電動機配電及控制

張晉文 韓潔民

摘 要：電動機是把電能轉換成機械能的一種設備。它利用通電線圈（定子繞組）產生旋轉磁場并作用于轉子形成磁電動力旋轉扭矩。電動機按供電電源不同分為直流電動機和交流電動機，民用建筑中的電動機大部分是交流電機。在工程設計中，電氣設計人員應了解電動機的選擇要點、常用參數、啟動方式、配電及控制方式等內容。

一、電動機的選擇要點

根據《通用用電設備配電設計規范》GB50055-2011相關條文的規定，電動機的選擇應符合下列規定：

1、機械對起動、調速及制動無特殊要求時，應采用籠型電動機，但功率較大且連續工作的機械，當在技術經濟上合理時，宜采用同步電動機。

2、符合下列情況之一時，宜采用繞線轉子電動機：

（1）重載啟動的機械，選用籠型電動機不能滿足起動要求或加大功率不合理時。

（2）調速范圍不大的機械，且低速運行時間較短時。

3、機械對起動、調速及制動有特殊要求時，電動機類型及其調速方式應根據技術經濟比較確定。當采用交流電動機不能滿足機械要求的特性時，宜采用直流電動機。

4、變負載運行的風機和泵類等機械，當技術經濟上合理時，應采用調速裝置，并選用相應類型的電動機。

二、電動機的常用參數

1、電動機的額定功率、額定電流、額定電壓

額定功率：電動機的額定功率是指額定輸出功率，即電動機滿載運行時在電動機轉軸上的有效機械功率。它不包括電動機的機械損耗（軸承損耗、風耗）和電氣損耗（鐵損、銅損）。

額定電流：電動機的額定電流或滿載電流，是指電動機滿載運行時由電動機接線端子出輸入的電流。

額定電壓：電動機正常運行時的工作電壓。

電動機額定功率和額定電流的計算公式如下：

2、電動機的啟動電流和啟動時間

啟動電流（最大穩態啟動電流方均根值）：在供配電設計中，啟動電流不是泛指作為轉讀函數的電流變量，而是特指不包括暫態過程非周期分量的最大穩態啟動電流。啟動電流的大小與負載轉矩無關，只決定與電動機的固有特性。電動機的啟動電流一般是其額定電流的4～8.4倍。

啟動時間：啟動時間的長短決定于負載轉矩、整個傳動系統的轉動慣性和加速轉矩。在配電設計中，多采用按啟動時間分檔選擇電器，啟動時間小于4s的稱為輕載啟動，啟動時間在4s～8s之間的稱為一般負載啟動，啟動時間大于8s的稱為重載啟動。

三、電動機的啟動方式

1、全壓啟動

當滿足以下要求時，電動機可以采用全壓啟動方式：

（1）電動機啟動時，母線上產生的壓降不影響同一母線上其他設備的正常工作;

（2）機械機構能承受電動機全壓啟動時的沖擊轉矩;

（3）設備對電動機的啟動無特殊要求。

在民用建筑配電設計中，功率較小的各類風機、水泵均可采用全壓啟動，該啟動方式電氣回路簡單，成本較低。

2、降壓啟動

當不符合全壓啟動的條件時，電動機宜采用降壓啟動。降壓啟動的目的是限制啟動電流，從而減小母線的電壓降。限制啟動力矩，減少對設備的機械沖擊。

低壓電動機的降壓啟動方式有：Y-△降壓啟動、電阻降壓啟動、自耦變壓器降壓啟動、軟啟動器降壓啟動等。

三、常用風機配電機及控制

1、非消防風機：

非消防風機的配電保護主要有過負荷保護、短路保護等。在電氣設計中，通常用熱繼電器作為過負荷保護電器，斷路器作為短路保護電器，且斷路器應具有隔離功能;也可采用非消防型控制與保護開關。

2、消防風機

消防風機的配電保護主要有短路保護。一般采用斷路器作為短路保護電器，且斷路器應具有隔離功能;也可采用消防型控制與保護開關。

當采用斷路器作為短路保護電器時，要滿足斷路器的瞬時動作電流達到電動機啟動電流的2～2.5倍的要求。

3、常用防火配件

四、常用水泵配電及控制

1、生活水泵配電及控制

生活水泵一般自帶智能變頻控制柜，在電氣設計時，需按照泵組的設備功率正確選擇斷路器和電纜，并預留配電箱到控制柜、控制柜到泵組的電纜路由（橋架或線管）。

生活水泵采用變頻器控制，啟動電流較小，啟動電流波動也較平緩，且變頻器自帶電動機保護功能，故前端選用配電保護型斷路器。

2、消防水泵配電及控制

消防泵功率較大，啟動電流較大，一般采用Y-△降壓啟動方式，如圖（1）所示，電動機繞組大部分是三角形連接，電動機的額定電流是繞組線電流，電動機啟動時，接觸器QAC3與QAC1閉合，電動機繞組Y形連接啟動，經延時后，接觸器QAC3斷開，QAC2閉合，QAC1保持閉合，電動機繞組△連接狀態下再啟動，直至啟動完成。

接觸器QAC1、QAC2額定電流按電動機額定電流的1/√3選擇，接觸器QAC3額定電流按電動機額定電流的1/3選擇。為了安裝方便，接觸器QAC3額定電流與QAC1、2相同，且熱繼電器的額定電流、電動機供電電纜載流量均應按電動機額定電流的1/√3（0.58）選擇;前端斷路器僅做短路保護，其整定電流按電動機額定電流選擇。

消火栓泵的聯動控制系統主要包括：出水干管壓力開關、高位水箱流量開關、消防控制室手動控制盤、消火栓按鈕、消防水池液位傳感器、屋頂水箱液位傳感器。各元件的功能如表（1）所示。

噴淋泵的聯動控制系統主要包括：濕式報警閥組壓力開關、消防控制室手動控制盤、水流指示器、濕式報警閥組信號閥、消防水池液位傳感器。各元件的功能如表（2）所示。

以上所述為民用建筑設計中常見電動機的配電及控制，包括常用非消防風機、消防風機、生活水泵、消防水泵。正確選擇電動機的配電及控制方式，對于保證機械性能、提高功效、節約能源、優化供配電系統均有重要意義。