摘要：国家标准图集16D303-3《常用水泵控制电路图》经过重新修编，已于2016年9月1日正式实行。根据民用建筑电动机拖动设备的主要类型，解析电动机全压启动的功率与变压器容量的关系，电动机启动方式选择，星-三角降压启动的原理，电压、电流、导线截面的分析；以国标图集控制原理图为例，介绍如何看懂电动机自动控制原理图，如何设计电动机的主回路和自动控制电路。
关键词：电动机；水泵；风机；启动方式；控制电路图
1工作原理
目前常用和常见的主要是交流电动机，它可分为两种：三相异步电动机；单相交流电动机。第一种多用在工农业上，第二种多用在民用电器上。下面以三相异步电动机为例介绍其基本工作原理。一台三相笼型异步电动机，在定子铁心由导磁性能较好、厚约0.5mm，两面涂有绝缘漆的硅钢片迭压而成并嵌放着对称三相绕组U1-U2、V1-V2、W1-W2。就是每相绕组线圈相等；每个线圈的匝数相等；三相绕组在空间上互差1200电角度。定子三相绕组可接成星形，也可以接成三角形。转槽内有导条鼠笼式转子，常用裸铜条插入转子槽中，铜条两端用短路环焊接起来，形成鼠笼状，中小型电动鼠笼转条用铸铝式，即用熔铝导条、端环和风叶次源铸而成是最常见的。当异步电动机三相定子绕组中通入三相交流电时，在电动机中便产生旋转磁场。在旋转磁场的作用下，由于磁力线切割转子导体，使其产生感应电源，根据右手定则，N极下的电源方向是流出纸面的。再根据电磁f和转矩T。由左手定则判定，电磁转矩T与旋转磁场n1的方面一致。于是转子在这一电磁转矩T的作用下沿着T方向以n的转速旋起来，它们的关系为，n1=60f1/P式中f1为电源频率；P为定子磁极对数，可见，同步转速n1与电源频率成正比，与磁极对数成反比。
2电动机自动控制电路图设计
2.1电动机的主回路设计
2.1.1断路器的选型
断路器带过载保护时的整定值应大于该回路的计算电流，并留有裕量。断路器不设过载保护时，按仅带电磁脱扣器选择，为计算电流的1.5倍以上。
2.1.2接触器的选型
接触器的大小均可按（不小于）电动机的额定电流选择。接触器触头分断能力按消防类和非消防类（一类、二类）校核。
2.1.3热继电器
电动机设过载保护时，其接触器配热继电器，过载时继电器动作于切断电动机的电源。电动机不设过载保护时，其接触器配的热继电器过载时，仅动作于信号，不切断电动机的电源。两台电动机一用一备时的主用电动机设过载保护，其接触器回路中接入热继电器，电动机过载时接触器跳闸，切断电动机电源；备用电动机不设过载保护，其接触器不串入热继电器，电动机过载时，接触器不跳闸。
2.1.4消防水泵过载不断电的主回路线、缆截面选择
GB50055-2011《通用用电设备配电设计规范》2.3.7条第1款规定：“断电比过载造成的损失更大时，应使过载保护动作于信号。”但对于不切断电源情况下，电动机主回路的线、缆截面如何选择，没有明确规定。在GB50054-2011《低压配电设计规范》（以下简称《低规》）3.2.2条的导体截面选择中，仅定性规定“不应小于计算电流”，未完全定量。《低规》6.3.3条的过负荷保护电器的动作特性与导体载流量的配合中，对导体的载流量既有既定性，又有定量的规定。《低规》6.3.3条规定主要是适合设有过载保护要求的情况，其中的In既可以是熔断器熔体额定电流或断路器的额定或整定电流，也可以是热继电器的动作电流，其载流（通电）时间很长。当热继电器仅动作于信号、不切断电源时，上级的断路器只设瞬时动作的短路保护，不设过载保护（如果上级的断路器设有长延时过载保护时，其长延时过载保护脱扣器的整定值会加大很多）。
如果热继电器前的断路器设有长延时脱扣器，其整定值则必须加大1.5倍以上（或选用仅带短路瞬时动作保护的断路器）才符合消防水泵和风机不设过载保护的要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆《低规》6.3.6条的条文说明指出：“……可让导体超过允许温度运行，即使牺牲一些使用寿命……例如消防水泵……这时保护可作用于信号。”笔者认为，电动机主回路的导体截面若仅按“不应小于计算电流”选择，“牺牲导线的使用寿命”是不够安全、不太合理的。此时电线电缆截面应按不设过载保护选择，也应加大1.5倍以上。
最新修订后的16D303-3《常用水泵控制电路图》对于中、小型（中、小功率）的水泵、风机（例如30kW以下）使用的线、缆截面载流量，取计算电流的1.5~2倍；对于30kW及以上的水泵、风机，其主回路的线、缆截面取为电动机计算电流的1.5倍。
2.2电动机控制电路的设计
目前，电动机控制电路的设计方法，主要是人为地将转换开关、继电器、接触器等电气控制设备、元件进行选型、搭配、组合完成其控制功能。这种方法设计完成的控制电路，称之为“继电接触式”控制电路；有人采用布尔代数设计法，利用“与门”“或门”“0”“1”，将转换开关、继电器、接触器人为组合，完成自动控制功能的电路，也是“继电接触式”控制电路。采用DDC自动控制系统（装置），与“继电接触式”相结合完成的自动控制电路，是较高级的半自动控制电路。
在“人为组合法”（“继电接触式”）控制电路中，控制设备、元件的选型与电路的组建如下述：转换开关选择：种类（转换开关、组合开关）、型号（需查产品样本）。
2.3控制箱制造设计图（现在都是由设备制造厂或工程施工单位完成）
绘制盘面设备布置图；绘制盘后接线图（一般多用相对编号法绘制）；绘制端子板接线图时，应将全盘（箱）内外连接的所有器件的代号标注完整（以前和现在的多版标准图中有的未注全）；端子板。
端子板的类型：终端端子（不接线）在端子排的两端，将所有端子夹紧、固定安装在控制箱内；普通（连接）端子，将控制箱（柜、屏）内、外的相关设备、元器件连接起来，形成导电通路；试验端子，在此端子板处，可以接通或断开电路，以便测量该回路中的电流（这种端子使用得很少）。
端子板（含端子头）的用途：端子板是将控制电路图中的控制箱（柜、屏）内的设备、元器件与控制箱（柜、屏）外的设备、元器件连接起来的分界桥。在工厂内制造控制箱（柜、屏）时，就在控制箱（柜、屏）内将端子板安装好，将箱（柜、屏）内的设备、元件与端子板接好，并将连接控制箱（柜、屏）内设备、元器件的导线，套上接线“端子头”。在“端子头”上标明导线要接的设备、元器件的代号或线号。当箱（柜、屏）运到用户施工现场安装时，再将端子板要连接的控制箱（柜、屏）外设备、元器件的导线套上接线“端子头”，在“端子头”上标明需连接的箱（柜、屏）外的设备、元器件的代号。便于安装、调试、送电及将来维修查线时使用。端子板、端子头是安装、调试、查线、维修必不可少的分界桥、标记物。
3结束语
总之，电动机的供电、启动与控制电路的设计，内容丰富。需要从事电动机自动控制系统设计、施工、维护管理等人员在研究使用新技术新设备（或元件）的同时，要了解继电接触方式中的设备（或元件）等许多相关知识。
参考文献：
［1］中国新时代国际工程公司.GB50055-2016通用用电设备配电设计规范［S］.北京：中国计划出版社，2012.
［2］《钢铁企业电力设计手册》编委会.钢铁企业电力设计参考资料（下册）［M］.北京：冶金工业出版社，2017：92.
［3］中国市政工程中南设计研究总院有限公司.给水排水设计手册第8册：电气与自控［M］.3版.北京：中国建筑工业出版社，2016：267.
作者姓名：罗志翔
作者身份证号码：320621199103308711
论文作者:罗志翔
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/13
标签：电动机论文; 接触器论文; 控制箱论文; 端子论文; 继电器论文; 回路论文; 截面论文; 《基层建设》2018年第36期论文;