从IEC标准的角度谈电动机的冲击电流

　　低压鼠笼式电动机直接起动时第一个半波的冲击电流，会影响接触器的额定接通能力和断路器磁保护或瞬时保护整定值，如果接触器选型或断路器整定不当，会导致接触器触头粘连或断路器误动。

　　很多低压电器同行和设计师，都有以下疑问：

　　1、电动机起动瞬间的“冲击电流”是峰值还是有效值？

　　2、电动机的冲击电流与起动电流有何系数关系？

　　3、低压断路器的磁脱扣电流值或瞬时保护整定值是指峰值还是有效值？

　　4、低压断路器磁脱扣电流值或瞬时保护整定值如何与电动机冲击电流匹配？

　　5、GB50055提到断路器瞬时保护整定值应取电动机电动机起动电流周期分量最大有效值的2~2.5倍，该如何理解？

　　GB/T21210-2016 单速三相笼型感应电动机起动性能，对应IEC 60034-12：2016 Rotating electrical machines –Part 12 Starting performance of single-speed three-phase cage induction motors）有这样一段话：

　　电动机接通电流时会有一个0.5周的不对称瞬时峰值电流，为（转子堵转时对称的稳态电流有效值）的1.8~2.8倍，此电流的峰值和衰减时间与电动机的设计及合闸相角呈函数关系。

　　英文好的设计师可以直接看IEC标准原文：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告诉我们一个信息：电动机起动瞬间第一个半波的冲击电流为“瞬时峰值电流”，它与电动机起动电流有效值的关系为1.8倍~2.8倍，但是很遗憾，标准并没有给出电流波形图。

　　2024年版本IEC60034-12给出的信息更明确：电动机起动瞬间的瞬时峰值电流又称冲击电流（inrush current），其峰值是电动机堵转电流稳态值的1.8~2.8倍，并且在附录A中给出电流波形。

　　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.

　　

　　附录A不但给出了电动机起动时的电流波形图，还给出了冲击电流与堵转电流的关系式，如图所示，在最极端工况下冲击电流峰值（inrush current peak）与堵转电流（有效值）的系数为2√2，即2.8。

　　

　　所以说电动机的冲击电流 inrush current，最极端工况下，其峰值是堵转电流的2√2倍，其有效值是堵转电流2倍，堵转电流等于起动电流。

　　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（对应GB/T14048.4），在附录C中清晰表达了inrush current（peak）、Inrush current（RMS）、ILRC current、Motor current在电流波形图上的关系。

　　

　　IEC60947-4-1:2023中定义了电动机冲击电流（有效值）与堵转电流（有效值）的比值为1.8，比IEC60034-12:2024中最极端工况下的系数2略小。

　　GB50055-2011 通用用电设备配电设计规范中，对于电动机回路断路器瞬时保护整定值应取电动机起动电流周期分量最大有效值的2~2.5倍。

　　条文解释是：考虑电动机起动电流第一半波的有效值通常不超过其周期分量有效值的2倍，个别可达2.3倍，所以瞬时保护整定电流应取电动机起动电流周期分量最大有效值的2~2.5倍。个人理解，2.5倍可以从GB/T14048.2的角度，考虑断路器瞬时保护整定值的误差范围为±20%，最保守情况下，考虑瞬时保护整定电流的下限值应躲过电动机冲击电流的有效值，所以2/0.8=2.5。

　　断路器磁脱扣或瞬时保护整定值，一般是以脱扣器的额定电流作为整定基准，所以磁脱扣或瞬时保护整定值是有效值。

　　

　　回到前面的疑问：

　　1、电动机起动瞬间的“冲击电流”是峰值还是有效值？

　　----从IEC 60034-12:2024和IEC60947-4-1:2023的角度，电动机的冲击电流（Inrush current），可以用峰值表达，也可以用有效值表达，峰值与有效值的关系为√2。

　　2、电动机的冲击电流与起动电流有何系数关系？

　　----IEC 60034-12:2024给出了电动机的冲击电流峰值与起动电流的比值范围为1.8~2.8，如果换算成冲击电流有效值与起动电流的比值，其范围为1.3~2，系数2是考虑最极端工况。在IEC60947-4-1:2023中，电动机冲击电流与起动电流的比值取1.8。

　　3、低压断路器的磁脱扣电流值或瞬时保护整定值是指峰值还是有效值？

　　----通常是以脱扣器的额定电流作为基准，乘以相应的倍数，所以是有效值；

　　4、低压断路器磁脱扣电流值或瞬时保护整定值如何与电动机冲击电流匹配？

　　----由于断路器的磁脱扣或瞬时保护整定值是有效值，所以要躲过电动机起动瞬间的冲击电流，建议采用冲击电流有效值作为比较的基准。

　　5、GB50055提到断路器瞬时保护整定值应取电动机电动机起动电流周期分量最大有效值的2~2.5倍，该如何理解？

　　----个人理解，系数2是按最极端工况下，电动机起动瞬间的冲击电流有效值与起动电流的比值不会超过2倍，系数2.5是考虑断路器磁脱扣或瞬时保护整定的误差范围下限为-20%，最保守情况下系数取2.5。

　　因此，断路器瞬时保护整定电流与电动机冲击电流的校验建议满足下图：