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交流變壓變頻調(diào)速扶梯動力回路的配電
設(shè)計剖析
交流扶梯的功率質(zhì)數(shù)是多少？屬于哪些工作制？如何進行電壓估算？斷路器怎么選擇？本文將為你一一解答，若時間充分實際電功率怎么算，請耐心閱讀全文，若無時間，可直接跳轉(zhuǎn)至文末推論。
一、引言
近年來隨著變頻技術(shù)的發(fā)展進步實際電功率怎么算，建筑設(shè)計中常見的住宅電梯，商用扶梯、醫(yī)用扶梯等都早已是采用的交流變壓變頻調(diào)速（VVVF）系統(tǒng)，這與先前的交流雙速扶梯、交流調(diào)壓調(diào)速扶梯有很大區(qū)別，VVVF扶梯以其獨到的先進技術(shù)和性能，實現(xiàn)了節(jié)能、快速、舒適、平層確切、低噪聲、安全等目標。由于其優(yōu)越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)能療效，在好多應用場合已成為現(xiàn)今扶梯市場的主流。
二、常見設(shè)計做法
以常見的一類高層住宅的扶梯為例，其主要參數(shù)為提高高度120m/載重/人數(shù)14人/運行速率2.5m/s，根據(jù)扶梯資料可知（建筑專業(yè)提供或扶梯廠家提供）其用用電功率P=20.4kW。
20.4kW包含了扶梯的曳引電動機功率PN=20kW（后面估算會用到）、門機功率、控制系統(tǒng)用電等其他附屬設(shè)備用電功率0.4kW（后面估算會用到），不包含轎廂照明、井道照明、機房通風等用電功率、也不包含轎廂空調(diào)功率和機房降溫用的掛機空調(diào)功率。
加上機房空調(diào)、照明等用電，電梯配電箱的總功率取約22kW;計算電壓
Ij=22*1/(1.732*0.38*0.55)=60.8A；
雙電源開關(guān)按回路估算電壓的125%選擇為80A尺寸。
從扶梯配電箱到扶梯廠家控制箱的饋線回路就直接選擇了63A開關(guān)和16平方的YJV電纜，且扶梯控制箱動力饋線回路并未做電壓估算。此做法設(shè)計上應當是安全可靠的，但實際估算是否這么？
三、相關(guān)估算
1、交流扶梯的功率質(zhì)數(shù)是否按《工業(yè)與民用共配電設(shè)計指南》（以下簡稱《配四》）P13表1.4-3中的0.5～0.6？
依據(jù)GB∕T 12974.2-2014 《交流扶梯電動機通用技術(shù)條件第2部份：永磁同步電動機》：
▲目前永磁同步電動機是市場上主流配置
由于永磁同步電動機一些列的優(yōu)點，比如結(jié)構(gòu)優(yōu)越,轉(zhuǎn)子上使用了永磁體，無電樞耗損，無碳刷和滑環(huán)之間的摩擦耗損和接觸電耗損；功率誘因高。
永磁電機在正常運轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子怠速和轉(zhuǎn)子磁場怠速一致，轉(zhuǎn)子鼠籠條上沒有電壓，定子上感應電壓降低，因此功率質(zhì)數(shù)高，具有較寬的經(jīng)濟運行范圍：永磁同步電機負載發(fā)生變化，功率誘因一樣可以在0.9以上。現(xiàn)在永磁同步電動機在交流扶梯中已得到全面的應用。
另外變頻調(diào)速系統(tǒng)通過改善其功率質(zhì)數(shù)可以達到0.9~0.95以上。
故本文按廠家提供的0.85的功率質(zhì)數(shù)進行估算，對《配四》P13表1.4-3中的0.5~0.6的功率質(zhì)數(shù)存在疑惑。
2、交流扶梯的馬達工作制是短時工作制嗎？
依據(jù)GB∕-2012《交流扶梯電動機通用技術(shù)條件》：
▲電動機為斷續(xù)周期工作制（S5）
▲某商業(yè)大廈扶梯電動機標牌，可見其定額為S5
▲《配四》P1070中可見S5是斷續(xù)周期工作制
▲《配四》P4關(guān)于交流扶梯用電動機屬于短時工作制
可見交流變頻扶梯的電動機定額是S5，是斷續(xù)周期工作制，《配四》中說交流扶梯用電動機是短時工作制是不確切的。
3、交流扶梯的估算電壓怎么估算？
依據(jù)-2011《通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范》3.3.4的要求：
3.3.4 電梯或自動扶梯的供電導線應按照電動機標牌額定電壓及其相應的工作制確定，并應符合下述規(guī)定：
1 單臺交流扶梯供電導線的連續(xù)工作載流量應小于其標牌連續(xù)工作制額定電壓的140％或標牌0.5h或1h工作制額定電壓的90％。
依據(jù)《工業(yè)與民用供配電設(shè)計手冊》第四版：
▲《配四》P1146關(guān)于單臺扶梯的估算電壓取值
▲《配四》P4關(guān)于周期工作制的統(tǒng)一負載持續(xù)率的有功功率估算
因此扶梯導線的連續(xù)工作載流量應按小于其標牌連續(xù)工作制額定電壓的140％及其附屬家電電壓之和估算。一般住宅扶梯負載持續(xù)率40%，60%居多，商業(yè)扶梯負載持續(xù)率通常為70%。不同的負載持續(xù)率對應不同的設(shè)備功率換算，換算以后得到一個假想的等同于連續(xù)工作制下的持續(xù)性負荷，其熱效應與實際變動負荷所形成的最大熱效應是相等的。
依據(jù)《配四》1.2-1的公式，按60%負載持續(xù)率時換算到連續(xù)工作制下：
依據(jù)GB∕.2-2014 交流扶梯電動機通用技術(shù)條件第2部份：永磁同步電動機的表1：
可知永磁同步電動機按效率約η1=0.86（實際效率可能更高），變頻效率約按η2=0.95，則曳引提高傳動部份在扶梯控制箱后端系統(tǒng)輸入功率為：
Pjs=Pe/η1/η2=15.5/0.86/0.95=18.97kW，
系統(tǒng)輸入電壓則約為
Ijs=18.97/(1.732*0.38*0.85)=33.9A，
附屬家電電壓Ifs約為400/220/0.85=2.14A，
因此要求導線連續(xù)載流量
Iz＞1.4Ijs+Ifs=1.4*33.9+2.14=49.6A。
可選擇扶梯動力電源回路斷路器可選用50A尺寸，再選用匹配的導線即可滿足要求。此開關(guān)可選用3200型塑殼不用帶過負荷保護。
▲配中學短時工作或斷續(xù)周期工作的電動機，可不裝設(shè)過負荷保護
▲配中學明晰可以直接采用廠家數(shù)據(jù)選用開關(guān)和導線
由于扶梯運行過程仍然是在變頻控制之下，其運行電壓值并不是一個固定不變的某個具體數(shù)值，為滿足扶梯配電要求廠家通常只會給出所須要提供的電源開關(guān)和導線尺寸，而不會提供一系列數(shù)據(jù)。
四、電梯產(chǎn)品剖析
根據(jù)產(chǎn)品說明書和《配四》電梯數(shù)據(jù)表可知，電梯（載重/人數(shù)14人/運行速率2.5m/s）的電源斷路器尺寸為50A時侯，主電源線采用的是25平方BV線。
▲此表為《配四》表12.3-3，此處相對于《配三》放大了一級
▲此表為為奧的斯技術(shù)參數(shù)表
▲此表為為日立MCA扶梯參數(shù)表
▲此表為LEHY-III三菱技術(shù)參數(shù)表
經(jīng)過咨詢扶梯廠家，由于扶梯屬于特種設(shè)備，安全可靠性至關(guān)重要，建議導線加強一級截面。
根據(jù)前面導線校準可知卻能夠縮小截面等級，因此實際上設(shè)計中按正常導線與開關(guān)的匹配設(shè)計，使用并無問題。
五、導線校準
根據(jù)《配四》要求：
電梯電動機是斷續(xù)周期工作制，工作周期無論是取5min，還是10min情況下，校驗導線斷續(xù)工作制下的載流量都小于正常連續(xù)負載載流量，具體內(nèi)容詳見配四表12.8-2和表12.8-6。
但是這是否意味著可以按此表增加導線截面等級去選擇電源導線？實際上這是不可取的，因為還涉及到導線熱穩(wěn)定、壓降和靈敏度校準，而且增加截面選定導線是與扶梯廠家的導線要求相違反的。
六、結(jié)論
①《配四》提供交流扶梯功率質(zhì)數(shù)0.5～0.6存在疑惑，并不適宜當下的大部分扶梯；
②《配四》中關(guān)于交流扶梯的馬達工作制是短時工作制并不確切；
③現(xiàn)在常見的交流變壓變頻調(diào)速扶梯動力回路開關(guān)導線選定與實際估算有一定誤差，多數(shù)都是放大了一級，從使用角度來看是安全可靠的，但是從設(shè)計角度來說不是很精準，或可以根據(jù)扶梯廠家的指導說明書中的參數(shù)要求來進行設(shè)計；
④ 電梯配電箱到扶梯廠家控制箱的饋線回路可選用單磁型斷路器，且應具有隔離功能。