常用雙速風(fēng)機(jī)保護(hù)電器選擇及導(dǎo)線選擇淺析

王 杰

(上海卓熙建筑科技有限公司, 上海 200237)

0 引 言

在建筑電氣設(shè)計(jì)過程中,雙速風(fēng)機(jī)的使用較為普遍,但設(shè)計(jì)人員對(duì)雙速風(fēng)機(jī)主回路的繞組接線型式、主回路元器件和電纜等的選擇,出現(xiàn)選擇不當(dāng)?shù)那闆r,不僅有可能導(dǎo)致二次采購和延誤工期,還會(huì)形成電氣安全隱患。通過對(duì)該部分內(nèi)容進(jìn)行分析歸納,針對(duì)常用雙速風(fēng)機(jī)起動(dòng)、保護(hù)電器和導(dǎo)線的選擇。編制一份速查表,便于設(shè)計(jì)人員跳過復(fù)雜的設(shè)計(jì)過程,更加準(zhǔn)確快速地繪制配電系統(tǒng)圖。

1 常用雙速風(fēng)機(jī)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和繞組接線

多速三相異步電動(dòng)機(jī)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè),YD系列和YDT系列。JB/T 7127—2010《YD系列變極多速三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件》[1]中,雙速風(fēng)機(jī)繞組接法為△/YY,功率在0.35～82 kW。JB/T 8681—2013《YDT系列(IP44)變極多速三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件》[2]中,雙速風(fēng)機(jī)繞組接法為Y/YY,或Y/Y,功率在0.17～160 kW。雙速風(fēng)機(jī)主回路如圖1所示。

圖1 雙速風(fēng)機(jī)主回路

常用風(fēng)機(jī)接線型式為YD系列采用△/YY,YDT系列采用YY/Y,或Y/Y或(3Y+Y)/Y。當(dāng)雙速風(fēng)機(jī)高低速功率比值在1.91～3.44之間時(shí),電機(jī)主回路采用2個(gè)接觸器,雙速風(fēng)機(jī)主回路圖如圖1(a)所示;當(dāng)高低速功率比值小于1.91或者大于3.44時(shí),電機(jī)主回路采用3個(gè)接觸器,雙速風(fēng)機(jī)主回路圖如圖1(b)所示。

2 元器件及電纜選型的相關(guān)分析與計(jì)算

2.1 斷路器的選擇

根據(jù)《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊》[3],三相異步電動(dòng)機(jī)的額定電流計(jì)算公式如下:

(1)

式中:Irm——電動(dòng)機(jī)的額定電流;

Prm——電動(dòng)機(jī)的額定功率;

Urm——電動(dòng)機(jī)的額定電壓;

ηr——電動(dòng)機(jī)滿載時(shí)的效率;

cosφ——電動(dòng)機(jī)滿載時(shí)的功率因數(shù)。

在計(jì)算過程中,不需注意效率和功率因數(shù)參數(shù)的選擇,通常不考慮效率的影響,功率因數(shù)依據(jù)19DX101《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》[5]選擇0.8～0.85。但依據(jù)JB/T 7127—2010《YD系列變極多速三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件》[6]表14所示,雙速風(fēng)機(jī)電機(jī)效率在56%～91%,表15所示功率因數(shù)0.46～0.93;依據(jù)JB/T 8681—2013《YDT系列(IP44)變極多速三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件》[7],雙速風(fēng)機(jī)電機(jī)效率在52%～93%,表15所示功率因數(shù)0.56～0.93。這樣不同的電機(jī)如根據(jù)文獻(xiàn)[6-7]選擇電機(jī)效率和功率因數(shù),計(jì)算結(jié)果也有很大差異。

根據(jù)GB 50055—2011《通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]要求,瞬動(dòng)過電流脫扣器的整定電流取電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流周期分量最大有效值的2.0～2.5倍。本文涉及的計(jì)算中起動(dòng)電流取電動(dòng)機(jī)額定電流的7倍,瞬動(dòng)脫扣器整定電流取起動(dòng)電流的2.5倍。

2.2 繼電器選擇

熱過載繼電器整定電流公式如下:

Izd=KkKix(Ied/nKh)

(2)

式中:Izd——熱過載繼電器整定電流;

Kk——可靠系數(shù),動(dòng)作于斷電時(shí)取1.2,動(dòng)作于信號(hào)時(shí)取1.05;

Ied——電動(dòng)機(jī)的額定電流;

n—— 電流互感器變比;

Kh——熱過載繼電器返回系數(shù),取0.85。

設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)應(yīng)特別注意,風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行用于消防應(yīng)動(dòng)作于信號(hào),低速用于非消防動(dòng)作于斷電。

2.3 接觸器的選擇

根據(jù)GB 51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[8]第9.2.19條,高速用接觸器(用于消防)應(yīng)按二類配合選擇,低速用斷路器按一類配合選擇。高低速回路接觸器分別按主回路電流選擇,三接觸器主回路,按文獻(xiàn)[2]結(jié)論,QAC3的電流為高速回路電流的一半。

2.4 電纜選擇

主回路電纜按高低速運(yùn)行時(shí)額定電流進(jìn)行選擇,對(duì)于3個(gè)接觸器主電路的雙速風(fēng)機(jī),應(yīng)將低速運(yùn)行時(shí)的額定電流和高速額定電流的一半進(jìn)行比較,較大者作為電纜選擇依據(jù)。電纜需滿足電壓降、機(jī)械強(qiáng)度及熱穩(wěn)定等相關(guān)要求,且應(yīng)按消防要求進(jìn)行選擇,在此不做討論。

3 雙速風(fēng)機(jī)保護(hù)電器選擇及電纜選擇速查表

依據(jù)文獻(xiàn)[2]結(jié)論建議分別在高低速回路設(shè)置斷路器或熔斷器對(duì)電機(jī)進(jìn)行短路、接地故障保護(hù)。設(shè)兩個(gè)斷路器的雙速風(fēng)機(jī)主回路調(diào)整如圖2所示。

圖2 設(shè)兩個(gè)斷路器的雙速風(fēng)機(jī)主回路調(diào)整

目前,民用建筑中常用的雙速風(fēng)機(jī),已編制了雙速風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、保護(hù)電器和導(dǎo)線選擇速查表,便于設(shè)計(jì)人員快速選型。本文通過整理分析雙速風(fēng)機(jī)相關(guān)規(guī)范、計(jì)算公式，以及相關(guān)研究者的研究成果，編制了常用雙速風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)保護(hù)電器和導(dǎo)線選擇的速查表如表1所示。

表1 雙速風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)保護(hù)電器選擇和導(dǎo)線選擇速查表

4 案例分析

某小區(qū)地下車庫一臺(tái)排煙兼排風(fēng)風(fēng)機(jī),暖通專業(yè)提資功率為24/8.5 kW,進(jìn)行配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)過程分析如下:

(1) 高低速功率比為2.82,經(jīng)查表,可知電機(jī)主回路為二接觸器型式。

(2) 經(jīng)雙速風(fēng)機(jī)速查表,電機(jī)型號(hào)為YDT 200L-4/6,可快速確定斷路器、接觸器、熱繼電器和導(dǎo)線的選型,雙速風(fēng)機(jī)配電系統(tǒng)圖如圖3所示。

圖3 雙速風(fēng)機(jī)配電系統(tǒng)圖

5 結(jié) 語

雙速風(fēng)機(jī)在建筑領(lǐng)域應(yīng)用非常普遍,且型號(hào)多種多樣,電氣設(shè)計(jì)過程中,并無設(shè)計(jì)手冊或數(shù)據(jù)手冊提供常用雙速風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)保護(hù)電器和導(dǎo)線的選型表,通過整理分析雙速風(fēng)機(jī)相關(guān)規(guī)范、計(jì)算公式,以及相關(guān)研究者的研究成果,編制了常用雙速風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)保護(hù)電器和導(dǎo)線選擇的速查表,填補(bǔ)了工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊該部分內(nèi)容的空缺,為設(shè)計(jì)人員提高了工作效率和設(shè)計(jì)準(zhǔn)確度,力爭將理論研究轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。