消防水泵電動(dòng)機(jī)Y-Δ降壓?jiǎn)?dòng)電路原理及調(diào)試分析

摘"要：本文分析了消防水泵電動(dòng)機(jī)Y-△降壓?jiǎn)?dòng)電路原理，對(duì)一次電路設(shè)計(jì)存在的熱繼電器整定值、接觸器降額使用、電纜截面選用及機(jī)械應(yīng)急裝置畫法等問題提出建議及方案，強(qiáng)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的注意點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)；整定值；降額使用；調(diào)試文章編號(hào)：2095-4085（2024）07-0169-03

0"引言

在建筑電氣工程實(shí)施中，一個(gè)電路圖的設(shè)計(jì)，設(shè)備生產(chǎn)廠家、工程施工方均應(yīng)認(rèn)真審查，理解電路的原理，掌握電路的參數(shù)分布，才能在設(shè)備調(diào)試中，判斷電路運(yùn)行是否正常。

1"設(shè)計(jì)方案

下圖是瑞岳華庭項(xiàng)目的消防水泵電動(dòng)機(jī)的電氣一次接線方案圖，電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)：Pe=75kw，Ue=380V，Ie=82.2A（142.4A）。電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式采用Y-Δ降壓?jiǎn)?dòng)，消防設(shè)備電動(dòng)機(jī)主回路過載保護(hù)僅作用于報(bào)警信號(hào)。二次控制電路圖參照國標(biāo)圖集16D303-3中XKF-5-2第37～40頁。圖中機(jī)械應(yīng)急啟泵裝置，現(xiàn)場(chǎng)采用上海雷聯(lián)電氣有限公司（LL-YJQ1-250/6）產(chǎn)品（見圖1）。

下面以1#泵為例，分析該接線方案的電路原理及設(shè)備調(diào)試注意事項(xiàng)。

2"原理分析

2.1"繞組不同接法電路原理分析

（1）電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，接觸器KM1、KM3動(dòng)作，其主觸點(diǎn)閉合，這時(shí)電動(dòng)機(jī)三個(gè)繞組聯(lián)結(jié)成Y接法。等效電路圖（見圖2）。電路參數(shù)分布如下：

相電壓UAN=UAB3

線電流IY=UANZ=UAB3/Z=UAB3Z

Z——相阻抗。

（2）電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)結(jié)束，切換為全壓運(yùn)行，則接觸器KM3線圈斷電，主觸頭斷開，同時(shí)接觸器KM2動(dòng)作，主觸頭閉合，這時(shí)繞組結(jié)成Δ接法，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全壓長時(shí)間運(yùn)行狀態(tài)。電路等效原理圖（見圖3）。

電路參數(shù)分布如下：

相電流IΔP=UABZ

線電流IΔL=3 IΔP=3UABZ

IYIΔL=UAB3Z3UABZ=UAB3Z×Z3UAB=13

IY=13IΔL

即在電動(dòng)機(jī)繞組接成Y時(shí)，其線電流僅為電動(dòng)機(jī)繞組接成△時(shí)的線電流的三分之一，這就是電動(dòng)機(jī)采用Y-Δ降壓?jiǎn)?dòng)可以減小啟動(dòng)電流的原因。

2.2"一次線路電路分析

（1）電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)階段，繞組Y接法，這時(shí)繞組相電壓是線電壓的1/3（即220V），線電流等于相電流，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流，也是繞組Y接法的啟動(dòng)相電流。接線方案中，電流流向：斷路器QF→接觸器KM1→熱繼電器KH1→電動(dòng)機(jī)繞組→接觸器KM3→中性點(diǎn)N。即流過接觸器KM3、及KM3與KM2聯(lián)結(jié)點(diǎn)這段電路導(dǎo)體的電流是繞組Y接法的啟動(dòng)相電流，因此，對(duì)接觸器KM3的選型及該段導(dǎo)體的選擇應(yīng)有針對(duì)性［1］。

（2）電動(dòng)機(jī)運(yùn)行階段，繞組切換成△接法，繞組的相電壓等于線電壓，繞組兩端的電壓為380V，相電流為線電流的1/3。

則IΔP=IΔL/3=Ie/3=142.4/3=82.2A。

這時(shí)，流過電動(dòng)機(jī)繞組的電流是82.2A。電流流向：斷路器QF（142.4A）→接觸器KM1（82.2A）→熱繼電器KH1（82.2A）→電動(dòng)機(jī)繞組（82.2A）→接觸器KM2（82.2A）→B相構(gòu)成回路。在選擇接觸器KM1、KM2、熱繼電器KH1及從熱繼電器出線至電動(dòng)機(jī)的接線端子U1、V1、W1的導(dǎo)線、從電動(dòng)機(jī)接線端U2、V2、W2至接觸器KM2的導(dǎo)線及接觸器KM1至接觸器KM2這段導(dǎo)體，其載流量均應(yīng)以電流值82.2A為基數(shù)進(jìn)行核驗(yàn)。而斷路器QF流過的電流是電動(dòng)機(jī)的額定電流（In=142.4A），選擇斷路器及斷路器QF出線至KM1與KM2的聯(lián)結(jié)點(diǎn)的導(dǎo)體，均以此電流值進(jìn)行核算。再者斷路器QF下端的兩組電流互感器，其核算參數(shù)也是以電動(dòng)機(jī)的線電流（142.4A）進(jìn)行核算。這些量值在電路一次接線方案中分布在不同的電路段上，須明確無誤。以上參數(shù)均應(yīng)作為設(shè)備調(diào)試的重要依據(jù)。

3"設(shè)計(jì)方案析議

（1）從圖3中可知，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，接觸器KM1、熱繼電器KH1、電動(dòng)機(jī)繞組線圈、接觸器KM2是接成串聯(lián)電路，該回路中流過的電流值是三相電路的相電流（IΔP），并非是線電流（IΔL），這與常見電動(dòng)機(jī)控制回路中，接觸器、熱繼電器流過的是線電流值有很大區(qū)別。設(shè)計(jì)對(duì)熱繼電器的整定電流值需在設(shè)計(jì)圖中明確定值。在施工現(xiàn)場(chǎng)或控制柜生產(chǎn)廠家，多數(shù)會(huì)以電動(dòng)機(jī)的線電流值（142.4A）進(jìn)行對(duì)熱繼電器整定值進(jìn)行整定。而在本方案中實(shí)際流過熱繼電器的電流值僅為82.2A，相差非常大。若電機(jī)過載，可能熱繼電器不動(dòng)作報(bào)警，失去熱繼電器的功能［2］。

（2）從控制柜出線至電動(dòng)機(jī)的電纜設(shè)計(jì)選用3×95，這也值得商榷。從等效電路圖3可知，從接觸器KM1、熱繼電器KH1主觸頭接線端子引出線至電動(dòng)機(jī)的接線盒U1、V1、W1這段電路流過的是相電流IΔP，電流值是82.2A，不是線電流142.4A。另從電動(dòng)機(jī)接線盒另一組接線端子U2、V2、W2引接一路電纜至控制柜的接觸器KM2端子處，這樣把電動(dòng)機(jī)繞組接成△接法，這段電纜線路流過的電流值也是相電流IΔP（82.2A）。這個(gè)電流值，按照電纜的敷設(shè)路徑及其它條件核算，并不需要采用3×95電纜，采用3×50電纜已滿足要求。若這段電路流過的電流值為線電流IΔL（142.4A），則應(yīng)選用3×95電纜。這樣的電纜規(guī)格選取，會(huì)增加工程造價(jià)，造成資源浪費(fèi)。

（3）圖1中機(jī)械應(yīng)急啟泵裝置的畫法不能準(zhǔn)確體現(xiàn)該電動(dòng)機(jī)繞組接成△接法，只能從圖中直觀看出，當(dāng)手動(dòng)閉合機(jī)械應(yīng)急啟泵裝置時(shí)，電動(dòng)機(jī)不會(huì)啟動(dòng)運(yùn)行。因?yàn)閱⒈醚b置的出線只接在電動(dòng)機(jī)接線盒端子U1、V1、W1一側(cè)，而電動(dòng)機(jī)繞組另一端接線端子是空置的。控制柜制造廠家或現(xiàn)場(chǎng)施工單位只是憑著經(jīng)驗(yàn)或推測(cè)才知道該啟泵裝置是把電動(dòng)機(jī)繞組接成Δ形接法。工程設(shè)計(jì)圖紙應(yīng)準(zhǔn)確直觀地讓工程人員明確電路的功能及接線的原理，避免含糊不清，以預(yù)防工程失誤和糾紛［3］。

（4）接觸器采用降額使用是有限度的。在工程上采用對(duì)接觸器的主觸頭合理降額使用，可提高接觸器的可靠性。因?yàn)橛|點(diǎn)的負(fù)載越大，產(chǎn)生的飛弧越大，觸點(diǎn)被燒毀的可能性越大。合理減少觸點(diǎn)負(fù)荷，可以減少電飛弧引起的觸點(diǎn)損壞，提高觸點(diǎn)的接觸可靠性。但是觸點(diǎn)不能過度降額，根據(jù)觸點(diǎn)失效原理，若觸點(diǎn)的電弧作用很弱，觸點(diǎn)在高溫條件下析出的含碳物質(zhì)不能被電弧燒掉而沉積在觸點(diǎn)表面，使觸點(diǎn)接觸電阻增大，影響接觸可靠性。觸點(diǎn)過度降額使用，則是產(chǎn)生這種情況的原因。所以在電氣可靠性的設(shè)計(jì)中，降額設(shè)計(jì)是提高可靠性最有效的措施，但是要合理降額，不然會(huì)適得其反。設(shè)計(jì)圖中，交流接觸KM1、KM2通過的電流是電動(dòng)機(jī)相電流IΔP僅82.2A，卻采用LC1-D160，額定電流為160A，觸點(diǎn)降額使用明顯過大，其中原因可能是認(rèn)為通過接觸器的電流是線電流142.4A，故選用LC1-D160。這應(yīng)值得注意［4］。

4"現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)的注意事項(xiàng)

鑒于該一次接線方案電路特點(diǎn)，在現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)采用額定電流100～160A的熱繼電器，并且整定值調(diào)在最大檔位160A處。在種情況下，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，即使出現(xiàn)過載狀況，熱繼電器也不能動(dòng)作，無法實(shí)現(xiàn)過載報(bào)警功能。假如電動(dòng)機(jī)過載運(yùn)行，只有當(dāng)電流達(dá)到160A，熱繼電器才會(huì)動(dòng)作，這是錯(cuò)誤的。實(shí)際應(yīng)是當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，熱繼電器流過的電流是相電流IΔP，電流值是82.2A，按規(guī)定熱繼電器的整定值為0.9～1.05倍的電動(dòng)機(jī)額定電流值。這時(shí)熱繼電的整定值應(yīng)為82.2×1.05=86.3A，而不是142.4×1.05=149.5A。即當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)過載情況，當(dāng)過載電流達(dá)到86.3A時(shí)，熱繼電器動(dòng)作，發(fā)出過載報(bào)警信號(hào)，而不是要等到過載電流達(dá)到160A時(shí)，熱繼電器才發(fā)出過載報(bào)警信號(hào)。所以在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)，務(wù)必清楚該電路特點(diǎn)，正確計(jì)取熱繼電器的整定值，使電路實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的功能。

以上分析可知，設(shè)備調(diào)試時(shí)，不僅要測(cè)線電流，其測(cè)量位置是在斷路器出線端。這個(gè)三相電流值可以判斷電動(dòng)機(jī)三相電流是否平衡，不平衡度是否滿足要求，以判斷荷載情況。而在這個(gè)電路中，調(diào)試時(shí)還應(yīng)用鉗形表測(cè)量電動(dòng)機(jī)的相電流，測(cè)試點(diǎn)可以在熱繼電器的出線端，或在接觸器KM2出線端。該處測(cè)量的電流值，是電動(dòng)機(jī)的相電流值（82.2A）。可以視電動(dòng)機(jī)的荷載情況，進(jìn)行估判，是否存在相電流值偏差超過范圍。從這個(gè)電流值可以判定電動(dòng)機(jī)三相繞組是否正常。這是設(shè)備調(diào)試時(shí)需測(cè)量的數(shù)據(jù)，應(yīng)做好記錄且存檔，才便于分析設(shè)備運(yùn)行狀況［5］。

圖3中可知該接線方案是把電動(dòng)機(jī)繞組與多個(gè)電器元件串聯(lián)成Δ接法。聯(lián)結(jié)點(diǎn)非常多，若有一處聯(lián)結(jié)點(diǎn)的接線端子接觸不良，銅鼻子壓線松動(dòng)，則會(huì)造成電動(dòng)機(jī)繞組斷相運(yùn)行。故測(cè)試前必須仔細(xì)檢查接觸器、熱繼電器、電動(dòng)機(jī)機(jī)身接線盒內(nèi)端子柱等處的接線接觸情況，以確保接線質(zhì)量，方可送電運(yùn)行。

5"結(jié)語

本文對(duì)消防水泵電動(dòng)機(jī)采用Y-△降壓?jiǎn)?dòng)的電路原理進(jìn)行分析，并強(qiáng)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)施工、調(diào)試的注意點(diǎn)，以提高工程質(zhì)量及設(shè)備的運(yùn)行可靠性，達(dá)到預(yù)期功能的實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］李新葉.星三角啟動(dòng)中熱過載繼電器選型研究［J］.電氣開關(guān)，2021，59（1）：48-51.

［2］陳愛文.消防水泵電機(jī)星三角啟動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.電子設(shè)計(jì)工程，2019，27（8）：147-150，155.

［3］王浩然.電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與控制電路解析［J］.建筑電氣，2018，37（2）：9-16.

［4］孫紹國.消防泵機(jī)械應(yīng)急啟泵電氣裝置的研究［J］.建筑電氣，2017，36（3）：53-56.

［5］胡艷強(qiáng).大功率低壓電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)分析［J］.智能建筑電氣技術(shù)，2023，17（3）：88-93，99.