八月 16

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2016/8/16 下午 10:20 

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

 

離心式抽水馬達

 

沉水式抽水馬達

 

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：

• 幹線分歧線路（W1）：自幹線分歧點至分路過電流保護器長度在三公尺以下，不受需達幹線載流量之限制；長度不超過八公尺，不得低於幹線載流量三分之一；長度超過八公尺則應與幹線具有同等之載流量。
• 分路配線（W2）：自分路過電流保護器至電動機之線路，其載流量應符合第一百五十七條規定。
• 電動機控制線路（W3）：該控制線路應有適當過電流保護設備。但額定二０安以下之分路，其控制線線徑在０‧七五平方公厘以上者，視為已受分路過電流保護器保護。額定超過二０安之分路，其控制線在操作器內且其載流量在分路導線載流量四分之一以上者，或其控制線在操作器外且其載流量在分路導線載流量三分之一以上者，得免加裝過電流保護設備。
• 二次線（W4）：繞線型電動機自轉子至二次操作器間之二次線。其載流量應不低於二次全載電流之一‧二五倍。但非連續性負載，得以溫升限制為條件，選擇較小導線。
• 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

 

電路保護器之選定

 

分路過電流保護器額定之設定

應視電動機啟動情形而定，通常以不超過電動機全載電流之2.5倍為原則。

1. 僅一台電動機時：
   IB ＝ C × If
    
2. 電動機二台以上， 不同時啟動時
   IB ＝﹙ΣIf－Imax﹚× 需量率＋ Cmax × Ifmax
    
3. 電動機二台以上， 同時啟動時
   IB ＝ C1If1 ＋C2If2＋C3If3＋⋯＋CnIfn

其中IB：分路保護器之額定電流，C：啟動電流乘率， 一般取1.5- 2.5倍，If：電動機之全載電流，需量率＝最大需量/設備容量﹙若不能確定時以1表示﹚

 

電動機二台以上同時啟動時 VS 不同時啟動時

 

幹線過電流保護器

需能承受各分路之最大負載電流及部分啟動電流。若各電動機不同時啟動時， 其額定電流應為各分路中最大額定電動機之全載電流1.5倍， 在與其他電動機額定電流之和。

 

電動機分路及幹線之線徑

1.  電動機分路之線徑應具有之最小電流值為該電動機全載電流之1.25倍。
    
2. 電動機幹線﹙分路以上之配線﹚之最小線徑之安全電流量需能通過此線路中最大電動機額定電流之1.25倍及其他電動機額定電流之和。
   幹線最小安全電流值﹙If﹚＝ 1.25 × 最大電動機之額定電流 +其餘電動機額定電流之和。

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

 

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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？

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啟動方式

1. 直接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。
2. 緩衝起動器 SOFT： 馬達降壓起動，防止輸入電流過大造成損壞，用於揚水泵，冰水泵，廢水泵，冷卻水泵，軟水泵，消防排煙機和發電機室之風機等。
3. Y - Δ：一般較大馬力之三相感應馬達之起動採用 Y－Δ，達到降壓啟動之目的，220 V 供電 15HP 以上，以及 380 V 供電 50HP 以上須採「 Y - Δ」啟動。
4. 變頻器 INV（VFD）：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，用於空調箱加熱器，空調箱風車，冰水主機和立式冷氣機等。

電磁開關MS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

 

 

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。

 

Y - Δ 降壓啟動配線圖

 

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。

 

常見的電動馬達啟動方式比較影片

 

 

• 變頻器 INV（VFD）：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 ...

控制方式：

1. EX+FS（上下）、EX+FS（上）和EX+FS（下）：EX（交替開關）控制兩部泵浦（抽水馬達）自動交替運轉。
2. FS（上下）、FS（上）和FS（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。

圖片來源：https://upmation.com/

 

 

量測儀表

 

CT + 電流表、CT + 多功能電表、RCT + 多功能電表

 

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）。
 

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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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給排水系統設計

 圖片來源：高齊能源

 

PWA 盤

自來水揚水泵 7.5HP ELCB、MS、EX+FS(上下) * 2

SPACE * 2

 

PWB 盤

排水泵 2HP      ELCB、MS、EX+FS(下) * 2

SPACE * 2

 

離心式抽水馬達+ EX+FS（上）或 EX+FS（下）控制

 

 

 圖片來源：https://www.ushapumps.com/

 

沉水式抽水馬達+ EX+FS（上）控制

 

 圖片來源：https://www.ushapumps.com/

 

給排水的控制方式（控制盤設計）

1. 給水（揚水、清水）交替控制盤，低水位啟動給水，高水位關閉
   
   • 單泵：單池，FS（上）或FS（下）；雙池，FS（上下）
   • 雙泵：單池，EX+FS（上）或 EX+FS（下）；雙池，EX+FS（上下），交替（A泵或B泵）或備用（一用一備）
2. 排水（汙水、廢水）交並控制盤，高水位啟動排水，低水位關閉
   • 單泵：單池，FS（下）
   • 雙泵：單池，EX+FS（下），交替並列（A泵、B泵或兩用）

 

 

整套型設備：C.P控制盤（開關 + 控制） + 設備

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 或者 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。

 

消防系統設計

 

圖片來源：高齊能源

 

消防設備：撒水泵浦、緊急電梯、排煙機、消防泵浦和泡沫泵浦等。

依建築技術規則建築設備編（中華民國一百年六月三十日內政部台內營字1000805100號令修正發布；並自一百年十月一日施行），第7條（緊急供電之設備）：

 

建築物內之下列各項設備應接至緊急電源：火警自動警報設備、緊急廣播設備、地下室排水、污水抽水幫浦、消防幫浦、消防用排煙設備、緊急昇降機、緊急照明燈、出口標示燈、避難方向指示燈、緊急電源插座和防災中心用電設備等。

 

依據各類場所消防安全設備設置標準第一百九十六條規定，民國八十六年，內政部消防署頒佈「緊急電源容量計算基準」，提供消防緊急發電機容量計算要求，所需之各項係數、公式與輸出計算表格，選定適當之發電機組。

 

自動切換開關ATS是一種電源切換的控制裝置，包含切換開關（MCCB、ACB、MS）、電源偵測、過電流保護裝置及驅動機構等。操作機構必須有可靠的電氣及機械的連鎖裝置來防止常用及備用之電源同時投入。

 

市電跟備用電到底怎麼切換？