配電設計

馬達

八月 16

作者:
2016/8/16 下午 10:20  RssIcon

將電能轉變為機械能的設備稱之。感應馬達具有結構簡單,堅固、成本低,運轉特性佳等優點,其功率範圍從幾瓦到上萬千瓦,是國民經濟各行業和人們日常生活中應用最廣泛的電動機,為多種機械設備和家用電器提供動力,例如工具機、中小型軋鋼設備、風機、水泵等。

 

感應馬達

 

抽水馬達

 

三相鼠籠式感應馬達,是由定子磁場線圈(或稱繞組)和轉子鼠籠式線圈所組成;其磁場線圈含三相線圈,以對稱方式放在矽鋼薄片製成的鐵心槽內,各相線圈匝數、線徑,以及分布完全相同,可在外部各線圈端接成Δ型或Y型,接往三相電源。

 

  1. 單相馬達(住宅或沒有三相電源的場所)
    1. 110 V:0.125 HP、0.25 HP、0.5 HP、0.75 HP、1 HP ... 5 HP
    2. 220 V:0.125 HP、0.25 HP、0.5 HP、0.75 HP、1 HP ... 10 HP
  2. 三相馬達(工廠或需要較大動力的場所,超過1HP以上,使用3∮ 220V)
    1. 220 V:0.125 HP、0.25 HP、0.5 HP、0.75 HP、1 HP ... 600 HP
    2. 380 V:0.125 HP、0.25 HP、0.5 HP、0.75 HP、1 HP ... 600 HP
    3. 440 V,460 V和480 V,適用於工業和商業建築。

第152條 負載電流之決定應符合下列規定:

  • 電動機(特用途電動機除外)負載電流應以名牌上之額定電流(全載電流),但一般用電動機可以國家標準值為準。
  • 電梯、空調設備、冷凍機等特殊用途電動機之負載電流,除按該機器名牌所示額定電流外,可考慮其特性及使用方法決定。

第153條 標準電動機分路應包括下列各部分:

  • 分路過電流保護器(P1):該保護器用以保護分路配線操作器及電動機之過電流、短路及接地故障。
  • 分段設備(SM):其主要用途係當電動機或操作器檢修時,用以隔離電路。
  • 電動機過載保護器(P2):該器旨在保護電動機、分路導線及其本身(指過載設備)免因電動機過載而燒損
  • 操作器(C):該器用以操作電動機之運轉,如操作電動機之起動、停止、反向或變速,宜裝於鄰近電動機,俾操作者能視及電動機之運轉

圖片來源:SIEMENS

 

圖片來源:Schneider Electric

 

第 154 條 每具電動機以裝置一分路為原則,但有下列情形之一者,數具電動機得併由同分路供電。

  • 額定不超過一馬力之低壓電動機如每臺之全載額定電流不超過6 A,得數具共接於一分路。但電壓在600 V以下者,分路保護之額定以不超過15 A,電壓在150 V以下者,分路保護之額定以不超過20 A為條件。如此等電動機如屬由工作人員動者(Manually start)得免個別裝設過載保護設備。

 

第 157 條規定:

  • 分路導線線徑所能承受之安全載流量須大於或等於電動機額定電流之1.25倍。

第 159 條規定:

  • 分路過電流保護設備須能通過電動機之起動電流,其額定值應視電動機之啟動情形而定,通常以不超過電動機全載電流之2.5倍

電動機電路之過電流保護旨在保護短路時之過電流,而不保護過負載,其額定值得大於導線之許可載電流量。該額定值之選定,務使電動機啟動時,不致於使熔線熔斷或斷路器跳脫而啟斷電路。分路過電流保護器若為反時性之斷路器(即一般用之NFB)則為 1.5 倍至 2.5 倍。


 

節錄自工業配電 薛小生、黃郁東

 


某一馬達負載3∮ 220V 5HP,功率因數pf = 0.77,效率 η= 0.84馬達,以MCCB斷路器保護線路,試求其額定電流 AT?


 

 控制開關:可「啟斷」及「閉合」電路。

  1. MC(電磁接觸器):利用電磁力使接點對電路具有啟閉控制,用來控制馬達的多點式開關。
  2. MC+EX+FS(上下)、MC+EX+FS(上)(下):EX(交替開關)控制兩部泵浦(抽水馬達)自動交替運轉。
  3. MC+FS(上下)、MC+FS(上)(下):FS(液位開關)檢測與監控液面之高低,使上限開關和下限開關動作控制MC之閉合或啟斷,達到給水和排水之目的。
  4. MC+SR:電容器專用MC,串聯SR(電抗器)以抑制諧波電流。
  5. MS(電磁開關):由MC(電磁接觸器)與TH-RY(積熱電驛)所組成,常用於馬達之保護設備及控制開關。
  6. MS+EX+FS(上下)、MS+EX+FS(上)(下)和MS+EX:EX(交替開關)控制兩部泵浦自動交替運轉。
  7. MS+FS(上下)、MS+FS(上)(下):FS(液位開關)檢測與監控液面之高低,使上限開關和下限開關動作控制MS之閉合或啟斷,達到給水和排水之目的。

 

電磁開關及其控制電路 

 

 

圖片來源:動力群科電子報(教材教法) 交流電磁開關及其控制電路製作 

 

 

啟動方式

  1. Y - Δ:一般較大馬力之三相感應馬達之起動可採Y-Δ,達到降壓啟動之目的。
  2. 電抗器 SR:抑制馬達起動之大電流。
  3. 自耦變壓器 ATR:三相感應電馬達主電路串接自耦變壓器 ATR,利用ATR的抽頭比例值,達到降壓啟動之目的。
  4. 緩衝起動器 SOFT:馬達降壓起動,防止輸入電流過大造成損壞。
  5. 變頻器 INV:應用變頻器的驅動技術改變交流馬達工作電壓的頻率和幅度,能平滑控制交流馬達之速度及轉矩。
  6. 另有矽控整流器 SCR,二線式 2W,計時器 TIMER和光度計 LUX等。
     

第 162 條 三相電動機起動電流應不超過左列之限制,否則應使用降壓型操作器。

  • 220 V供電,每臺容量不超過15 HP者,不加限制。
  • 380 V供電,每臺容量不超過50HP者,不加限制。
  • 每臺容量超過上列之限制者,應不超過該電動機額定電流之3.5倍。

220 V 供電15HP以下之馬達可採「直接」啟動,15HP以上須採Y - Δ啟動;380 V 供電50HP以下之馬達可採「直接」啟動,50HP以上須採Y - Δ啟動,以限制啟動電流在3.5倍以下。

 

通電後 MCS 動作後,MCS 接點啟動 MCM,當 MCM與 MCS 同時動作時,馬達以 Y 接線降壓啟動運轉,MCM 接點啟動計時,切除 MCS,0.1 - 0.7 秒後 MCD 動作,當 MCM 與 MCD 同時動作時,馬達以 Δ 接線正常運轉。

 

C.P控制盤

 

圖片來源:東元電機

 

C.P控制盤為自帶啟動設備,其盤內附 MCCB or ELCB & MS 保護開關,220 V 15HP(含)以上之起動控制盤,其盤內須附MCCB & Y-Δ 起動電磁開關,380V 50HP(含)以上之起動控制盤,其盤內須附MCCB & Y-Δ 起動電磁開關。

 

常見的電動馬達啟動方式比較影片

 

 

  • 變頻器 INV:空調箱加熱器,空調箱風車,冰水主機,立式冷氣 ...
  • 緩衝起動器 SOFT:揚水泵,冰水泵,廢水泵,冷卻水泵,軟水泵,消防排煙機,發電機室之風機 ...

抽水馬達HP試算


HP= (Q×H)/(4590 ×η)

 

Q:水量 (LPM),H:揚程 (M),η:泵浦效率 50 ~ 70% (泵浦本體、水管安裝、重力加速度等)。
 


某六層樓的建築物,每層3.3 m,高架水箱是1 m3,在30 min內把水打滿,試求抽水馬達需要HP?


 

 

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