计算承载电机电流的导体载流量

出处:维库电子市场网 发布于:2024-09-11 16:29:19

  在连续工作应用中为单个电动机供电的分支电路导体的载流量应等于或高于第 430.6(A)(1) 节中电动机满载电流额定值的 125%,或不低于第 430.22(A) 至 (G) 节中规定的载流量。
  根据第 430.6(A)(1) 节确定电机满载电流 (FLC) 额定值。根据电机特性,使用表 430.247、430.248、430.249 和 430.250。

  请勿使用电机铭牌 FLC 来确定分支电路导体的尺寸。

  按照此要求,除短暂的浪涌电流外,电机不会对导体施加超过其额定值 80% 的负载。
  鼠笼式感应电动机的主要缺点是启动电流高。虽然商用鼠笼式感应电动机的各种类型中有一些例外,但它们通常需要四到六倍的额定电流才能启动,并在定子上施加额定电压。
  由于浪涌时间很短,因此无需将导体尺寸调整到如此大的电流量。将电机电路导体尺寸调整为满载电流额定值的 125% 将很容易容纳其中产生的额外热量。
  本规则适用于表 430.247、248、249 和 250 中的所有电机。
  125% 系数与用于计算过流设备终端导体尺寸的 125% 系数无关。选择导体尺寸时不要同时应用这两个系数,因为百分比将是 125% x 125% = 156%,这不符合 NEC 的要求。
  从表 310.16 中选择导体尺寸,并确认设备的端子温度额定值 – 60°C 或 75°C – 符合第 110.14(C)(1 ) 节。
  例 1: 找出图 1 所示 230 V、3 相、5 马力、鼠笼式电动机的分支电路 THW 导体的尺寸。
  图 1. 示例 1 的设置。 图片由 Lorenzo Mari 提供
  解决方案:
  输入表 430.250,功率为 5 hp,并在 230-V 列中读取 FLC = 15.2 A
  将 FLC 乘以 125%
  15.2 安培 x 1.25 = 19 安培
  在 75°C (THW) 列中输入表 310.16。导体尺寸 N° 14 AWG 允许载流量为 20 A。
  选择导体尺寸 N° 14 AWG
  430.22(A) 直流电机整流器供应
  具有交流电压输入的直流电机驱动控制器包括整流电路,用于将交流转换为直流。整流器通常利用二极管或晶闸管将电流引导到一个方向。
  选择整流器输入端的导体载流量至少为整流器额定输入电流的 125%。
  对于采用整流单相电源供电的直流电动机,电动机与整流器现场接线输出端子之间的导体载流量不得小于电动机满载电流额定值的以下百分比:
  半波型为190%。
  全波型为150%。
  第 430.22(B) 条 多速电机
  多速电机以两种或多种速度运行,其中双速电机更为常见。与电源连接的不同绕组可改变速度。
  根据铭牌上标记的满载电流额定值中的值来确定控制器线路侧的分支电路导体尺寸。
  选择控制器和电机之间的分支电路导体的载流量至少为导体所供电绕组额定电流的 125%。

  示例 2:图 2 中的多速电机在其铭牌上显示以下满载电流数据:1725 RPM、46 A;2300 RPM、36 A;3450 RPM、28 A。找出分支电路 THW 铜导体的尺寸 a. 在控制器的线路侧。 b. 在控制器和电机之间。

  图 2. 示例 2 的设置。 图片由 Lorenzo Mari 提供
  解决方案:
  一个。
  满载电流额定值 = 46 A
  46 安培 x 1.25 = 57.5 安培
  根据表 310.16 的 75° 列,导体编号 6 AWG 的载流量为 65 A
  使用 6 AWG THW 导线
  b.
  1725 RPM 使用 6 AWG THW 导线
  2300 转/分
  36 安培 x 1.25 = 43.2 安培
  根据表 310.16 的 75° 列,导体 N° 8 AWG 的载流量为 50 A
  使用 8 AWG THW 导线
  3450 转/分
  28 安 x 1.25 = 35 安
  根据表 310.16 的 75° 列,导线 N° 10 AWG 的载流量为 35 A
  使用导线 N° 10 AWG THW
  第 430.22(C) 条 星形启动、三角形运行电动机
  星形启动、三角形运行电机的初级绕组以星形连接方式启动,然后切换到三角形运行。此方法可降低电机的启动电流。
  启动电压为相间电压的1/√3,使启动电流和转矩降低3倍。
  按照第 430.6(A)(1) 节的要求,将控制器线路侧的分支电路导体的尺寸至少设置为电机 FLC 额定值的 125%。
  按照第 430.6(A)(1) 节的要求,将控制器到电机的分支电路导体的尺寸至少调整为电机 FLC 额定值的 72%。
  三角形绕组中的电流等于 FLC 额定值的 1/√3。应用相同的 125% 系数,1/√3 x 1.25 = 72%。
  第 430.22(D) 条部分绕组电动机
  部分绕组电动机通过对其初级绕组的一部分通电来启动,然后通过一步或多步对剩余部分通电。
  按照第 430.6(A)(1) 节的要求,将控制器线路侧的分支电路导体的尺寸至少设置为电机 FLC 额定值的 125%。
  按照第 430.6(A)(1) 节的要求,将控制器到电机的分支电路导体的尺寸至少调整为电机 FLC 额定值的 62.5%。
  相绕组并联,每个绕组承载 50% 的 FLC 额定值。应用相同的 125% 系数,50% x 1.25 = 62.5%。

  示例 3:图 3 显示了 230 V、40 hp、鼠笼式、部分绕组启动感应电动机的接线图。找出 THW 铜导线的尺寸 a. 位于控制器的线路侧。 b. 位于控制器和电动机之间。

  图 3. 示例 3 的设置。 图片由 Lorenzo Mari 提供
  解决方案:
  从表 430-250、230-V 列中,40 马力电机的 FLC = 104 A
  一个。
  104 安 x 1.25 = 130 安
  根据表 310.16 的 75° 列,导体 N° 1 AWG 的载流量为 130 A
  使用 1 AWG THW 导线
  一个。
  104 安培 x 0.625 = 65 安培
  根据表 310.16 的 75° 列,导体编号 6 AWG 的载流量为 65 A
  使用 6 AWG THW 导线
  第 430.22(E) 条 非连续值班
  本节将电机工作周期应用分为四种类型:短时工作、间歇工作、周期性工作和变速工作。
  将这四种应用类型的电机中使用的导体的载流量设置为不小于 NEC 表 430.22(E) 中所示的百分比乘以电机铭牌电流。
  主管部门可给予特别许可,使用载流量较低的导体。
  由于周期性的浪涌电流,非连续应用产生的热量可能比连续运行多或少,具体取决于服务。表 430.22(E) 中列出的百分比考虑了这一事实。
  表 430.22(E) 中的数字取决于服务分类以及电机的额定寿命是 5 分钟、15 分钟、30 分钟还是 60 分钟。还有一列是连续额定电机。
  为低额定功率电机供电的分支电路导线在运行期间的冷却间隔时间较长。导线可以比相同马力但额定功率较高的电机的导线更小。
  示例 4: 查找用于间歇运行、额定运行时间为 30 分钟的 208 V、3 相、15 马力鼠笼式电动机的分支电路 THW 导体的尺寸。铭牌满载电流 = 46 A。
  解决方案:
  输入表 430.22(E),间歇服务,并在30分钟额定电机栏下读取90%。
  将 FLC 乘以 90%。
  46 安 x 0.9 = 41.4 安
  在 75°C (THW) 列中输入表 310.16。导体尺寸 N° 8 AWG 允许载流量为 50 A。
  选择导体尺寸 N° 8 AWG THW
  第 430.22(G) 条 小型电机导体
  本节规定小型电机的导体尺寸为 N° 14 AWG,除非第 430.22(G)(1) 或 (G)(2) 节允许。
  第 430.22(G)(1) 和 (2) 节允许在一定条件下使用 N° 18 AWG 和 N° 16 AWG 铜导体。这些条件限制了导体的类型或其位置。这些条件还根据电机满载电流额定值规定了过流保护特性。
  NEC 第 430.24 节 多台电动机或电动机和其他负载
  本节涵盖导线为两台或多台电机或电机和其他负载供电的情况。例如,通向电机控制中心的馈线导线和为电机、照明或电器负载供电的 15 或 20 A 分支电路。
  NEC 需要进行一些计算,然后再进行添加。结果是电路导体的载流量。该程序假设馈线将看到的电流是电机启动,而其他电机和非电机负载正常运行。
  方法如下:
  步骤1: 获取以下数据:
  a. 所有电机的满载电流额定值,符合 430.6(A) 标准
  b.非连续非电机负载
  c. 连续非电机负载
  第 2 步: 将额定电机的满载电流额定值乘以 1.25。
  步骤3: 添加其他电机的满载电流额定值。
  步骤4: 将连续非电机负载乘以1.25。
  步骤5: 将步骤2、3、4的结果加总为非连续非电机负载。
  示例 5: 为一个 208 V、3 相、3 马力电机和一个 208 V、单相、2 马力电机供电的馈线允许的电路导体载流量是多少?
  解决方案:
  步骤 1: 从表 430.250 FLC 3 马力电机 = 10.6 A
  来自表 430.248 FLC 2 马力电机 = 13.2 A
  步骤 2: FLC 13.2 A x 1.25 = 16.5 A
  步骤3: 10.6A
  步骤4:  0 A
  步骤 5:  16.5 A + 10.6 A = 27.1 A
  允许的载流量 = 27.1 A
  请注意,我们将 FLC 乘以 1.25,而不是马力电机的 FLC。我们保护导体不受热量影响,而电流会产生热量。
  示例 6: 示例 5 中允许的 THHN 馈线导体尺寸是多少?
  解决方案: 在 90°C (THHN) 列中输入表 310.16。导体尺寸 N° 12 AWG 允许载流量为 30 A。
  选择导体尺寸 N° 12 AWG THHN
  例 7: 对于为 FLC = 10 A 的电动机和 15 A 的非连续热负荷供电的馈线,允许的电路导体载流量是多少?
  解决方案:
  步骤 1: 电机 FLC = 10 A。非连续热负荷 = 15 A
  第 2 步:  10 A x 1.25 = 12.5 A
  步骤3:  0 A
  步骤4:  0 A
  步骤 5:  12.5 A + 15 A = 27.5 A
  允许的载流量 = 27.5 A
  示例 8: 重复示例 7,连续热负荷为 15 A
  解决方案:
  步骤 1: 电机 FLC = 10 A。连续热负荷 = 15 A
  第 2 步:  10 A x 1.25 = 12.5 A
  步骤3:  0 A
  步骤 4:15  A x 1.25 = 18.75 A
  步骤 5:  12.5 A + 18.75 A = 31.25 A
  允许的载流量 = 31.25 A
  示例 9: 示例 7 中允许的 THHN 馈线导体尺寸是多少?
  解决方案: 在 90°C (THHN) 列中输入表 310.16。导体尺寸 N° 12 AWG 允许载流量为 30 A。
  选择导体尺寸 N° 12 AWG THHN。
  示例 10: 示例 8 中允许的 THHN 馈线导体尺寸是多少?
  解决方案: 在 90°C (THHN) 列中输入表 310.16。导体尺寸 N° 10 AWG 允许载流量为 40 A。
  选择导体尺寸 N° 10 AWG THHN。
  注意,当热负荷连续时,导体尺寸会增加。原因是非连续非电机负荷不会持续加热导体,但连续非电机负荷会。
  示例 11:图 4 显示了工业工厂的三台电机和照明负载。电机为 460 V、三相、通用、鼠笼式和连续工作。找出 a. 馈线的 THW 导体尺寸。b. 四个分支电路的 THW 导体尺寸。
  图 4. 示例 11 的设置。 图片由 Lorenzo Mari 提供
  解决方案:
  a. 首先,找到电路导体的载流量。
  步骤 1: 从表 430.250 中获取 FLC:1 马力电机 = 2.1 A;1? 马力电机 = 3.0 A;5 马力电机 = 7.6 A
  连续照明负载 = 10 A
  第 2 步:  7.6 A x 1.25 = 9.5 A
  步骤 3:  2.1 A + 3.0 A = 5.1 A
  步骤 4:10  A x 1.25 = 12.5 A
  步骤 5:   9.5 A + 5.1 A + 12.5 A = 27.1 A
  馈线允许的载流量 = 27.1 A
  其次,在 75°C (THW) 列中输入表 310.16。导体尺寸 N° 10 AWG 允许载流量为 35 A。
  选择导体尺寸 N° 10 AWG THW
  b.
  载流量 1 马力电机 = 2.1 A x 1.25 = 2.63 A
  载流量 1? -hp 电机 = 3.0 x 1.25 = 3.75 A
  载流量 5 马力电机 = 7.6 x 1.25 = 9.5 A
  载流量连续照明负载 = 10 A x 1.25 = 12.5 A
  第 430.22(G) 节要求小型电机的尺寸为 N° 14 AWG。导体 N° 14 AWG THW 的载流量 = 20 A。
  第 430.22(G)(1) 和 (2) 节允许在一定条件下使用 N° 18 AWG 和 N° 16 AWG 尺寸。但是,表 310.16 不包括这些尺寸的 THW 导体的载流量。照明负载的分支电路也会出现类似的情况。
  总之,对四个分支电路使用导体尺寸 N° 14 AWG THW。
  选择正确的导体载流量要点
  电流会产生热量,导体必须能够将热量散发出去而不会受到任何损坏。
  “载流量”是导体在不超过其温度额定值的情况下可以传输的电流。
  选择电机电路的导体时,需要特别注意浪涌电流。
  NEC 第 430 条第二部分规定了如何确定电动机电路所需的载流量。
  电机系统分支电路和馈线电路导体的载流量是根据电机和非电机负载的特性和布置确定的。
关键词:电机

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