浅论鼠笼式异步电动机星-三角起动的电气元件及配电线路选择

浅论鼠笼式异步电动机星-三角起动的电气元件及配电线路选择

摘 要 文章通过简单介绍鼠笼式异步电动机(以下简称电动机)星-三角(以下简称Ｙ-△)起动的特点，提出正确、合理的选择电气主回路中电气元件及配电线路的方法，从而有效的对电动机进行电气保护，并减少不必要的浪费。

关键词 电动机Ｙ-△起动 定子绕组 绕组阻抗 电流 电压 断路器 接触器 热继电器 配电线路 1. 概述

在工程设计中，我们经常对不满足全压起动条件的电动机采用降压起动的方式，其中Ｙ-△起动方式以其设备价格低、起动电流小、控制方式简单、维护方便等优点在民用建筑电气设计中被普遍采用．

在进行电气图纸校审及施工图审查的工作过程中，发现对于采用Ｙ-△方式起动的电动机，其电气主回路中电气元件选择不妥或配电线路的导线的截面的选择偏大，造成浪费的现象是较普遍的，特别是热继电器的选择及整定值偏大，一旦电动机出现运行过载将不能正常保护，这在电气设计中是不允许的。因此，有必要对这一问题进行探讨，作一个简单的总结。 2．电动机Ｙ-△起动分析

2.1 电动机Ｙ-△起动基本控制原理图

2. 2电动机Ｙ-△起动过程分析

电动机Ｙ-△起动过程分为2个阶段：

第1阶段，电动机定子绕组Ｙ接起动.当按下起动按钮SS时，接触器 KM1得电，配电回路中主触点闭合，使电动机定子绕组端子1,3,5接通电源；同时接触器KM3得电，其主触点闭合，使电动机定子绕组端子2,4,6短接，此时电动机定子绕组接成Ｙ形，并开始起动运转。展开的示意图如图二(a)．

图二(a) 电动机定子绕组Ｙ形接法

第2阶段，电动机定子绕组△接线，转入正常运行．经时间继电器KT延时，电动机Ｙ运行达到一定转速，KT常闭触点打开，接触器KM3失电，其主触点断开、常闭辅助触点闭合，使接触器KM2得电( 接触器KM2,KM3互锁), KM2主触点闭合，定子绕组端子1和6、2和3、4和5相接，此时电动机定子绕组接成△形，Ｙ-△起动过程结束，进入正常△形运行状态．展开的示意图如图二(b)．

图二(b) 电动机定子绕组△形接法

2.3 电动机定子绕组Ｙ形接法和△形接法的电流、电压分析。

我们简单分析一下电动机定子绕组Ｙ接法和△接法时电流、电压的变化（设定子每相绕组阻抗为Z，电动机额定电流为Ie,额定电压为Ue）

图二(b)

图三(a) 定子绕组为Ｙ形接法 图三(b) 定子绕组为△接法

当电动机定子绕组为Ｙ形接法时,见图三(a),定子绕组端电压为相电压：

则有：UAN=(1/3)Ue

IAN=IA(Ｙ)=UAN/Z=Ue/(3Z)

当电动机定子绕组为△形接法时，见图三(b)，定子绕组端电压为线电压：

则有：UAB=Ue

IAB=UAB/Z=Ue/Z

IA(△)=Ie=3IAB=(3Ue)/Z

由上述可知：

IAB=(1/3)IA(△) IA(Ｙ)= (1/3)IA(△)

所以，定子绕组Ｙ形接法时线路电流只有△接法时线路电流的1/3倍；定子绕组△接法时绕组内的电流为线路电流的1/3倍.

3．配电回路的电气元件及导线截面的选择

对于Ｙ-△起动的电动机主回路接线在《建筑电气通用图集》中列出几种．我们选用最常用的一种（如图四），来介绍配电回路的电气元件及导线截面的选择。综合以上的分析及图（二）、图（三）,我们把电动机Ｙ-△起动时配电回路的电气元件及导线通过的电流列成下表： 电气元件Ｙ形接线起动△形接线运行QFCT*CTKM1IQF=(1/3)IQICT*=(1/3)IQICT=IA(Y)=(1/3)IQIKM1=IA(Y)=(1/3)IQIKM2=0IKM3=IA(Y)=(1/3)IQIKH=IA(Y)=(1/3)IQIN1=IA(Y)=(1/3)IQIN2=IA(Y)=(1/3)IQIQF=IeICT*=Ie3ICT=IAB=(1/ )Ie3IKM1=IAB=(1/ )Ie3IKM2=IAB=(1/ )Ie 图四 Ｙ-△起动配电线路 KM2KM3KHN1N2IKM3=03IKH=IAB=(1/ )IeIN1=IAB=(1/ )Ie3IN2=IAB=(1/ )Ie3 Ie-电动机额定电流（可由电动机样本查得）

IQ-电动机全压起动时的起动电流（可由电动机样本查得） 从上表可知，各电气元件及导线截面的选择应根据电动机△形接线正常运行时所通过的电流来选择，而不是一概由Ie来选择．

3.1 断路器(QF)的选择

QF通常选用电动机保护型,应按Ie来选择。在Ｙ-△起动时，起动电流仅为直接起动时电流的（1/3）倍，所以选用电动机保护型的QF完全能满足起动要求。

3.2 接触器（KM1，KM2，KM3）的选择

KM1，KM2 的额定电流值以Ie/3为依据选择。需要说明的是，起动电流持续的时间很短，不足以烧毁电气设备，因此KM3的额定值可按（1/3）Ie来选择。

一些设计中，KM1，KM2，KM3全部用Ie来选择，显然是浪费的。 3.3热继电器（KH）的选择

KH的主要作用是用于电动机的过载保护，在电动机运行的过程中若过载时间太长，绕组温升超过允许值，绝缘老化速度加快就会缩短电动机的使用寿命、在

严重的情况下甚至会烧坏。所以正确选用KH尤为重要，其热元件的额定电流值应以IKH≥Ie/3为依据选择，保证Ie/3值KH可调范围之内。

在平时工程的校审及施工图审查的工作中，笔者发现KH选择按IKH≥Ie选择的现象较多，其整定范围的最小值也超出了Ie/3，不能有效地对电动机进行过载保护。需要说明的是，如将KH安装在QF与CT*之间，则其热元件整定电流值应以IKH≥Ie为依据选择，并保证Ie值在热继电器可调范围之内．

3.4 电流互感器(CT,CT*)的选择

图四中给出了两种电流互感器的安装位置，电流互感器CT*的选择应满足电动机的额定电流值Ie,而电流互感器CT的选择满足Ie/3就可以了。比较一下，笔者倾向后者，较为经济。

3.5 配电线路（N1,N2）的选择

从图（二）a,b及图（三）a,b中可以明显地看出，无论电动机定子绕组是Ｙ接线还是△接线，配电线路N1，N2通过的电流都是绕组内的电流，而直接起动的电动机配电线路的电流总是线电流。即前者△形接线正常运行时通过的电流是各相绕组内的电流IAB，即Ie/3,而后者通过的电流是线电流IA(△)，即Ie。

因此，Ｙ-△起动的电动机在选择导线的时候，接至电动机的导线以Ie/3为依据选择即可，而直接起动的电动机以Ie为依据选择。考虑到电缆的敷设方式及敷设条件，还需乘一定的系数（可参见设计手册），从而进行导线截面选择。

值得一提的是，在一些图纸中，采用Ｙ-△起动的电动机的配线仍按Ie来选择，造成一定的浪费；还有一些图纸中，仅配出四芯导线（3L+PE），而无法实现Ｙ-△起动。

4．结论

在电动机Ｙ-△起动配电线路设计中，正确选择元件和导线是十分重要的，正确的选择既可以有效的保护设备，又能节约投资，反则反之。笔者在工程设计中总结了电动机Ｙ-△起动的电气元件和配电线路的选择，写来与大家分享，期望对大家在工程设计中带来一些方便，若有不对之处，敬请指正。

电动电动机 机 额定 额定 电流 功率 Ie Pe (注1) 断路 器整 定值 (注4) 接触器 热继电器 电流 互感器(注2) 电流 电缆截面 (注2) 互感ＹJＹ- 器* WDZ□-ＹJＹ- (注2) WDZ□N-ＹJＹ- 13QF NS100□- MA25/3P Ie13 Ie1Ie3 1 3Ie13 IeIe CT* 40/5 40/5 50/5 75/5 100/5 100/5 100/5 150/5 13 Ie2穿线保护钢管 (kW) 11 15 18.5 22 30 37 45 55 75 90 110 (A) 22.6 30.3 35.9 42.5 56.8 70.4 84.2 102.5 139.7 164.3 201 KM1 LC1-D18 LC1-D25 KM2 LC1-D18 LC1-D25 LC1-D40 LC1-D40 LC1-D40 LC1-D50 LC1-D65 LC1-D80 LC1-D115 LC1-D115 LC1-D150 KM3 LC1-D12 LC1-D18 LC1-D18 LC1-D18 LC1-D25 LC1-D32 LC1-D40 LC1-D40 LC1-D65 LC1-D80 LC1-D95 KH LR2-D1321C 12~18 LR2-D1322C 17~25 LR2-D3322C 17~25 LR2-D3353C 23~32 LR2-D3355C 30~40 LR2-D3357C 37~50 LR2-D3359C 48~65 LR2-D3359C 48~65 LR2-D4365C 80~104 LR2-D4365C 80~104 LR9-D5369C 90~150 CT 20/5 20/5 30/5 30/5 40/5 50/5 75/5 75/5 mm (3x2.5)+ (3x2.5+E2.5) 2SC25 2SC25 2SC25 2SC32 2SC32 2SC40 2SC40 2SC40 2SC50 2SC50 2SC70 NS100□- MA50/3P LC1-D40 LC1-D40 LC1-D40 NS100□- MA100/3P LC1-D50 LC1-D65 NS160□- MA150/3P LC1-D80 LC1-D115 LC1-D115 LC1-D150 100/5 200/5 150/5 200/5 150/5 300/5 NS250□- MA220/3P (3X4)+ (3X4+E4) (3X4)+ (3X4+E4) (3X6)+ (3X6+E6) (3X6)+ (3X6+E6) (3X10)+ (3X10+E10) (3X16)+ (3X16+E16) (3X16)+ (3X16+E16) (3X25)+ (3X25+E16) (3X35)+ (3X35+E16) (3X50)+ (3X50+E25) 附注： 1、电动机的额定电流值以4极电动机为计算依据。

2、CT和CT因安装位置不同而变比不同。CT及CT的变比参照BH-0.66型电流互感器选择，安装位置可任选其一。

3、电缆的型号应按照安装场所、负荷性质确定。

4、□为断路器的使用短路分断能力，NS100为：N:25kA，H:70kA，L:150kA；NS160、NS250为N:36kA，H:70kA，L:150kA;QF应选择保护电动机型的断路器，其整定电流需躲开电动机的起动电流，只需带电磁 脱扣器，进行短路保护。

5、电缆的载流量来自于上海市《低压用户配电装置规程》。

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参考文献

1. 王俭 龙莉莉，建筑电气控制技术.北京：中国建筑工业出版社，1998 2. 洪元颐等，建筑工程电气设计． 北京：中国电力出版社，2003