电机铭牌电压额定值、马力(hp)额定值和满载放大器(FLA)额定值外，结合NEC，为我们提供了适当调整电机过流/过载保护大小所需的信息。

虽然我们想要OCPD(过电流保护装置)，不管是断路器还是保险丝，为了最大限度地防止短路和过载，我们还需要这些保护装置来忽略，在很短的时间内，电机启动时不可避免的涌流。

反向时间断路器和延时熔断器，可在NEC 430.52中找到的许可下使用，使这种短距接地保护，加上对过载视而不见可能的．逆时间断路器和延时熔断器的设计都是为了在经过电机初始启动所需的几百分之一秒内忍受这些巨大的涌流。逆时断路器通过利用一种称为“脱扣曲线”的属性实现这一目的，它本质上允许极端的、夸张的电流在断路器上停留长达半秒或更长时间，同时在检测到完全短接地电流流时仍然执行瞬时脱扣断路器触点。

保险丝或断路器容量的增加，从225%一直到电路额定值的400%，如表430.52所示，对抵抗上述涌流的作用很小。然而这允许增加过流设备(断路器或熔断器)的尺寸，在初始涌流之后的几秒钟内，确实维持电路，因为电流正在下降，并逐渐减小到正常工作电流。

在这两种类型的过流设备中发现的内置延迟特性，加上这些相同设备允许的尺寸的增加(T430.52中允许)，使得电机分支电路能够忍受电机启动时经历的极端突发电流的瞬时轰击。

以下指南将帮助您做出正确的选择CB保护。

对于使用逆时间断路器的标准短路保护，我们使用以下方法:

1. 使用表430.247至430.250来确定电机的FLC。(注意我们不使用电机铭牌信息)。
2. 从表430.52中，我们找到了标准短路保护的正确最大设定值
3. 我们将电机的FLC乘以表430.52中的值
4. 我们将最接近的标准评级四舍五入，见表240.6(A)。

根据代码第430.52(C)(1)(C)节，我们在表430.52中找到了反时间断路器大小授予权限的例外情况。我们读到:如果由T430.52确定的断路器额定值不足以满足电机所经历的启动电流(涌流)，则允许电工进一步增加断路器尺寸，对于负载达到400%的负载，最大可增加400%不超过100安培。对于负载，最高可达300%更大的超过100安培。

用来代替断路器的熔断器

对于选择熔断器作为过流装置而不是反时断路器的问题，我们仍然使用表430.52作为初始尺寸，但对于超出表的熔断器的放大尺寸，还有其他更严格的规则，以克服涌流。这些附加规则和限制见法典第430.52(C)(1)条。