常用双速风机保护电器选择及导线选择浅析

王 杰

(上海卓熙建筑科技有限公司, 上海 200237)

0 引 言

在建筑电气设计过程中,双速风机的使用较为普遍,但设计人员对双速风机主回路的绕组接线型式、主回路元器件和电缆等的选择,出现选择不当的情况,不仅有可能导致二次采购和延误工期,还会形成电气安全隐患。通过对该部分内容进行分析归纳,针对常用双速风机起动、保护电器和导线的选择。编制一份速查表,便于设计人员跳过复杂的设计过程,更加准确快速地绘制配电系统图。

1 常用双速风机的行业标准和绕组接线

多速三相异步电动机的行业标准有两个,YD系列和YDT系列。JB/T 7127—2010《YD系列变极多速三相异步电动机技术条件》[1]中,双速风机绕组接法为△/YY,功率在0.35～82 kW。JB/T 8681—2013《YDT系列(IP44)变极多速三相异步电动机技术条件》[2]中,双速风机绕组接法为Y/YY,或Y/Y,功率在0.17～160 kW。双速风机主回路如图1所示。

图1 双速风机主回路

常用风机接线型式为YD系列采用△/YY,YDT系列采用YY/Y,或Y/Y或(3Y+Y)/Y。当双速风机高低速功率比值在1.91～3.44之间时,电机主回路采用2个接触器,双速风机主回路图如图1(a)所示;当高低速功率比值小于1.91或者大于3.44时,电机主回路采用3个接触器,双速风机主回路图如图1(b)所示。

2 元器件及电缆选型的相关分析与计算

2.1 断路器的选择

根据《工业与民用供配电设计手册》[3],三相异步电动机的额定电流计算公式如下:

(1)

式中:Irm——电动机的额定电流;

Prm——电动机的额定功率;

Urm——电动机的额定电压;

ηr——电动机满载时的效率;

cosφ——电动机满载时的功率因数。

在计算过程中,不需注意效率和功率因数参数的选择,通常不考虑效率的影响,功率因数依据19DX101《建筑电气常用数据》[5]选择0.8～0.85。但依据JB/T 7127—2010《YD系列变极多速三相异步电动机技术条件》[6]表14所示,双速风机电机效率在56%～91%,表15所示功率因数0.46～0.93;依据JB/T 8681—2013《YDT系列(IP44)变极多速三相异步电动机技术条件》[7],双速风机电机效率在52%～93%,表15所示功率因数0.56～0.93。这样不同的电机如根据文献[6-7]选择电机效率和功率因数,计算结果也有很大差异。

根据GB 50055—2011《通用用电设备配电设计规范》[3]要求,瞬动过电流脱扣器的整定电流取电动机起动电流周期分量最大有效值的2.0～2.5倍。本文涉及的计算中起动电流取电动机额定电流的7倍,瞬动脱扣器整定电流取起动电流的2.5倍。

2.2 继电器选择

热过载继电器整定电流公式如下:

Izd=KkKix(Ied/nKh)

(2)

式中:Izd——热过载继电器整定电流;

Kk——可靠系数,动作于断电时取1.2,动作于信号时取1.05;

Ied——电动机的额定电流;

n—— 电流互感器变比;

Kh——热过载继电器返回系数,取0.85。

设计计算时应特别注意,风机高速运行用于消防应动作于信号,低速用于非消防动作于断电。

2.3 接触器的选择

根据GB 51348—2019《民用建筑电气设计标准》[8]第9.2.19条,高速用接触器(用于消防)应按二类配合选择,低速用断路器按一类配合选择。高低速回路接触器分别按主回路电流选择,三接触器主回路,按文献[2]结论,QAC3的电流为高速回路电流的一半。

2.4 电缆选择

主回路电缆按高低速运行时额定电流进行选择,对于3个接触器主电路的双速风机,应将低速运行时的额定电流和高速额定电流的一半进行比较,较大者作为电缆选择依据。电缆需满足电压降、机械强度及热稳定等相关要求,且应按消防要求进行选择,在此不做讨论。

3 双速风机保护电器选择及电缆选择速查表

依据文献[2]结论建议分别在高低速回路设置断路器或熔断器对电机进行短路、接地故障保护。设两个断路器的双速风机主回路调整如图2所示。

图2 设两个断路器的双速风机主回路调整

目前,民用建筑中常用的双速风机,已编制了双速风机电动机起动、保护电器和导线选择速查表,便于设计人员快速选型。本文通过整理分析双速风机相关规范、计算公式，以及相关研究者的研究成果，编制了常用双速风机电动机起动保护电器和导线选择的速查表如表1所示。

表1 双速风机电动机保护电器选择和导线选择速查表

4 案例分析

某小区地下车库一台排烟兼排风风机,暖通专业提资功率为24/8.5 kW,进行配电系统设计。

设计过程分析如下:

(1) 高低速功率比为2.82,经查表,可知电机主回路为二接触器型式。

(2) 经双速风机速查表,电机型号为YDT 200L-4/6,可快速确定断路器、接触器、热继电器和导线的选型,双速风机配电系统图如图3所示。

图3 双速风机配电系统图

5 结 语

双速风机在建筑领域应用非常普遍,且型号多种多样,电气设计过程中,并无设计手册或数据手册提供常用双速风机电动机起动保护电器和导线的选型表,通过整理分析双速风机相关规范、计算公式,以及相关研究者的研究成果,编制了常用双速风机电动机起动保护电器和导线选择的速查表,填补了工业与民用配电设计手册该部分内容的空缺,为设计人员提高了工作效率和设计准确度,力争将理论研究转化为生产力。