從IEC標(biāo)準(zhǔn)的角度談電動(dòng)機(jī)的沖擊電流

低壓鼠籠式電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)第一個(gè)半波的沖擊電流，會(huì)影響接觸器的額定接通能力和斷路器磁保護(hù)或瞬時(shí)保護(hù)整定值，如果接觸器選型或斷路器整定不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致接觸器觸頭粘連或斷路器誤動(dòng)。

很多低壓電器同行和設(shè)計(jì)師，都有以下疑問：

1、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間的“沖擊電流”是峰值還是有效值？

2、電動(dòng)機(jī)的沖擊電流與起動(dòng)電流有何系數(shù)關(guān)系？

3、低壓斷路器的磁脫扣電流值或瞬時(shí)保護(hù)整定值是指峰值還是有效值？

4、低壓斷路器磁脫扣電流值或瞬時(shí)保護(hù)整定值如何與電動(dòng)機(jī)沖擊電流匹配？

5、GB50055提到斷路器瞬時(shí)保護(hù)整定值應(yīng)取電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流周期分量最大有效值的2~2.5倍，該如何理解？

GB/T21210-2016 單速三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能，對(duì)應(yīng)IEC 60034-12：2016 Rotating electrical machines –Part 12 Starting performance of single-speed three-phase cage induction motors）有這樣一段話：

電動(dòng)機(jī)接通電流時(shí)會(huì)有一個(gè)0.5周的不對(duì)稱瞬時(shí)峰值電流，為（轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)稱的穩(wěn)態(tài)電流有效值）的1.8~2.8倍，此電流的峰值和衰減時(shí)間與電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)及合閘相角呈函數(shù)關(guān)系。

英文好的設(shè)計(jì)師可以直接看IEC標(biāo)準(zhǔn)原文：At motor switch on there will be a one-halfcycle asymmetrical instantaneous peak current which may range factor 1，8 to 2，8times the steady state locked rotor value. The current peak and decay time area function of the motor design and switching angle.

2016年版本的GB/T21210和IEC60034-12告訴我們一個(gè)信息：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間第一個(gè)半波的沖擊電流為“瞬時(shí)峰值電流”，它與電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流有效值的關(guān)系為1.8倍~2.8倍，但是很遺憾，標(biāo)準(zhǔn)并沒有給出電流波形圖。

2024年版本IEC60034-12給出的信息更明確：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間的瞬時(shí)峰值電流又稱沖擊電流（inrush current），其峰值是電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)電流穩(wěn)態(tài)值的1.8~2.8倍，并且在附錄A中給出電流波形。

The values tabled for locked rotor apparent power are based on RMS symmetrical steady state locked rotorcurrents. The start of the motor leads to transient asymmetrical currents in the whole supply， so called inrushcurrents， the peak value of which can range from 1，8 to 2，8 times the steady state locked rotor value. The currentpeak and decay time are a function of the motor design and switching angle. Similar effects can occur during theswitchover from star to delta operation. A more detailed description is provided in Annex A.

附錄A不但給出了電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的電流波形圖，還給出了沖擊電流與堵轉(zhuǎn)電流的關(guān)系式，如圖所示，在最極端工況下沖擊電流峰值（inrush current peak）與堵轉(zhuǎn)電流（有效值）的系數(shù)為2√2，即2.8。

所以說電動(dòng)機(jī)的沖擊電流 inrush current，最極端工況下，其峰值是堵轉(zhuǎn)電流的2√2倍，其有效值是堵轉(zhuǎn)電流2倍，堵轉(zhuǎn)電流等于起動(dòng)電流。

2023年版本的IEC60947-4-1 Low-voltage switchgear and controlgear - Part 4-1： Contactors and motor-starters - Electromechanical contactors and motor-starters（對(duì)應(yīng)GB/T14048.4），在附錄C中清晰表達(dá)了inrush current（peak）、Inrush current（RMS）、ILRC current、Motor current在電流波形圖上的關(guān)系。

IEC60947-4-1:2023中定義了電動(dòng)機(jī)沖擊電流（有效值）與堵轉(zhuǎn)電流（有效值）的比值為1.8，比IEC60034-12:2024中最極端工況下的系數(shù)2略小。

GB50055-2011 通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范中，對(duì)于電動(dòng)機(jī)回路斷路器瞬時(shí)保護(hù)整定值應(yīng)取電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流周期分量最大有效值的2~2.5倍。

條文解釋是：考慮電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流第一半波的有效值通常不超過其周期分量有效值的2倍，個(gè)別可達(dá)2.3倍，所以瞬時(shí)保護(hù)整定電流應(yīng)取電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流周期分量最大有效值的2~2.5倍。個(gè)人理解，2.5倍可以從GB/T14048.2的角度，考慮斷路器瞬時(shí)保護(hù)整定值的誤差范圍為±20%，最保守情況下，考慮瞬時(shí)保護(hù)整定電流的下限值應(yīng)躲過電動(dòng)機(jī)沖擊電流的有效值，所以2/0.8=2.5。

斷路器磁脫扣或瞬時(shí)保護(hù)整定值，一般是以脫扣器的額定電流作為整定基準(zhǔn)，所以磁脫扣或瞬時(shí)保護(hù)整定值是有效值。

回到前面的疑問：

1、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間的“沖擊電流”是峰值還是有效值？

----從IEC 60034-12:2024和IEC60947-4-1:2023的角度，電動(dòng)機(jī)的沖擊電流（Inrush current），可以用峰值表達(dá)，也可以用有效值表達(dá)，峰值與有效值的關(guān)系為√2。

2、電動(dòng)機(jī)的沖擊電流與起動(dòng)電流有何系數(shù)關(guān)系？

----IEC 60034-12:2024給出了電動(dòng)機(jī)的沖擊電流峰值與起動(dòng)電流的比值范圍為1.8~2.8，如果換算成沖擊電流有效值與起動(dòng)電流的比值，其范圍為1.3~2，系數(shù)2是考慮最極端工況。在IEC60947-4-1:2023中，電動(dòng)機(jī)沖擊電流與起動(dòng)電流的比值取1.8。

3、低壓斷路器的磁脫扣電流值或瞬時(shí)保護(hù)整定值是指峰值還是有效值？

----通常是以脫扣器的額定電流作為基準(zhǔn)，乘以相應(yīng)的倍數(shù)，所以是有效值；

4、低壓斷路器磁脫扣電流值或瞬時(shí)保護(hù)整定值如何與電動(dòng)機(jī)沖擊電流匹配？

----由于斷路器的磁脫扣或瞬時(shí)保護(hù)整定值是有效值，所以要躲過電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間的沖擊電流，建議采用沖擊電流有效值作為比較的基準(zhǔn)。

5、GB50055提到斷路器瞬時(shí)保護(hù)整定值應(yīng)取電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流周期分量最大有效值的2~2.5倍，該如何理解？

----個(gè)人理解，系數(shù)2是按最極端工況下，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間的沖擊電流有效值與起動(dòng)電流的比值不會(huì)超過2倍，系數(shù)2.5是考慮斷路器磁脫扣或瞬時(shí)保護(hù)整定的誤差范圍下限為-20%，最保守情況下系數(shù)取2.5。

因此，斷路器瞬時(shí)保護(hù)整定電流與電動(dòng)機(jī)沖擊電流的校驗(yàn)建議滿足下圖：