双速风机配电电线及元器件选择的分析
摘要双速风机在配电过程中若对其工作原理不够了解容易错误选择元器件及导线截面。
然而双速风机在实际应用中多为平时兼消防风机属于较为重要的用电设备。
目前使用较多的为△/YY、Y/YY、Y/Y及3Y+Y/3Y型双速风机，本文就此四种类型双速风机进行电流计元器件选择的分析。
关键词双速风机定子接线方式△/YY接法Y/YY接法Y/YY接法3Y+Y/3Y接法
基尔霍夫电流定律外部接线方式
1．问题提出
在工程实际中会经常遇到给双速风机配电的情况，然而在很多情况下设计人员对双速风机的工作原理并不清楚，以至于对双速风机电气元器件的选择不当。
下边笔者将按照不同类型的双速风机分析其在高速、低速工作时的电流关系同种工况时相电流与线电流的关系，从而进一步分析相关元器件及电缆的选择。
2．双速风机类型及原理
双速风机所配双速电机其定子绕组为△/YY、Y/YY、Y/Y及3Y+Y/3Y接法，调速基本原理通过改变电机定子绕组间的连接方式，使其改变极数或改变绕组电抗以达到调速目的，低速工作时为△(或Y)方式,高速工作时为YY、Y或3Y方式，如下图（一）~（五）所示：
图（一）图（二）
图（三）图（四）
图（五）
3．定子绕组为△/YY双速分机分析
3.1△/YY绕组双速风机
△/YY绕组双速风机的低速△接法及高速YY接法的电流情况，如下图(六)所示：
图（六）
由上图可知当三角形接法时电源接通U1a,V1a,W1a此时相电流In1=ia=ib=ic=Ul/Z,导线1,2,3上的线电流Il1=Ia=Ib=Ic=√3In1。
当采用双星型接法时电源接通U2a,V2a,W2a此时相电流为In2=id=ie=if=2Un/Z,线电流Il2=4Un/Z原进线导线1，2，3上的电流由基尔霍夫电流定律可以推出id’=ie’=if’=In2。
其中Ul=√3Un。
由以上分析可以得出低速时线电流Il1=3Un/Z，高速时的线电流为Il2=4Un/Z。
（Ul为线电压，Un为相电压，Ul=√3Un）。
高速低速共用部分导线1,2,3上的电流在低速时较大应按照低速时选择电线及相应的接触器。
从而还可以由P=UI推出低速运行时电机的功率基本上（在功率因数相同时）为高速功率的3/4倍，由此可以判断暖通专业提出的双速风机是否为△/YY绕组风机，以便依据相应的电流关系我们来选择电缆及相关元器件。
3.2 Y/YY绕组双速风机
Y/YY绕组双速风机的低速△接法及高速YY接法的电流情况，如下图（七）所示：
图（七）
由上图可知当单星形接法时电源接通U1a,V1a,W1a此时相电流
In1=ia=ib=ic=Un/Z,导线1,23上的线电流Il1=Ia=Ib=Ic=In1。
当采用双星型接法时电源接通U2a,V2a,W2a此时相电流为In2=id=ie=if=2Un/Z,线电流Il2=4Un/Z,原进线导线1，2，3上的电流由星形电路特点可知id’=ie’=if’=In2。
（在星形电路时相电流等于线电流Id=2id=2id’）由以上分析可以得出低速时线电流Il1=Un/Z，高速时的线电流为Il2=4Un/Z。
（Ul为线电压，Un为相电压，Ul=√3Un）。
高速低速共用部分导线1,2,3上的电流在高速时较大，应按照高速时选择电线及相应的接触器。
从而还可以由P=UI推出低速运行时电机的功率基本上为高速功率的1/4倍，由此可以判断暖通专业提出的双速风机是否为Y/YY绕组风机，以便依据相应的电流关系来选择电缆及相关元器件。
3. 3 3Y+Y/3Y绕组双速风机
3Y+Y/3Y型双速风机的高速低速接线如下图（八）所示：
图（八）
此种风机接线方式Z1与Z2的关系需生产厂家提供，但由设备功率可推出Il1=Ia=Ib=Ic= P1/√3Ul cos∅，Il2=ia=ib=ic= P2/√3Ul cos∅。
此种情况下无法依据电流关系推断风机类型需向暖通专业问明风机为何种类型，（Ul为线电压）。
3. 4 Y/Y绕组双速风机
Y/Y型双速风机的高速低速接线如下图（九）所示：
图（九）
此种风机接线方式Z1与Z2的关系需生产厂家提供，但由设备功率可推出Il1=Ia=Ib=Ic= P1/√3Ul cos∅，Il2=ia=ib=ic= P2/√3Ul cos∅。
此种情况下同样无法依据电流关系推断风机类型需向暖通专业问明风机为何种类型，（Ul为线电压）。
4.风机一次外部接线分析
4.1△/YY绕组双速风机外部接线分析
△/YY绕组双速风机双速风机外部接线图如下图（十）所示：
图（十）
由上述△/YY绕组双速风机工作原理可知当在低速运行时共用导线1,2,3上电流最大，此时应按照低速时的Il1=3Un/Z=P1/√3Ul cos∅来选择（P1为低速时的功率）KM1，KM3，KH1及此部分共用导线的截面积。
高速部分的KM2，KH2及高速部分的导线应按照高速电流Il2=4Un/Z=P2/√3Ul cos∅来选择，（P2为高速时的功率）。
4.2 Y/YY绕组双速风机外部接线分析
Y/YY绕组双速风机双速风机的接线同4.1△/YY绕组双速风如上图（十）所示。
由上述Y/YY绕组双速风机工作原理可知在高速运行时共用导线部分电流最大，此时应按照高速时共用导线上的电流In2=id=ie=if=2Un/Z= P2/√3Ul cos∅（P2为高速时的功率）来选择KM3，及此部分共用导线的截面积。
由于高速时的电
流不流经KH1，所以KH1依然按照Il1=3Un/Z=P1/√3Ul cos∅来选择（P1为低速时的功率）来选择。
高速部分的KM2，KH2及高速部分的导线应按照高速电流Il2=4Un/Z=P2/√3Ul cos∅来选择。
（P2为高速时的功率）。
4.3 3Y+Y/3Y绕组双速风机外部接线分析
3Y+Y/3Y绕组双速风机的外部接线如下图（十一）：
图（十一）
由上述3Y+Y/3Y绕组双速风机原理可知风机高速工作与低速工作为互不干扰的两组外部接线情况。
此时不存在KM3接触器。
因此KM1与KH1及低速部分导线应按照Il1=Ia=Ib=Ic= P1/√3Ul cos∅（P1为低速时的功率）来选择，KM2与KH2及高速部分导线应按照Il2=ia=ib=ic= P2/√3Ul cos∅（P2为高速时的功率）来选择。
（Ul为线电压）。
4.4 Y/Y绕组双速风机外部接线分析
Y/Y绕组风机外部接线同3Y+Y/3Y绕组风机如上图（十一）所示。
可以看出
Y/Y绕组双速风机与3Y+Y/3Y绕组风机相同高速工作与低速工作为互不干扰的两组外部接线情况，不存在KM3接触器。
因此KM1与KH1及低速部分导线应按照Il1=Ia=Ib=Ic= P1/√3Ul cos∅（P1为低速时的功率）来选择，KM2与KH2及高速部分导线应按照Il2=ia=ib=ic= P2/√3Ul cos∅（P2为高速时的功率）来选择。
（Ul为线电压）。
5.结束语
综上所述，在进行双速风机配电设计时应向暖通专业弄清风机的类型，进一步根据其风机原理来分析高速、低速工作时的电流关系从而正确的选择相应的导线及各个元器件。
笔者在电缆选择时考虑了高速和低速时共用进线断路器的情况，在一般情况下共用断路器导线都能满足导线热稳定的要求。
但在工程实际中应依据实际情况验证低速导线是否满足热稳定，尤其是对于△/YY、Y/YY绕组电机应校验合用部分导线的热稳定。
鉴于笔者水平有限，数据资料不够完善，以上分析仅供各位同行参考，请各位专家予以校核指正。
参考文献
[1]常用电机控制电路图中国建筑标准设计研究院
[2]电气控制技术重庆大学出版社
[3]电路原理清华大学出版社。