雙速風(fēng)機變速控制的注意要點及一種簡便的設(shè)計方法

周興悅, 李東晉

(浙江綠城建筑設(shè)計有限公司重慶分公司, 重慶 401121)

0 引 言

電機配電設(shè)計過程中,電氣設(shè)計人員發(fā)現(xiàn)不同類型的雙速電機的主接線回路十分相似,但是其工作原理存在差異,因此針對不同類型的雙速風(fēng)機,定子主接線回路在電纜、元器件型號選擇方面不相同,這點容易被電氣設(shè)計人員忽略。

國標(biāo)圖集16D303-2《常用風(fēng)機控制電路圖》[1](簡稱《圖集》)給出了典型的風(fēng)機控制原理圖,但是在工程設(shè)計領(lǐng)域,暖通專業(yè)給電氣提資時,往往只提供功率數(shù)值,無法確定電機的接線形式和雙速風(fēng)機的控制電路圖。文獻[2]對各種類型雙速風(fēng)機的外部接線原理進行了系統(tǒng)整理,但是其對風(fēng)機配電設(shè)計以風(fēng)機類型已知為前提;文獻[3]提供了一種識別雙速風(fēng)機接線方式的方法,但是仍要根據(jù)暖通提資的功率查出風(fēng)機的具體型號、主接線圖、控制原理圖,才能進行配電設(shè)計,過程繁瑣。

本文介紹了風(fēng)機配電要點,可以直接根據(jù)暖通提供的功率進行電纜及元器件選型,省略中間查詢雙速風(fēng)機的具體型號、定子主接線圖以及控制原理圖的步驟。

1 雙速風(fēng)機的工作原理

1.1 雙速風(fēng)機分類

雙速電機主要分為YD系列及YDT系列,YD系列電機執(zhí)行JB/T 7127—2010《YD系列(IP44)變極多速三相異步電動機技術(shù)條件》(機座號80-280)標(biāo)準(zhǔn),電機繞組接線形式為△/YY;YDT系列電機執(zhí)行JB/T 8681—2013《YDT系列(IP44)變極多速三相異步電動機技術(shù)條件》(機座號80-315)標(biāo)準(zhǔn),電機繞組接線形式為Y/Y、Y/YY、3Y+Y/3Y等。通過查閱《圖集》可知,電機繞組△/YY型接線與Y/YY型接線的主接線圖一樣,Y/Y型接線與3Y+Y/3Y型接線的主接線圖一樣。暖通專業(yè)一般使用的風(fēng)機為YDT系列。本文以YDT系列電機的Y/Y、Y/YY、3Y+Y/3Y這3種接線形式展開研究。

1.2 雙速風(fēng)機變速基本原理

1.2.1 雙速電機Y/YY型接線原理圖

YDT系列雙速風(fēng)機外部Y/YY型主接線回路、電機外部接線端子分別如圖1、圖2所示[2]。

Y/YY型電機定子繞組接線圖如圖3所示[2]。

雙速風(fēng)機低速運行時,接觸器KM3斷開,電機定子繞組為Y型接線,斷路器QF1、接觸器KM1、熱繼電器KH1按照低速電流IL選取,電流計算公式為[4]

(1)

式中:P1——風(fēng)機低速運行時的額定功率;

U——線電壓,取380 V;

cosφ——功率因數(shù)。

雙速風(fēng)機高速運行時,接觸器KM3閉合,電機定子繞組為YY型接線,斷路器QF2、接觸器KM2、熱繼電器KH2、導(dǎo)線按照高速電流Ih選取,接觸器KM3按照Ih/2來選取,電流計算公式為[4]

(2)

式中:P2——風(fēng)機高速運行時的額定功率。

電機1U、1V、1W外部接線不僅要承受低速時的電流IL,同時也要承受高速時的電流Ih/2,而Ih/2大于IL,因此電機低速時的電纜導(dǎo)線應(yīng)按照Ih/2來選取。

1.2.2 雙速電機Y/Y型接線原理圖

YDT系列雙速風(fēng)機外部Y/Y型主接線回路、電機外部接線端子分別如圖4、圖5所示。YDT系列雙速風(fēng)機外部Y/Y型電機定子繞組接線圖如圖6所示[2]。

圖4～圖6中,當(dāng)雙速風(fēng)機低速運行與高速運行回路分別設(shè)置斷路器時,高低速兩種運行方式的電機外部主接線及內(nèi)部定子繞組接線方式基本相同,通過改變極對數(shù)或更改繞組以實現(xiàn)風(fēng)機不同轉(zhuǎn)速。

當(dāng)?shù)退龠\行時,QF1、KM1、KH1及導(dǎo)線按低速時的額定電流IL來選取,電流的計算如式(1)所示;當(dāng)風(fēng)機高速運行時,QF2、KM2、KH2及導(dǎo)線按式(2)來選取。

1.2.3 雙速電機3Y+Y/3Y型接線原理圖

雙速電機3Y+Y/3Y型外部主接線及外部接線端子連線與Y/Y型一樣。雙速電機3Y+Y/3Y型電機定子繞組接線圖(一)、(二)分別如圖7、圖8所示[1]。

同Y/Y型雙速風(fēng)機,當(dāng)?shù)退龠\行時,QF1、KM1、KH1及導(dǎo)線按低速時的額定電流IL來選取,電流計算見式(1);當(dāng)風(fēng)機高速運行時,QF2、KM2、KH2及導(dǎo)線按式(2)來選取。

2 雙速風(fēng)機主接線形式的選擇

2.1 傳統(tǒng)的風(fēng)機主接線形式選擇方法

暖通專業(yè)給電氣提資時只提供雙速風(fēng)機功率,電氣專業(yè)還需知道風(fēng)機的主接線方式才能展開電氣設(shè)計。按照常規(guī)的做法,依據(jù)暖通提資的功率,對照風(fēng)機樣本,找出風(fēng)機電機型號,然后根據(jù)機座號在文獻[5]查出繞組接法,根據(jù)繞組接線方式,對照《圖集》或者相關(guān)資料得出雙速風(fēng)機控制原理圖,最后開展電氣設(shè)計。

YDT系列風(fēng)機樣本參數(shù)如表1所示,通過標(biāo)準(zhǔn)JB/T 8681—2013第3條中表2及表3可以查出雙速風(fēng)機的接線形式。

當(dāng)暖通提資的雙速風(fēng)機為15.5/5.1 kW,電氣專業(yè)通過查閱風(fēng)機樣本中的表1可得,電機型號為YDT180M-4/6,然后通過查詢JB/T 8681—2013《YDT系列(IP44)變極多速三相異步電動機技術(shù)條件(機座號80-315)》中的表3機座號180M及功率15.5/5.1 kW,找出風(fēng)機同步轉(zhuǎn)速比為1 500/1 000,再通過文獻[5]中的表2查詢出雙速風(fēng)機主接線形式為Y/Y,即主接線如圖4所示,最后開展電氣設(shè)計。

表1 YDT系列風(fēng)機樣本參數(shù)

2.2 改進的風(fēng)機主接線形式選擇方法

傳統(tǒng)方法能找出雙速風(fēng)機的主接線形式,但是流程相對復(fù)雜。本文通過對變速風(fēng)機配電要點總結(jié),可根據(jù)暖通專業(yè)提資,直接展開風(fēng)機配電的元器件、電纜選型工作,節(jié)省時間。雙速風(fēng)機配電設(shè)計流程如圖9所示。

通過對表1～表3的參數(shù)進行總結(jié)歸納,得出的結(jié)論[6]如下:

(1) 當(dāng)暖通提資的功率比為3/1時,風(fēng)機定子繞組接法為Y/Y,低速回路斷路器、接觸器、熱繼電器及電纜截面按照額定電流和式(1)中的IL來選取,高速回路按照額定電流和式(2)中的Ih選取。

(2) 當(dāng)暖通提資的功率比為2/1時,風(fēng)機定子繞組接法為Y/Y,低速回路斷路器、接觸器、熱繼電器及電纜截面按照額定電流和式(1)中的IL來選取,高速回路按照額定電流和式(2)中的Ih來選取。

(3) 當(dāng)暖通提資的功率比為4/1～5/1時,風(fēng)機定子繞組接法為Y/YY,低速回路斷路器、接觸器、熱繼電器按照額定電流和式(1)中的IL來選取,高速回路按照額定電流和式(2)中的Ih選取,在高速運行時導(dǎo)線按式(2)中的Ih選取選取,而低速運行時按照Ih/2選取。

以上結(jié)論省略查詢風(fēng)機型號、查詢風(fēng)機主接線圖、原理圖的流程,直接得出元器件、電纜導(dǎo)線選型的參考電流計算方法。如暖通提資的雙速風(fēng)機為15.5/5.1 kW時,根據(jù)上述結(jié)論,功率比為3/1,得出電機接線方式為Y/Y。

3 結(jié) 語

雙速風(fēng)機種類比較多,各種主接線圖類似,但是工作原理、元器件及電纜選型不同,很容易混淆。本文介紹了常用的雙速風(fēng)機主接線方式,在做具體的配電設(shè)計過程中,暖通專業(yè)提供功率,電氣專業(yè)通過對風(fēng)機配電要點進行總結(jié),進而可以直接根據(jù)暖通提供的功率進行電纜及元器件選型,省略了中間查詢雙速風(fēng)機的具體型號、定子主接線圖以及控制原理圖的步驟,方便快捷。