2008年2月25日星期一

交流电梯配电总结(改3)


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Mitsubishi elevator design ref.pdf
Hyundai elevator planning guide.pdf

0、前言
         交流电梯配电到现在头绪还是很乱。在这次总结以后还有些疑惑。主要有:S5工作制功率和
负载持续率 25%下的等效功率换算的依据和物理意义。疑惑留着,先总结现在想到的。

1、断续周期工作制
         设计这种工作制的电机时,应使最高允许温升大于最高温升,即τal>τmax显然改变工作时间和停歇时间的比率,会影响τmax 值的大小,为此提出负载持续率(暂载率)的概念。

负载持续率定义:
暂载率表明工作时间占工作周期时间的百分数。

断续周期工作制(有人称为重复短时工作制)
        标准负载持续率为:15%,25%,40%,60%四种。
        属于断续周期工作制的设备如:起重机械,电梯等。

电梯每停一次梯,减速、开门、关门、加速一般需要7秒钟。每分钟10次,每小时最多600次,如果控制的好,估计300次就差不多了。

包括电制动的断续周期工作制(S5):按一系列相同的工作周期运行,每一周期由一段起动时间,一段恒定负载运行时间,一段快速电制动时间和一段停机和断能时间所组成,这些时间较短,均不足以使电动机达到热稳定状态。 选用电动机时,对于各种起动及制动状态,均需把等效发热折算成每小时等效全起动次数,以该等效全起动次数确定电动机的定额。

2、单台交流电梯电机功率(需要系数法计算时)
根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)第2页,1(2)
短时或周期工作制电动机的设备功率是指额定功率换算为统一负载率下的有功功率。客梯负载持续率 取60%,货梯,医用梯,服务梯等取40%。

统一负载率下的有功功率只说明怎样计算、怎样用,但没有说明原因和物理意义(从导体发热或从电源波动考虑)。

根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)公式(1-1)
当用需用系数法计算负荷时(有些书籍说二项式法也一样),换算为负载持续率 25% 下的统一功率
Pe=2*Pr*SQRT(er)
Pe设备功率,Pr电动机额定功率,er电动机额定负载持续率[但没有提及Pr指S1连续功率还是S5重复短时工作制功率]
因为没有涉及效率,按公式,Pr指的是应该是电功率,也就是输入功率。
但又与《工业与民用配电设计手册》(第三版)公式(12-1)有些矛盾,式(12-1)中涉及效率,同样用Pr,指的是机械功率。
根据《交流电梯电动机通用技术条件》GB 12974-1991 中的定义,认为是S5重复短时工作制下的功率。
Pe客梯=2*Pr*SQRT(0.6)=1.55*Pr
其它电梯保险起见,也按客梯计算。

香港的《升降梯及自动梯装置能源效益守则2007》,由描述对电梯功率的要求 MAXIMUM ALLOWABLE ELECTRICAL POWER,作为一种节能指标。特定的电梯在额定工作时的功率都不大于MAXIMUM ALLOWABLE ELECTRICAL POWER 规定的制。The running active electrical power of the motor drive of traction lift system carrying a rated load at its rated speed in an upward direction shall be equal to or less than the maximum allowable values indicated in Table (4.1.1a), Table (4.1.1b) and Table (4.1.1c).这个功率理解为整套设备的S5重复短时工作制的电功率。


3、交流电梯功率因数
                                                                        电梯运行功率因数实测数据

工况

梯种

额定载荷

75%载荷

50%载荷

25%载荷

AC-2

0.434

0.427

0.425

0.434

ACVV

0.565

0.574

0.577

0.569

VVVF

(蜗轮曳引机)

0.645

0.638

0.642

0.650

VVVF

(无齿曳引机)

0.696

0.676

0.643

0.636

如增加VVVF变频器的电抗器,可使功率因数提高。香港的《升降梯及自动梯装置能源效益守则2007》要求交流梯功率因数不低于0.85。
保险起见,按0.85或0.8计算。

4、交流电梯的效率
机械部分效率
低速领域电梯(目前国内用得最多的是 2.5m/s的低速电梯)的传动机构,在交流调速方式下,一般可分为两大类:第一类为交流异步电机+减速箱结构;第二类为永磁同步电动机驱动的无齿轮曳引 机。由于交流异步电机+减速箱结构系统中,异步机的效率与减速箱效率的乘积约为0.6,而永磁同步电动机驱动无齿轮曳引机的效率高达0.9以上,所以可以 比交流异步电机+减速箱结构系统节能30%以上。

永磁同步电机高效率超节能,因为功率因数高(可近似为1),又省去电励磁,减少了定子电流和定子转子电阻的损耗,效率高 (94~96%),满载起动电流比异步减少一半,满载启动运行时电流不超过额定电流的1.5倍,所以节能效果明显,用于电梯时,同步电机可节能40%以上(用户实际使用后测试结果),轻载电流小,只相 当于异步电机的10%,如11KW异步电机轻载时异步电机电流10A,而同步电机轻载电流只有0.7A。

电气部分效率
由于给出的是电动机功率,上述机械部分效率已经在选择电机的时候计入了。
电气部分效率指的是电动机的效率和电梯控制器的效率。电梯的VVVF控制器的效率在95%以上。 电动机效率在95%以上。
如将电梯功率认为是曳引机机械功率,则电气部分总体效率0.9或0.76。
如将电梯功率认为是曳引机电功率,则电气部分总体效率0.95。
如将电梯功率认为是电功率,则电气部分总体效率为1。

VVVF 曳引机 变速箱 变速箱效率 电动机 电动机效率 曳引机总体效率
蜗轮副曳引机 蜗轮副减速箱 65%-72% 交流异步VVVF电动机 79%-89% 51%-64%
永磁无齿曳引机 无变速箱 100% 交流同步VVVF电动机 95% 95%


5、单台交流电梯电梯的电流
根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)第734页 四(1)
Ij交流电梯=0.9*(0.5或1h工作制额定电流)=1.4* (连续工作制额定电流) ,曳引机铭牌通常给出短时工作制的额定值。
既然《交流电梯电动机通用技术条件》GB 12974-1991 中的定义了电梯电机是S5重复短时工作制,不知何来S2短时0.5或1h工作制。这里抄的是NEC,和IEC的电动机S5重复短时工作制不匹配。
电梯电动机的铭牌应该标的是S5重复短时工作制,而不是S2短时工作制。
S5和S2的转换有下列不同观点,其实S5的每小时起动次数也是一个重要因数:
(1)短时工作制电动机与周期断续工作制电动机可以在一定条件下相互替用,短时定额与断续定额的对应关系近似为:30 min相当于是15%,60 min相当于25%,90 min相当于40%。
(2)若选用断续工作制电动机作短时工作使用时,其等效额定时间Tstr与Fc的对应关系如表。
FC(%) Tstr(min)
15
25
40
15
30
60
根据单台交流电梯电梯功率(需要系数法计算时)计算统一功率的电流。
功率因数按0.85算,电梯功率认为是总功率
Ie=2*Pr*SQRT(0.6)/(1.732*0.38*0.85)=2.77*Pr
功率因数按0.80算,电梯功率认为是总功率
Ie=2*Pr*SQRT(0.6)/(1.732*0.38*0.80)=2.94*Pr

国标图集 02J404-1 中也有不少电梯的资料,三菱有电动机功率,最小电源容量,满载电流,起动电流;奥的斯有电动机功率、起动电流。三菱的比较详细。
其中 ,三菱GPSIII型的1350kg,2.5m/s的客梯,26kW,23kVA,56A,110.5A。GPS-Ⅱ电梯是三菱GPS系列电梯的第二代产品,轿厢拖动以及门机的驱动也仍然采用VVVF调速,GPS-III应该也是VVVF梯。
26/(1.732*0.38*0.7)=56.5A,功率因数约是0.7。
Ie=2*Pr*SQRT(0.6)/(1.732*0.38*0.70)=87A。
上面公式算出的统一功率的电流既不是满载电流,也不是起动电流。

有些国外产品手册,提供的设计资料中,电梯有负荷LOAD、功率因数PF、全电流(电机额定电流)FLA、运行电流Runing Amperage,加速电流Accelerating Amperage
比如150kW,0.8,284.9A,235A,510A。
其中,运行电流小于全电流(电机额定电流),也就是这台的电梯额定功率小于电动机功率。



6、电梯变频器
        重复短时工作制电机,其特点是重复性和短时性,即电机的工作时间和停歇时间交替进行,而且都比较短,二者之和,按国家规定不得超过60秒。重复短时工作制 电机允许其过载且有一定的温升。此时,若根据电机铭牌数据来选择变频器,势必造成变频器的损坏。针对该类负载,变频器在参考电机铭牌数据的情况下要根据电 机负载图和变频器的过载倍数、过载时间、过载周期来选型。

通用变频器:
  YZ和YZR系列电动机的过载力矩一般为2.2-2.8倍,为了充分发挥电动机的负载能力,提高起重设备的安全性能,采用变频器进行控制后,必须保证变频器-电动机系统具有2.2-2.8倍的过载能力。由于普通变频器的过载能力一般为150%一分钟,瞬态过载力矩只能达到180%-200%,因此必须提高所适配的变频器容量,以便提高变频器-电动机系统的瞬时过载能力。由上述可知,只要把变频器的容量提高20%左右,即可使变频器-电动机系统的瞬时过载能力提高到2.0-2.4倍,基本满足要求。因此,应选择变频器额定容量为电动机额定容量的120%以上,即把变频器的容量提高一个等级。如45KW的电动机,应配置55KW的变频器,且变频器应具有较大的过载能力,过载率在150%一分钟以上。

电梯专用变频器:
      台� VFD-VL 系列�梯�用��器,���能力: 150%可�一分�, 200%可�10秒。
      iAStar-S3 奥莎系列过载能力150%额定电流,60秒;200%额定电流,10秒。

永磁同步电机:
      满载启动运行时电流不超过额定永磁同步电机电流的1.5倍,配置变频器无需提高功率配置,降低了变频器的成本。还不是主流,可能高档的建筑和功率很大的电梯会采用。除非明确采用永磁同步电机,才能作为设计依据。

7、单台电梯配电
对于单台电动机,还要计入电梯控制器的用电约2kW)。

(1)设计手册上的资料:
先看《简明建筑电气工程师数据手册》第119页,选断路器时AC-2大概是电动机容量X5再放大一点,ACVV大概是电动机容量X4再放大一点,VVVF 大概是电动机容量X3.5再放大一点。但没有注明电动机容量指的是机械功率还是电功率,也没有注明是S1连续功率还是S5功率。铜导线选得出奇的大。

再看《工业与民用配电设计手册》(第三版)第736页 表12-58
标称容量和计算电流关系比较复杂,有2倍以下的,也有3~4倍的,甚至4倍以上的。
标称容量和开关整定值的关系也比较复杂,有3~4倍,有5倍,有5倍以上。
同一载重和速度的标称容量、计算电流、开关整定也相差很远。
表格没有注明标称容量指的是什么,也没有注明是什么调速方式,但有产品型号。

(2)原理和公式计算:
根据《交流电梯电动机通用技术条件》GB 12974-1991 4.7,电动机堵转电流倍数不大于4.5。
根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)第668页 公式(12-5)及2)
电动机起动电流=电动机堵转电流倍数*电动机额定电流

瞬时脱扣电流>=2.2*电动机起动电流=2.2*电动机堵转电流倍数*电动机额定电流=10*In
NS MA型短路器没有瞬时脱扣,短延时脱扣可调至14*In,NS ME型瞬时脱扣最小为 10.4*In,都能满足要求。

长延时脱扣电流>=2.2*(电动机起动电流/断路器瞬时电流倍数)=2.2*(电动机堵转电流倍数/断路器瞬时电流倍数)*电动机额定电流
即使按10.4算,2.2*(4.5/10.4)*In=0.95In,还不到In。按In选长延时脱扣电流就能满足要求。

根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)第668页 3)
要求在长延时脱扣器在7.2*In下动作时间大于电动机起动时间。
但是电梯比较特殊除了要考虑电梯启动电流和时间,还要考虑电梯加速电流和时间。电梯启动电流为4.5*ln,电梯加速时电流约为2*In,应用起来比较困难。

中国的国家标准《GB/T 10058---电梯技术条件》对电梯运行过程中的加速度和振动作了一些限制性要求:电梯启动加速度和制动减速度最大值均不应大于1.5m/s2。当乘客电梯额定速度为1.0m/s到2.0m/s范围内时,其平均加、减速度不应小于 0.48m /s2。 乘客电梯额定速度为2.0m/s到2.5m/s范围内时,其平均加、减速度不应小于0.65m /s2。这样看来,电梯的加速时间应该小于5秒。如果是高速电梯,可能加速时间会长很多,10m/s的电梯,可能都要超过10秒了,但一定小于15秒。

这样看来,只要长延时脱扣器在4.5*In下动作时间大于电动机起动时间,在2*In下动作时间大于15秒就没有问题。但是电梯不是起动一次就可以了,要才短时间内反复启动多次,所以和一般电机不一样。选择长延时比较麻烦,电梯厂家会做一些试验,也在产品目录上推荐断路器大小(一般是额定电流1~2倍)。如采用VVVF电梯,断路器还需要和变频器进行配合,否则容易出现误跳闸,最好依据变频器厂家的资料(一般是变频器计算电流1~2倍)。电梯厂家给出的断路器没有标明是何种断路器,一般指的是反时限断路器IT Breaker。变频器是半导体器件,一般需要用熔断器保护,最好能由厂家提供。

根据《通用用电设备配电设计规范》GB50055―93 第2.5.4条
导线或电缆(以下简称导线)的选择应符合下列规定
当电动机为短时工作或断续工作时,应使导线在短时负载下或断续负载下的载流量不小于电动机的短时工作电流或额定负载持续率下的额定电流。
导线在S5断续周期工作下的载流量:
根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)表(12-78),公式(12-31)。
校正系数Kj>=1,即导体S5断续周期工作下的载流量>=连续工作载流量。将额定电流当成连续工作电流选择导体没有问题。

(3)实际做法:
长延时为2*In时,就肯定没有问题了,但太保守;长延时为1.5*In时,估计问题也不大。所以选2*In低一级,1.5*In高一级估计比较合适。这里,没有发现统一功率下的电流对断路器选择没有什么作用。只是和Ir>1.5*In比较接近而已。根据国家规范,如果断路器设长延时,导线载流量要与断路器配合;即使不设,习惯上也比Ir大。由于长延时>1.5*In,所以能满足要求。这里可以看出统一功率并不是因为导体发热而进行换算的,对导体选择没有什么作用。只是由于断路器Ir>1.5*In,导致导体载流量增大,增大的幅度和1.55比较接近而已。


(4)对照NEC
根据NEC,导线设计和断路器是分开的,即使一般的电动机,最大可以选取2.5*In的反时限断路器,而按1.25*In选择导体,即10A额定电流的连续工作制电动机在连续工作状态下可以选用25A的断路器做短路保护,而用12.5A载流量的导体。只要根据NEC规范设计,所有电机类和其他类型的特殊设备以及混合负荷都的断路器的额定电流和电缆都可以没有线路过载保护关系。电机类和其他类型的特殊设备以及混合负荷的断路器(即使用反时限断路器)是用于短路保护,它的整定值要躲开正常电流,避免误跳闸,所以可以选得大一点而无需考虑线路过载。若不是反时限断路器,比如是专门的电机保护断路器,整定值可以小一点也能躲开正常电流。

(4)举例
以国标图集 02J404-1 中,三菱的1350kg,2.5m/s的客梯,26kW,23kVA,56A,110.5A,为例。
56A*1.5=84A,56*2=112A(近似起动电流)。84A大一级,112A小一级,选NS MA型 100A。电缆选YJV-35mm2。
110.5的起动电流(即使没包含附属设备电流约12A,则110.5+12=122.5A),NS MA型 100A开关不会有问题(80A也没有问题)。额定电流56A+12=78A,YJV-35mm2导线没有问题。100A开关配YJV-35mm2导线满足要求。如果用统一功率下的电流进行校验,统一功率下的电流56A*1.55+12=99A,YJV-35mm2导线没有问题。可以看出开关和统一功率下的电流很接近,在不知道统一功率的物理意义时,尽量满足统一功率的要求。
如果以NEC标准衡量,56A+12*1.25=71A,YJV-35mm2导线符合要求。56A*8=448A,短延时脱扣整定为6*100=600A,偏大但不超过13*56,符合要求。开关额定电流100A>56A+12*1.25=71A,符合要求。如果电梯开关是采用IT断路器,则开关额定电流<56A*2.5=140,选大一级160A。

《简明建筑电气工程师数据手册》中的1350kg,2.5m/s的VVVF电梯,选100A开关,70mm2导线。
《工业与民用配电设计手册》(第三版)中的1350kg,2.5m/s的电梯,有KONE 3000,OTIS3200,EXCEL-DXVF,分别选64A,85A,113A开关,25mm2,50mm2,70mm2的导线。

有个工程和外国合作设计,外国提供的设计资料中,电梯有负荷LOAD、功率因数PF、全电流FLA、运行电流Runing Amperage,加速电流Accelerating Amperage
比如150kW,0.8,284.9A,235A,510A。选了450A的断路器和600A的隔离开关。

8、电梯组的同期系数
根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)表(12-57)
对电梯的干线和计算电流,不同台数的电梯有不同的系数。这里抄的是NEC规范,但NEC计算例子D8,D9里面用的计算功率,不是统一功率,而是额定功率。

根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)表(1-2)
电梯 (交流) Kx=0.18~0.5
根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)表(1-3)
电梯  Kx=0.18~0.5  
计算总负荷时,对整个建筑的电梯,取
0.18~0.5 的需用系数,需用系数乘以的功率是单台交流电梯统一功率(需要系数法计算时)。

上述两种算法的参数和系数都是不同的,没有办法进行比较。


还有就是起动电流的同时系数,在Mitsubishi elevator design ref.pdf中可以找到,还有WITH EXPRESS ZONE(有快速区域功能) 和WITHOUT EXPRESS ZONE(没有快速区域功能)的区别。有快速区域功能时比计算电流的同时系数高,没有快速区域功能时比计算电流的同时系数低。这里取与计算电流的同时系数相等。

9、电梯机房(干线)配电
电梯机房配电除了电梯的电机(曳引机)及附属设备外,还有电梯空调和照明(约2kW)、机房照明和通风(约2kW)、检修插座等单相负荷,单相负荷功率计算时需要乘以3,换算为等效三相负荷。

对于动力干线:
(1)原理和公式计算:
根据《交流电梯电动机通用技术条件》GB 12974-1991 4.7,电动机堵转电流倍数不大于4.5。
根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)第668页 公式(12-5)及2)
电动机起动电流=电动机堵转电流倍数*电动机额定电流
根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)第636页 公式(11-15)
短延时脱扣电流>=1.2*(最大电动机起动电流+线路计算电流)
根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)第636页 公式(11-16)
瞬时脱扣电流>=1.2*(最大电动机起动电流*2+线路计算电流)

如果是1个机房1台电梯的话, 瞬时脱扣电流>=11*In,短延时脱扣电流>=5.5*In,长延时比单台配电大一级。
NS TM-D型短路器没有瞬时脱扣,短延时脱扣最小约8*In,NS SE型瞬时脱扣最小为 11*In,短延时脱扣可调至10*In,即使Ir=电梯额定电流都能满足要求。
如果是1个机房多台电梯的话, 瞬时脱扣电流、短延时脱扣电流都没有问题,长延时在算上同时系数后+其它用电。
但电梯的特点是起动时间(加速时间)较长,而且反复起动,与普通电机不一样,上面的原理和公式应用起来比较困难。

(2)举例:
一个电梯机房1台电梯,以国标图集 02J404-1 中,三菱的1350kg,2.5m/s的客梯,26kW,23kVA,56A,110.5A,为例。
电梯选NS MA型 100A。电缆选YJV-35mm2。其他用点开关32A。
机房进线开关NS TM-D 125A ,低压柜出线开关NS TM-D 160A,电缆选70mm2。110.5的起动电流(即使没包含附属设备电流约12A,则110.5+12=122.5A),另外电梯照明和空调、机房照明和通风用与附属设备不同的单相,NS TM-D 125A开关不会有问题。额定电流56A+12=78A,YJV-35mm2导线没有问题。160A开关配YJV-70mm2导线满足要求。
如果以NEC标准衡量,56A*1.25+12=82A,YJV-70mm2导线符合要求。由于NEC下的习惯做法,机房级开关用负荷开关。低压柜出线开关额定电流125A>56A*1.25+12=82A,符合要求。如果电梯开关是采用IT断路器,则开关额定电流<56A*2.5=140,选大一级160A。开关额定电流<160A+12=172A,选小一级160A。这样电梯开关、低压柜出线开关一样,所以NEC下的做法是将机房照明和通风以及电梯的照明和空调由另外的配电箱供电,而不是从机房的配电箱供电。

一个电梯机房4台电梯,以国标图集 02J404-1 中,三菱的1350kg,2.5m/s的客梯,26kW,23kVA,56A,110.5A,为例。
电梯选NS MA型 100A。电缆选YJV-35mm2。其他用点开关32A。4台电梯取0.8的同时系数。
先给出结果:机房进线开关NS SE 320A ,低压柜出线开关NS SE 350A,电缆选185mm2。
110.5的起动电流(没包含附属设备电流约12A,则4*0.8*(110.5+12)=392A),另外电梯照明和空调、机房照 明和通风用与附属设备不同的单相。392A为进线开关NS SE 320A开关的1.23倍, 150秒脱扣;为低压柜出线开关NS SE 350A的1.12倍,300秒会脱扣。电子保护长延时过电流的返回电流值为整定值的1.0倍,150秒脱扣已经足够,因为4台梯在150秒内会出现有1台梯停止,1台梯正常运行,2台梯加速,这时的电流是110.5*2+56+4*12=324,而且不可能都是满载,这时NS SE 320A脱扣器就可以返回了。如果万一机房进线开关出现跳闸,机房进线开关可改为ME 开关,在1.23*Ir下ME 10A 级200秒会脱扣,ME 10级 300秒脱扣,ME 20级 500秒脱扣;或者改成负荷开关。如果万一低压柜出线开关出现跳闸,改为ME开关。
额定电流4*0.8*56A+4*12=227A,低压柜出线开关NS SE 350A,机房进线开关NS SE 320A,电缆选185mm2,满足要求。如果用统一功率下的电流进行校验,统一功率下的电流4*0.8(56A*1.55+12)=316A,低压柜出线开关NS SE 350A,机房进线开关NS SE 320A,电缆选185mm2,满足要求。可以看出开关和统一功率下的电流很接近,在不知道统一功率的物理意义时,尽量满足统一功率的要求。
如果以NEC标准衡量,4*0.8*56A+4*1.25*12=239A,YJV-185mm2导线符合要求。NEC下的习惯做法,机房级开关用负荷开关。低压柜出线开关额定电流320A>4*0.8*56A+4*1.25*12=239A,符合要求。如果是电梯开馆采用IT断路器,则开关额定电流<56A*2.5=140,选大一级160A。低压柜出线开关额定电流<160+3*56A+4*1.25*12=388A,选小一级350A。

10、变压器容量
6台三菱的1350kg,2.5m/s的客梯,26kW,23kVA,56A,110.5A,

(1)用NEC同期系数和产品数据中的最小变压器容量
三菱的数据:
0.72*6*23=99kVA
Hyundai elevator planning guide 和Mitsubishi elevator design ref都是采用这种算法。不过电梯种类和变压器容量不一样。
Hyundai elevator planning guide 中的数据:
AC-Gearless,1350kg,2.5m/s,22kW,32kVA,cb=100A,feeder=14mm2
额定电流=32*1.52=48.6A。
变压器容量=0.72*6*32=138.2kVA

(2)用统一功率的容量和需用系数
三菱的数据:
0.15*6*26*1.55/0.7=51kVA
0.5*6*26*1.55/0.7=170kVA
51kVA~179kVA。如果用26*1.55=40.3kW,99kVA相当于0.29系数。如果用26kW,相当于0.45系数。
Hyundai elevator planning guide 中的数据:
0.15*6*22*1.55/0.69=44.5kVA
0.5*6*22*1.55/0.69=148.3kVA
44.5kVA~148.3kVA。如果用22*1.55 ,138.2kVA当于0.47系数。如果用22kW,相当于0.73系数。

11、总结
由于不知道统一功率的物理意义,设计时尽量满足统一功率的要求。1台电梯的开关和多台电梯的机房开关,可以根据统一功率的电流来选择。和NEC要求比起来,这样做选的开关大小差不多,导体比较大,因为要导体和开关配合。
1台三菱的1350kg,2.5m/s的客梯,26kW,23kVA,56A,110.5A
电梯开关=56*1.55+12=99A,选NS MA 100A
机房开关选大一级,NS TM-D 120A。
低压柜开关选大一级,NS TM-D 160A。

4台三菱的1350kg,2.5m/s的客梯,26kW,23kVA,56A,110.5A
电梯开关=56*1.55+12=99A,选NS MA 100A
机房开关=0.8*4(56*1.55+12)=316A,选NS SE 320A
低压柜开关选大一级,NS SE 350A。

2台三菱的1350kg,2.5m/s的客梯,26kW,23kVA,56A,110.5A
电梯开关=56*1.55+12=99A,选NS MA 100A
机房开关=0.91*2(56*1.55+12)=180A,选NS SE 200A
低压柜开关选大一级,NS SE 250A。

这里,发现了统一功率的用途,就是依据统一功率的电流来选择单台电梯和干线开关,不知是不是巧合。但对于选择变压器,用类似NEC的计算方法比较准,需要有负荷LOAD、功率因数PF、全电流FLA、运行电流Runing Amperage,加速电流Accelerating Amperage等比较全面的数据。在系统图里面的表达,功率标统一功率看起来比较顺眼,因为开关和导线都是按照这个来选择;在负荷计算里,功率标统一功率,则需用系数要按照0.15~0.5范围,不能用NEC的同时系数。

http://www.elevatorinspector.com/Cooper-20A3.htm
What requirements must be met for overload protection?
Most elevators are rated for intermittent duty and 620.61(B)(1) requires the elevator motor to be protected against overloads by 430.33. This section says that if a motor is rated as intermittent or similar duty, it is allowed to be protected against overloads by the branch-circuit short-circuit overcurrent protective device provided it does not exceed the values specified in Table 430.52. If the motor is rated for continuous duty, such as for escalators and moving walks, 620.61(B)(2) requires the overload protection to be sized in accordance with 430.32. This means that it must have a separate overload device sized no greater than 125% of FLA.

2008年2月23日星期六

对手、敌人还是战友

昨晚,无意中看了两场足球。中国vs朝鲜,伯明翰vs阿森纳。

中国vs朝鲜,可以说是肉搏战,犯规、黄牌、红牌一大堆。中国队虽然赢了,但是引用评论员的一句话"虽胜犹败"。把足球踢成打仗似的,两队好像不共戴天之仇。有很多动作会造成对手的伤害,犯规了居然还有勇气去反驳。

相反,CBA的总决赛会友好很多,虽然也有碰撞、犯规,但那是冲着球去的,有战术目的。大家也是识英雄重英雄。在场上是对手而不是敌人,这是在竞技而不是在战斗。不知道什么把中国的足球运动员教育成这样,和别的国家踢是这样,在联赛踢也是这样。

接着一场是伯明翰vs阿森纳,有一位球员严重受伤出场。犯规的球员领到了红牌,没有反驳只有歉意、后悔。双方所有的球员都在祈祷,这时他们不是对手,更不是敌人,而是战友。他们在为同行、战友而祈祷。

我觉得这才是体育竞技的感觉。

人的生命、健康是很宝贵的,不能为了一时的荣誉和财富而去故意损害别人的生命和健康。

如果这点都做不到,根本不配做运动员。

2008年2月19日星期二

交流电梯配电总结(改2)

http://www.bysj120.cn/article/jsj/200712093127.html
http://jpk.ncut.edu.cn/dj/jxkj/9.ppt
http://www.tejian.org/item_257.html
http://www.863p.com/warmer/HotCngr/200711/52738.html
http://ztwx.ztol.cn/viewthread.php?tid=108
http://www.6337711.com/dtnews/newsshow.asp?id=372&neirong=safe
http://www.51shouyi.com/article/20061020/1041385011.shtml
http://www.dr-lift.com/jishu.htm
http://www.7613.com/wen/read.asp?id=1131&wen_no=9
http://www.fvti.cn/jpkc/djtd/7/7.1.ppt
http://blog.gkong.com/more.asp?name=maiweb&id=2911
http://www.jafb.com/ja/explosion_motor/yz_yzryjqz.htm

0、前言
         交流电梯配电到现在头绪还是很乱。在这次总结以后还有些疑惑。主要有:S5工作制功率和
负载持续率 25%下的等效功率换算和依据,调速方法(AC-2,ACVV,VVVF)的效率和对断路器、导线的要求,电梯容量的含义,单台电梯功率计算(需用系数法/二项式和利用系数法有区别的原因),单台电梯运行电流、加速电流、额定电流。疑惑留着,先总结现在想到的。

1、断续周期工作制
         设计这种工作制的电机时,应使最高允许温升大于最高温升,即τal>τmax显然改变工作时间和停歇时间的比率,会影响τmax 值的大小,为此提出负载持续率(暂载率)的概念。

负载持续率定义:
暂载率表明工作时间占工作周期时间的百分数。

断续周期工作制(有人称为重复短时工作制)
        标准负载持续率为:15%,25%,40%,60%四种。
        属于断续周期工作制的设备如:起重机械,电梯等。

电梯每停一次梯,减速、开门、关门、加速一般需要7秒钟。每分钟10次,每小时最多600次,如果控制的好,估计300次就差不多了。

包括电制动的断续周期工作制(S5):按一系列相同的工作周期运行,每一周期由一段起动时间,一段恒定负载运行时间,一段快速电制动时间和一段停机和断能时间所组成,这些时间较短,均不足以使电动机达到热稳定状态。 选用电动机时,对于各种起动及制动状态,均需把等效发热折算成每小时等效全起动次数,以该等效全起动次数确定电动机的定额。

2、单台交流电梯电机功率(需要系数法计算时)
若大楼内工作电梯比较多(多于2台)且同时工作,计算供电容量时应将电梯按重复短时工作制考虑。客梯负载持续率 取60%,货梯,医用梯,服务梯等取40%。

根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)公式(1-1)
当用需用系数法计算负荷时(有些书籍说二项式法也一样),换算为负载持续率 25% 下的等效功率
Pe=2*Pr*SQRT(er)
Pe设备功率,Pr电动机额定功率,er电动机额定负载持续率[但没有提及Pr指S1连续功率还是S5重复短时工作制功率]
因为没有涉及效率,按公式,Pr指的是应该是电功率,也就是输入功率。
根据《交流电梯电动机通用技术条件》GB 12974-1991 中的定义,认为是S5重复短时工作制下的功率。
Pe客梯=2*Pr*SQRT(0.6)=1.55*Pr
其它电梯保险起见,也按客梯计算。

香港的《升降梯及自动梯装置能源效益守则2007》,由描述对电梯功率的要求 MAXIMUM ALLOWABLE ELECTRICAL POWER,作为一种节能指标。特定的电梯在额定工作时的功率都不大于MAXIMUM ALLOWABLE ELECTRICAL POWER 规定的制。The running active electrical power of the motor drive of traction lift system carrying a rated load at its rated speed in an upward direction shall be equal to or less than the maximum allowable values indicated in Table (4.1.1a), Table (4.1.1b) and Table (4.1.1c).这个功率理解为整套设备的S5重复短时工作制的电功率。


3、交流电梯功率因数
                                                                        电梯运行功率因数实测数据

工况

梯种

额定载荷

75%载荷

50%载荷

25%载荷

AC-2

0.434

0.427

0.425

0.434

ACVV

0.565

0.574

0.577

0.569

VVVF

(蜗轮曳引机)

0.645

0.638

0.642

0.650

VVVF

(无齿曳引机)

0.696

0.676

0.643

0.636

如增加VVVF变频器的电抗器,可使功率因数提高。香港的《升降梯及自动梯装置能源效益守则2007》要求交流梯功率因数不低于0.85。
保险起见,按0.85计算。

4、交流电梯的效率
机械部分效率
低速领域电梯(目前国内用得最多的是 2.5m/s的低速电梯)的传动机构,在交流调速方式下,一般可分为两大类:第一类为交流异步电机+减速箱结构;第二类为永磁同步电动机驱动的无齿轮曳引 机。由于交流异步电机+减速箱结构系统中,异步机的效率与减速箱效率的乘积约为0.6,而永磁同步电动机驱动无齿轮曳引机的效率高达0.9以上,所以可以 比交流异步电机+减速箱结构系统节能30%以上。

永磁同步电机高效率超节能,因为功率因数高(可近似为1),又省去电励磁,减少了定子电流和定子转子电阻的损耗,效率高 (94~96%),满载起动电流比异步减少一半,满载启动运行时电流不超过额定电流的1.5倍,所以节能效果明显,用于电梯时,同步电机可节能40%以上(用户实际使用后测试结果),轻载电流小,只相 当于异步电机的10%,如11KW异步电机轻载时异步电机电流10A,而同步电机轻载电流只有0.7A。

电气部分效率
由于给出的是电动机功率,上述机械部分效率已经在选择电机的时候计入了。
电气部分效率指的是电动机的效率和电梯控制器的效率。电梯的VVVF控制器的效率在95%以上。 电动机效率在95%以上。
如将电梯功率认为是曳引机机械功率,则电气部分总体效率0.9或0.76。
如将电梯功率认为是曳引机电功率,则电气部分总体效率0.95。
如将电梯功率认为是电功率,则电气部分总体效率为1。

VVVF 曳引机 变速箱 变速箱效率 电动机 电动机效率 曳引机总体效率
蜗轮副曳引机 蜗轮副减速箱 65%-72% 交流异步VVVF电动机 79%-89% 51%-64%
永磁无齿曳引机 无变速箱 100% 交流同步VVVF电动机 95% 95%


5、单台交流电梯电梯的电流
根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)第734页 四(1)
Ij交流电梯=0.9*(0.5或1h工作制额定电流)=1.4* (连续工作制额定电流) ,曳引机铭牌通常给出短时工作制的额定值。
既然《交流电梯电动机通用技术条件》GB 12974-1991 中的定义了电梯电机是S5重复短时工作制,不知何来S2短时0.5或1h工作制。这里抄的是NEC,和IEC的电动机S5重复短时工作制不匹配。
电梯电动机的铭牌应该标的是S5重复短时工作制,而不是S2短时工作制。
S5和S2的转换有下列不同观点,其实S5的每小时起动次数也是一个重要因数:
(1)短时工作制电动机与周期断续工作制电动机可以在一定条件下相互替用,短时定额与断续定额的对应关系近似为:30 min相当于是15%,60 min相当于25%,90 min相当于40%。
(2)若选用断续工作制电动机作短时工作使用时,其等效额定时间Tstr与Fc的对应关系如表。
FC(%) Tstr(min)
15
25
40
15
30
60



根据单台交流电梯电梯功率(需要系数法计算时)计算计算电流。
功率因数按0.85算,电梯功率认为是总功率
Ie=2*Pr*SQRT(0.6)/(1.732*0.38*0.85)=2.77*Pr


6、电梯变频器
      物品提升机械是国民经济各行业不可缺少的生产设备,在各工矿企业中大量使用,如工厂的行吊、港口码头的塔吊、矿井提升机、高炉卷扬机、民用电梯、轧机升降台、以及油田抽油机等,都是典型的提升机械。这类设备大多采用绕线式电动机作为主驱动,用于提升或下放重物,具有典型的位能负载特性。
      重复短时工作制电机,其特点是重复性和短时性,即电机的工作时间和停歇时间交替进行,而且都比较短,二者之和,按国家规定不得超过60秒。重复短时工作制 电机允许其过载且有一定的温升。此时,若根据电机铭牌数据来选择变频器,势必造成变频器的损坏。针对该类负载,变频器在参考电机铭牌数据的情况下要根据电 机负载图和变频器的过载倍数、过载时间、过载周期来选型。
  YZ和YZR系列电动机的过载力矩一般为2.2-2.8倍,为了充分发挥电动机的负载能力,提高起重设备的安全性能,采用变频器进行控制后,必须保证变频器-电动机系统具有2.2-2.8倍的过载能力。由于普通变频器的过载能力一般为150%一分钟,瞬态过载力矩只能达到180%-200%,因此必须提高所适配的变频器容量,以便提高变频器-电动机系统的瞬时过载能力。
  由上述可知,只要把变频器的容量提高20%左右,即可使变频器-电动机系统的瞬时过载能力提高到2.0-2.4倍,基本满足要求。因此,应选择变频器额定容量为电动机额定容量的120%以上,即把变频器的容量提高一个等级。如45KW的电动机,应配置55KW的变频器,且变频器应具有较大的过载能力,过载率在150%一分钟以上。

永磁同步电机满载启动运行时电流不超过额定电流的1.5倍,配置变频器无需提高功率配置,降低了变频器的成本。

7、断路器和导体
根据《通用用电设备配电设计规范》GB50055―93 第2.4.6条
短时工作或断续周期工作的电动机,可不装设过载保护,当电动机运行中可能堵转时,应装设保护电动机堵转的过载保护。
电梯配电末端断路器可不设过载保护,或由电梯控制器/变频器实现过载保护。如果设的话,根据国内的规范,导线需要和断路器配合;如采用VVVF电梯,断路器还需要和变频器进行配合,否则容易出现误条,最好依据变频器厂家的资料(一般是变频器计算电流2倍左右)。变频器是半导体器件,一般需要用熔断器保护,最好能由厂家提供。

厂家给出的断路器没有标明是何种断路器,一般指的是反时限断路器IT Breaker。根据NEC,即使一般的电动机,最大可以选取2.5*In的反时限断路器,即10A额定电流的连续工作制电动机在连续工作状态下可以选用25A的断路器做短路保护。只要根据NEC规范设计,所有电机类和其他类型的特殊设备以及混合负荷都的断路器的额定电流和电缆都可以没有线路过载保护关系。电机类和其他类型的特殊设备以及混合负荷的断路器(即使用反时限断路器)是用于短路保护,它的整定值要躲开正常电流,避免误跳闸,所以可以选得大一点而无需考虑线路过载。若不是反时限断路器,比如是专门的电机保护断路器,整定值可以小一点也能躲开正常电流。

根据《通用用电设备配电设计规范》GB50055―93 第2.5.4条
导线或电缆(以下简称导线)的选择应符合下列规定
当电动机为短时工作或断续工作时,应使导线在短时负载下或断续负载下的载流量不小于电动机的短时工作电流或额定负载持续率下的额定电流。
导线在S5断续周期工作下的载流量:
根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)表(12-78),公式(12-31)。
校正系数Kj>=1,即S5断续周期工作下的载流量>=连续工作载流量。
保险起见,也按连续工作载流量计算。

8、电梯组的同期系数
根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)表(12-57)
对电梯的干线和计算电流,不同台数的电梯有不同的系数。

根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)表(1-2)
电梯 (交流) Kx=0.18~0.5
根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)表(1-3)
电梯  Kx=0.18~0.5  
计算总负荷时,对整个建筑的电梯,取
0.18~0.5 的需用系数,需用系数乘以的功率是单台交流电梯电梯功率(需要系数法计算时)。

上述两种算法有点自相矛盾的地方,如果变压器带的电梯数量超过10台的话都差不多,少于3台的话就差大了。当台数少时,要用二项式法,但
《工业与民用配电设计手册》(第三版)中没有说明计算方法。

9、电梯机房配电
电梯机房配电除了电梯的电机(曳引机)外,还要计入电梯控制器的用电,还有电梯空调、电梯照明、机房照明、通风、检修插座等单相负荷,当只有一台电梯时,单相负荷功率计算时需要乘以3,换算为等效三相负荷。
      
10、电梯技术指标数据
根据《简明建筑电气工程师数据手册》第119页,选断路器时AC-2大概是电动机容量X5再放大一点,ACVV大概是电动机容量X4再放大一点,VVVF 大概是电动机容量X3.5再放大一点。但没有注明电动机容量指的是机械功率还是电功率,也没有注明是S1连续功率还是S5功率。铜导线选得出奇的大。

根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)第736页 表12-58
标称容量和计算电流关系比较复杂,有2倍以下的,也有3~4倍的,甚至4倍以上的。
标称容量和开关整定值的关系也比较复杂,有3~4倍,有5倍,有5倍以上。
同一载重和速度的标称容量、计算电流、开关整定也相差很远。
表格没有注明标称容量指的是什么,也没有注明是什么调速方式,但有产品型号。

11、举例
一台VVVF客梯,功率22kW,附属用电设备2kW(单相),空调、照明2kW(单相)

按电机算(0.85功率因数):
Pe曳引机=1.55*22=34.1kW
Ie曳引机=2.77*22=60.9A(Ie曳引机'=60.9/0.9=67.7;Ie曳引机"=60.9/(0.76)=80.1,当电梯功率认为是曳引机机械功率时)
Pe其他设备=2*3=6kW
Ie其他设备=6*1.9=11.4A
Pe电梯=34.1+6=40.1kW
Ie电梯=60.9+11.4=72.3A(67.7+11.4=79.1A;80.1+11.4=91.5A)

差不多4倍。22*4=88,向上一级选100。如果不算其他设备的话,60.9A(67.7A;80.1A)就是3~4倍左右,比较符合VVVF的3倍定律。但这里将电梯功率认为是总功率,没有计算效率,是效率=1时的情况。由于VVVF的不同种类效率相差也不小,所以理解为曳引机机械功率时差距较大。如果手册有种产品选120A,可能变频器和电机效率低一点,功率因数第一点。如果没有过载保护,只有短路保护的话,用电机型断路器,用100A和120A都差不多。将过载保护交给电梯配套控制/变频器柜。

按VVVF算(变频器放大1.2,变频器上级开关整定为变频器输入电流1.5倍,0.85功率因数):
Pe变频器=1.2*Pj电机 =26.4kW
Ie变频器=Pe变频器/(1.732*0.38*0.85)=47A
I变频器开关=1.5*Ie变频器=70.5A
Ie电梯开关=70.5+11.4=81.9A

按VVVF算(变频器不放大,变频器上级开关整定为变频器输入电流2倍,0.85功率因数):
Pe变频器=Pj电机 =22kW
Ie变频器=Pe变频器/(1.732*0.38*0.85)=39.3A
I变频器开关=2*Ie变频器=78.6A
Ie电梯开关=78.6+11.4=90A

差不多4倍。22*4=88,向上一级选100。这种算法依据不是很足,但是却很能保护设计人,起码开关不会跳闸。这里放大1.2的变频器是通用变频器。如果是电梯专用变频器,不用放大,变频器上级开关整定为变频器输入电流2倍,视产品而定。

有个工程和外国合作设计,外国提供的设计资料中,电梯有负荷LOAD、功率因数PF、全电流FLA、运行电流Runing Amperage,加速电流Accelerating Amperage
比如150kW,0.8,284.9A,235A,510A。选了450A的断路器和600A的隔离开关。
可以150kW,0.8,284.9A,之间的关系可以看出150kW是总电功率。这个功率理解为整套设备的S5重复短时工作制的电功率。
根据NEC,这里的反时限断路器是做短路保护,要躲过正常电流,根据厂家手册选取。
根据上面的计算理论,如果150kW为S5功率,则284.9需乘以1.55换算成为负载持续率 25% 下的等效电流。
断路器450A>284.9*1.55=440A。符合VVVF的3倍定律。这里只包含电梯曳引机。
隔离开关600A>510A。可以分断加速电流。属于电梯控制器柜内部元件。


12、总结
对一般的VVVF电梯(功率50kW以下,异步电动机),电梯开关按VVVF算的比较稳妥,*4再向上一级,最好用电机型断路器(电子脱扣器)。在机房级,还有机房照明、通风、检修插座等负荷,共用一个32A/3P主开关。如果只有一台电梯,机房进线开关整定值=按VVVF算的电梯开关+其它计算电流,并适当放大(一级约10A,约有5kW的余量),最好用电机型断路器(电子脱扣器),方便和下级电梯开关配合,避免误动作。如果有多台电梯,机房进线开关与电梯开关相差大,用配电型断路器也应可以,机房进线开关整定值=按电机算的电流相加*1.25*同时系数+其它计算电流,再放大一级。

交流电梯配电总结(改1)

http://www.bysj120.cn/article/jsj/200712093127.html
http://jpk.ncut.edu.cn/dj/jxkj/9.ppt
http://www.tejian.org/item_257.html
http://www.863p.com/warmer/HotCngr/200711/52738.html
http://ztwx.ztol.cn/viewthread.php?tid=108
http://www.6337711.com/dtnews/newsshow.asp?id=372&neirong=safe
http://www.51shouyi.com/article/20061020/1041385011.shtml
http://www.dr-lift.com/jishu.htm

0、前言
         交流电梯配电到现在头绪还是很乱。在这次总结以后还有些疑惑。主要有:S5工作制功率和
负载持续率 25%下的等效功率换算和依据,调速方法(AC-2,ACVV,VVVF)的效率和对断路器、导线的要求,电梯容量的含义,单台电梯功率计算(需用系数法/二项式和利用系数法有区别的原因),单台电梯运行电流、加速电流、额定电流。疑惑留着,先总结现在想到的。

1、断续周期工作制
         设计这种工作制的电机时,应使最高允许温升大于最高温升,即τal>τmax显然改变工作时间和停歇时间的比率,会影响τmax 值的大小,为此提出负载持续率(暂载率)的概念。

负载持续率定义:
暂载率表明工作时间占工作周期时间的百分数。

断续周期工作制(有人称为重复短时工作制)
        标准负载持续率为:15%,25%,40%,60%四种。
        属于断续周期工作制的设备如:起重机械,电梯等。

电梯每停一次梯,减速、开门、关门、加速一般需要7秒钟。

2、单台交流电梯电梯功率(需要系数法计算时)
若大楼内工作电梯比较多(多于2台)且同时工作,计算供电容量时应将电梯按重复短时工作制考虑。客梯负载持续率 取60%,货梯,医用梯,服务梯等取40%。

根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)公式(1-1)
当用需用系数法计算负荷时(有些书籍说二项式法也一样),换算为负载持续率 25% 下的等效功率
Pe=2*Pr*SQRT(er)
Pe设备功率,Pr电动机额定功率,er电动机额定负载持续率[但没有提及Pr指S1连续功率还是S5重复短时工作制功率]
因为没有涉及效率,按公式,Pr指的是应该是电功率,也就是输入功率。
根据《交流电梯电动机通用技术条件》GB 12974-1991 中的定义,认为是S5重复短时工作制下的功率。
Pe客梯=2*Pr*SQRT(0.6)=1.55*Pr
其它电梯保险起见,也按客梯计算。

3、交流电梯功率因数
                                                                        电梯运行功率因数实测数据

工况

梯种

额定载荷

75%载荷

50%载荷

25%载荷

AC-2

0.434

0.427

0.425

0.434

ACVV

0.565

0.574

0.577

0.569

VVVF

(蜗轮曳引机)

0.645

0.638

0.642

0.650

VVVF

(无齿曳引机)

0.696

0.676

0.643

0.636

如增加VVVF变频器的电抗器,可使功率因数提高。香港的《升降梯及自动梯装置能源效益守则2007》要求交流梯功率因数不低于0.85。
保险起见,按0.85计算。

4、交流电梯的效率
机械部分效率
低速领域电梯(目前国内用得最多的是 2.5m/s的低速电梯)的传动机构,在交流调速方式下,一般可分为两大类:第一类为交流异步电机+减速箱结构;第二类为永磁同步电动机驱动的无齿轮曳引 机。由于交流异步电机+减速箱结构系统中,异步机的效率与减速箱效率的乘积约为0.6,而永磁同步电动机驱动无齿轮曳引机的效率高达0.9以上,所以可以 比交流异步电机+减速箱结构系统节能30%以上。

电气部分效率
由于给出的是电动机功率,上述机械部分效率已经在选择电机的时候计入了。
电气部分效率指的是电动机的效率和电梯控制器的效率。电梯的VVVF控制器的效率在95%以上。 电动机效率在95%以上。
如将电梯功率认为是曳引机机械功率,则电气部分总体效率0.9或0.76。
如将电梯功率认为是曳引机电功率,则电气部分总体效率0.95。
如将电梯功率认为是电功率,则电气部分总体效率为1。

VVVF 曳引机 变速箱 变速箱效率 电动机 电动机效率 曳引机总体效率
蜗轮副曳引机 蜗轮副减速箱 65%-72% 交流异步VVVF电动机 79%-89% 51%-64%
永磁无齿曳引机 无变速箱 100% 交流同步VVVF电动机 95% 95%


5、单台交流电梯电梯的电流
根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)第734页 四(1)
Ij交流电梯=0.9*(0.5或1h工作制额定电流)=1.4* (连续工作制额定电流)
既然《交流电梯电动机通用技术条件》GB 12974-1991 中的定义了电梯电机是S5重复短时工作制,不知何来0.5或1h工作制。
保险起见,虽然《工业与民用配电设计手册》第735页认为曳引机铭牌上通常给出0.5或1h工作制额定值,但保险起见,认为交流电梯铭牌的额定电流为连续工作制额定电流。

根据单台交流电梯电梯功率(需要系数法计算时)计算计算电流。
功率因数按0.85算,电梯功率认为是总功率
Ie=2*Pr*SQRT(0.6)/(1.732*0.38*0.85)=2.77*Pr


6、电梯变频器
      物品提升机械是国民经济各行业不可缺少的生产设备,在各工矿企业中大量使用,如工厂的行吊、港口码头的塔吊、矿井提升机、高炉卷扬机、民用电梯、轧机升降台、以及油田抽油机等,都是典型的提升机械。这类设备大多采用绕线式电动机作为主驱动,用于提升或下放重物,具有典型的位能负载特性。
      重复短时工作制电机,其特点是重复性和短时性,即电机的工作时间和停歇时间交替进行,而且都比较短,二者之和,按国家规定不得超过60秒。重复短时工作制 电机允许其过载且有一定的温升。此时,若根据电机铭牌数据来选择变频器,势必造成变频器的损坏。针对该类负载,变频器在参考电机铭牌数据的情况下要根据电 机负载图和变频器的过载倍数、过载时间、过载周期来选型。
  YZ和YZR系列电动机的过载力矩一般为2.2-2.8倍,为了充分发挥电动机的负载能力,提高起重设备的安全性能,采用变频器进行控制后,必须保证变频器-电动机系统具有2.2-2.8倍的过载能力。由于普通变频器的过载能力一般为150%一分钟,瞬态过载力矩只能达到180%-200%,因此必须提高所适配的变频器容量,以便提高变频器-电动机系统的瞬时过载能力。
  由上述可知,只要把变频器的容量提高20%左右,即可使变频器-电动机系统的瞬时过载能力提高到2.0-2.4倍,基本满足要求。因此,应选择变频器额定容量为电动机额定容量的120%以上,即把变频器的容量提高一个等级。如45KW的电动机,应配置55KW的变频器,且变频器应具有较大的过载能力,过载率在150%一分钟以上。

7、断路器和导体
根据《通用用电设备配电设计规范》GB50055―93 第2.4.6条
短时工作或断续周期工作的电动机,可不装设过载保护,当电动机运行中可能堵转时,应装设保护电动机堵转的过载保护。
电梯配电末端断路器可不设过载保护,或由电梯控制器/变频器实现过载保护。如果设的话,根据国内的规范,导线需要和断路器配合;如采用VVVF电梯,断路器还需要和变频器进行配合,否则容易出现误条,最好依据变频器厂家的资料(一般是变频器计算电流2倍左右)。变频器是半导体器件,一般需要用熔断器保护,最好能由厂家提供。

根据《通用用电设备配电设计规范》GB50055―93 第2.5.4条
导线或电缆(以下简称导线)的选择应符合下列规定
当电动机为短时工作或断续工作时,应使导线在短时负载下或断续负载下的载流量不小于电动机的短时工作电流或额定负载持续率下的额定电流。

导线在S5断续周期工作下的载流量:
根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)表(12-78),公式(12-31)。
校正系数Kj>=1,即S5断续周期工作下的载流量>=连续工作载流量。
保险起见,也按连续工作载流量计算。

8、电梯组的同期系数
根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)表(12-57)
对电梯的干线和计算电流,不同台数的电梯有不同的系数。

根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)表(1-2)
电梯 (交流) Kx=0.18~0.5
根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)表(1-3)
电梯  Kx=0.18~0.5  
计算总负荷时,对整个建筑的电梯,取
0.18~0.5 的需用系数,需用系数乘以的功率是单台交流电梯电梯功率(需要系数法计算时)。

上述两种算法有点自相矛盾的地方,如果变压器带的电梯数量超过10台的话都差不多,少于3台的话就差大了。当台数少时,要用二项式法,但
《工业与民用配电设计手册》(第三版)中没有说明计算方法。

9、电梯机房配电
电梯机房配电除了电梯的电机(曳引机)外,还要计入电梯控制器的用电,还有电梯空调、电梯照明、机房照明、通风、检修插座等单相负荷,当只有一台电梯时,单相负荷功率计算时需要乘以3,换算为等效三相负荷。
      
10、电梯技术指标数据
根据《简明建筑电气工程师数据手册》第119页,选断路器时AC-2大概是电动机容量X5再放大一点,ACVV大概是电动机容量X4再放大一点,VVVF 大概是电动机容量X3再放大一点。但没有注明电动机容量指的是机械功率还是电功率,也没有注明是S1连续功率还是S5功率。铜导线选得出奇的大。

根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)第736页 表12-58
标称容量和计算电流关系比较复杂,有2倍以下的,也有3~4倍的,甚至4倍以上的。
标称容量和开关整定值的关系也比较复杂,有3~4倍,有5倍,有5倍以上。
同一载重和速度的标称容量、计算电流、开关整定也相差很远。
表格没有注明标称容量指的是什么,也没有注明是什么调速方式,但有产品型号。

11、举例
一台VVVF客梯,功率22kW,附属用电设备2kW(单相),空调、照明2kW(单相)

按电机算(0.85功率因数):
Pe曳引机=1.55*22=34.1kW
Ie曳引机=2.77*22=60.9A(Ie曳引机'=60.9/0.9=67.7;Ie曳引机"=60.9/(0.76)=80.1,当电梯功率认为是曳引机机械功率时)
Pe其他设备=2*3=6kW
Ie其他设备=6*1.9=11.4A
Pe电梯=34.1+6=40.1kW
Ie电梯=60.9+11.4=72.3A(67.7+11.4=79.1A;80.1+11.4=91.5A)

选100A比较稳妥。差不多4倍。22*4=88,放大一级选100。如果不算其他设备的话,60.9A(67.7A;80.1A)就是3~4倍左右,比较符合VVVF的3倍定律。但这里将电梯功率认为是总功率,没有计算效率,是效率=1时的情况。由于VVVF的不同种类效率相差也不小,所以理解为曳引机机械功率时差距较大。如果手册有种产品选120A,可能变频器和电机效率低一点,功率因数第一点。如果没有过载保护,只有短路保护的话,用电机型断路器,用100A和120A都差不多。将过载保护交给电梯配套控制/变频器柜。

按VVVF算(变频器上级开关整定为变频器输入电流1.5倍,0.85功率因数):
Pe变频器=1.2*Pj电机 =26.4kW
Ie变频器=Pe变频器/(1.732*0.38*0.85)=47A
I变频器开关=1.5*Ie变频器=70.5A
Ie电梯开关=70.5+11.4=81.9A
这种算法依据不是很足。这里的变频器是通用变频器,如果是电梯专用变频器,变频器上级开关整定可能为变频器输入电流2倍,视产品而定。

在机房一级,还有机房照明、通风、检修插座等负荷,共用一个32A/3P主开关。如果只有一台电梯,机房进线开关=电梯开关+其它计算电流,并适当放大,最好用电机型断路器(电子脱扣器),方便和下级电梯开关配合,避免误动作。如果有多台电梯,机房进线开关与电梯开关相差大,用配电型断路器也应可以。

有个工程和外国合作设计,外国提供的设计资料中,电梯有负荷LOAD、功率因数PF、全电流FLA、运行电流Runing Amperage,加速电流Accelerating Amperage
比如150kW,0.8,284.9A,235A,510A。选了450A的断路器和600A的隔离开关。
如果150kW为S5功率,则284.9需乘以1.55换算成为负载持续率 25% 下的等效电流。根据150kW,0.8,284.9A,之间的关系可以看出150kW是总电功率。
断路器450A>284.9*1.55=440A。符合VVVF的3倍定律。这里只包含电梯曳引机。
隔离开关600A>510A。可以分断加速电流。属于电梯控制器柜内部元件。


2008年2月18日星期一

交流电梯配电总结

http://www.bysj120.cn/article/jsj/200712093127.html
http://jpk.ncut.edu.cn/dj/jxkj/9.ppt
http://www.tejian.org/item_257.html
http://www.863p.com/warmer/HotCngr/200711/52738.html
http://ztwx.ztol.cn/viewthread.php?tid=108

0、前言
         交流电梯配电到现在头绪还是很乱。在这次总结以后还有些疑惑。主要有S5工作制对断路器、导线的要求,调速方法(AC-2,ACVV,VVVF)
对断路器、导线的要求,电梯容量的含义,单台电梯功率计算(需用系数法,利用系数法),单台电梯运行电流、加速电流、额定电流。疑惑留着,先总结现在想到的。

1、断续周期工作制
         设计这种工作制的电机时,应使最高允许温升大于最高温升,即τal>τmax显然改变工作时间和停歇时间的比率,会影响τmax 值的大小,为此提出负载持续率(暂载率)的概念。

负载持续率定义:
暂载率表明工作时间占工作周期时间的百分数。

断续周期工作制(有人称为重复短时工作制)
        标准负载持续率为:15%,25%,40%,60%四种。
        属于断续周期工作制的设备如:起重机械,电梯等。

2、单台交流电梯电梯功率(需要系数法计算时)
若大楼内工作电梯比较多(多于2台)且同时工作,计算供电容量时应将电梯按重复短时工作制考虑。客梯负载持续率 取60%,货梯,医用梯,服务梯等取40%。

根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)公式(1-1)
当用需用系数法计算负荷时
Pe=2*Pr*SQRT(er)
Pe设备功率,Pr电动机额定功率,er电动机额定负载持续率[但没有提及Pr指S1连续功率还是S5重复短时工作制功率]
根据《交流电梯电动机通用技术条件》GB 12974-1991 中的定义,认为是S5重复短时工作制功率

Pe客梯=2*Pr*SQRT(0.6)=1.55*Pr
其它电梯保险起见,也按客梯计算。

3、交流电梯功率因数
                                                                        电梯运行功率因数实测数据

工况

梯种

额定载荷

75%载荷

50%载荷

25%载荷

AC-2

0.434

0.427

0.425

0.434

ACVV

0.565

0.574

0.577

0.569

VVVF

(蜗轮曳引机)

0.645

0.638

0.642

0.650

VVVF

(无齿曳引机)

0.696

0.676

0.643

0.636

如增加VVVF变频器的电抗器,可使功率因数提高。香港的《升降梯及自动梯装置能源效益守则2007》要求交流梯功率因数不低于0.85。
保险起见,按0.65计算。

4、单台交流电梯电梯的电流
根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)第734页 四(1)
Ij交流电梯=0.9*(0.5或1h工作制额定电流)=1.4* (连续工作制额定电流)
既然《交流电梯电动机通用技术条件》GB 12974-1991 中的定义了电梯电机是S5重复短时工作制,不知何来0.5或1h工作制。
保险起见,虽然《工业与民用配电设计手册》第735页认为曳引机铭牌上通常给出0.5或1h工作制额定值,但保险起见,认为交流电梯铭牌的额定电流为连续工作制额定电流。

如根据单台交流电梯电梯功率(需要系数法计算时)计算计算电流。
则Ie=
Pe客梯/(1.732*0.38*0.65)=2*Pr*SQRT(0.6)/(1.732*0.38*0.65)=3.62*Pr
如果功率因数按0.85算,
Ie=2*Pr*SQRT(0.6)/(1.732*0.38*0.85)=2.77*Pr


5、电梯变频器
      物品提升机械是国民经济各行业不可缺少的生产设备,在各工矿企业中大量使用,如工厂的行吊、港口码头的塔吊、矿井提升机、高炉卷扬机、民用电梯、轧机升降台、以及油田抽油机等,都是典型的提升机械。这类设备大多采用绕线式电动机作为主驱动,用于提升或下放重物,具有典型的位能负载特性。
      重复短时工作制电机,其特点是重复性和短时性,即电机的工作时间和停歇时间交替进行,而且都比较短,二者之和,按国家规定不得超过60秒。重复短时工作制 电机允许其过载且有一定的温升。此时,若根据电机铭牌数据来选择变频器,势必造成变频器的损坏。针对该类负载,变频器在参考电机铭牌数据的情况下要根据电 机负载图和变频器的过载倍数、过载时间、过载周期来选型。
  YZ和YZR系列电动机的过载力矩一般为2.2-2.8倍,为了充分发挥电动机的负载能力,提高起重设备的安全性能,采用变频器进行控制后,必须保证变频器-电动机系统具有2.2-2.8倍的过载能力。由于普通变频器的过载能力一般为150%一分钟,瞬态过载力矩只能达到180%-200%,因此必须提高所适配的变频器容量,以便提高变频器-电动机系统的瞬时过载能力。
  由上述可知,只要把变频器的容量提高20%左右,即可使变频器-电动机系统的瞬时过载能力提高到2.0-2.4倍,基本满足要求。因此,应选择变频器额定容量为电动机额定容量的120%以上,即把变频器的容量提高一个等级。如45KW的电动机,应配置55KW的变频器,且变频器应具有较大的过载能力,过载率在150%一分钟以上。

6、断路器和导体
根据《通用用电设备配电设计规范》GB50055―93 第2.4.6条
短时工作或断续周期工作的电动机,可不装设过载保护,当电动机运行中可能堵转时,应装设保护电动机堵转的过载保护。
电梯配电末端断路器可不设过载保护,或由电梯控制器/变频器实现过载保护。如果设的话,根据国内的规范,导线需要和断路器配合;如采用VVVF电梯,断路器还需要和变频器进行配合,否则容易出现误条,最好依据变频器厂家的资料(一般是变频器计算电流2倍左右)。变频器是半导体器件,一般需要用熔断器保护,最好能由厂家提供。

根据《通用用电设备配电设计规范》GB50055―93 第2.5.4条
导线或电缆(以下简称导线)的选择应符合下列规定
当电动机为短时工作或断续工作时,应使导线在短时负载下或断续负载下的载流量不小于电动机的短时工作电流或额定负载持续率下的额定电流。

导线在S5断续周期工作下的载流量:
根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)表(12-78),公式(12-31)。
校正系数Kj>=1,即S5断续周期工作下的载流量>=连续工作载流量。
保险起见,也按连续工作载流量计算。

7、电梯组的同期系数
根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)表(12-57)
对电梯的干线和计算电流,不同台数的电梯有不同的系数。


根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)表(1-2)
电梯 (交流) Kx=0.18~0.5
根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)表(1-3)
电梯  Kx=0.18~0.5  
计算总负荷时,对整个建筑的电梯,取
0.18~0.5 的需用系数,需用系数乘以的功率是单台交流电梯电梯功率(需要系数法计算时)。

上述两种算法有点自相矛盾的地方,如果变压器带的电梯数量超过10台的话都差不多,少于3台的话就差大了。

8、电梯机房配电
电梯机房配电除了电梯的电机(曳引机)外,还要计入电梯控制器的用电,还有电梯空调、电梯照明、机房照明、通风、检修插座等单相负荷,当只有一台电梯时,单相负荷功率计算时需要乘以3。
      
9、电梯技术指标数据
根据《简明建筑电气工程师数据手册》第119页,选断路器时AC-2大概是电动机容量X5再放大一点,ACVV大概是电动机容量X4再放大一点,VVVF 大概是电动机容量X3再放大一点。但没有注明电动机容量指的是机械功率还是电功率,也没有注明是S1连续功率还是S5功率。铜导线选得出奇的大。

根据《工业与民用配电设计手册》(第三版)第736页 表12-58
标称容量和计算电流关系比较复杂,有2倍以下的,也有3~4倍的,甚至4倍以上的。
标称容量和开关整定值的关系也比较复杂,有3~4倍,有5倍,有5倍以上。
同一载重和速度的标称容量、计算电流、开关整定也相差很远。
表格没有注明标称容量指的是什么,也没有注明是什么调速方式,但有产品型号。

9、举例
一台VVVF客梯,曳引机22kW,附属用电设备2kW(单相),空调、照明2kW(单相)

按电机算(0.65功率因数):
Pe曳引机=1.55*22=34.1kW
Ie曳引机=3.62*22=79.64A
Pe其他设备=2*3=6kW
Ie其他设备=6*1.9=11.4A
Pe电梯=34.1+6=40.1kW
Ie电梯=79.64+11.4=91.04A

按VVVF算(变频器上级开关整定为变频器输入电流1.3倍,0.85功率因数):
Pe变频器=1.2*Pj电极=26.4kW
Ie变频器=Pe变频器/(1.732*0.38*0.85)=47A
I变频器开关=1.3*Ie变频器=61.1A
Ie电梯开关=61.1+11.4=72.5A

按VVVF算(变频器上级开关整定为变频器输入电流1.5倍,0.85功率因数):
Pe变频器=1.2*Pj电极=26.4kW
Ie变频器=Pe变频器/(1.732*0.38*0.85)=47A
I变频器开关=1.5*Ie变频器=70.5A
Ie电梯开关=70.5+11.4=81.9A

选100A比较稳妥。符合4倍定律。22*4=88,放大一级选100。手册有种产品选120A。如果没有过载保护,只有短路保护的话,用电机型断路器,用100A和120A都差不多。将过载保护交给电梯配套控制/变频器柜。

在机房一级,还有机房照明、通风、检修插座等负荷,共用一个32A/3P主开关。如果只有一台电梯,机房进线开关=电梯开关+其它计算电流,并适当放大,最好用电机型断路器(电子脱扣器),方便和下级电梯开关配合,避免误动作。如果有多台电梯,机房进线开关与电梯开关相差大,用配电型断路器也应可以。


有个工程和外国合作设计,外国提供的设计资料中,电梯有负荷LOAD、功率因数PF、全电流FLA、运行电流Runing Amperage,加速电流Accelerating Amperage
比如150kW,0.8,284.9A,235A,510A。选了450A的断路器和600A的隔离开关。
断路器450A>284.9*1.3=376A。符合VVVF的3倍定律。
隔离开关600A>510A。可以分断加速电流。属于电梯控制器柜内部元件。


2008年2月17日星期日

持续负荷

NFPA 70 Article100:Definitions (page 18)
Continuous Load.
A load where the maximum current is expected to continue for 3 hours or more.

香港行

计划:
15日:
17点到香港旺角,到太子入住,吃饭,逛街。(1小时逛街)
20点到尖沙咀星光大道
21点去铜锣湾,逛街,到23点半,回太子睡觉。(2小时逛街)

16日:
8点半起床,收拾东西,早饭,退房。
10点去港大。
11点午饭。
12点中环的三联书店。
13点太平山缆车,山顶游玩。
15点返回旺角,16点在旺角附近逛街、晚饭。(3小时逛街)
19点45或20点半在旺角返回。

执行:
出师不利,1:15到广东大厦准备坐1:45的车,居然没有车票了,还说近2天都没有。马上决定到东站。在准备乘地铁到东站的路上还问了迎宾馆开出的车,也没有票。地铁到东站才两点不到,乘了2:30到深圳的车。到罗湖3:30,过关用了蛮长的时间。过关后又花了不少时间了解24小时地铁票。到太子的酒店5点多了,跟预计差不多。后面也按安排执行了。
第二天起床晚了,在港大又玩了很长的时间,港大真是不错。到太平山缆车都快三点了。山上玩了好一会,5点赶回旺角。到旺角买了6点半回广州的车后,就在附近逛街,看看书店什么的。其实也没什么要买的。车开了3个多小时才到广州。
总的来说,这次安排的还不错,执行的也还好。主要是地图和交通不熟悉,特别是巴士,所以偶尔也会不知所措。下次要多了解好交通。

2008年2月13日星期三

接地电阻和两个接地极之间的电阻

今天和啊飞小聚,突然谈到了接地电阻的问题。

问题:如果A处接地体的接地电阻为10欧姆,B处的接地电阻为10欧姆,C处的接地电阻为10欧姆,那么AB间、BC间、AC间的接地电阻是多少?
啊飞的答案是20欧姆,无论A、B、C之间的距离。

感觉有点奇怪,因为计算系统短路电流时,没有算地球回路这个回路。后来想起来了,算得都是TNS系统,是通过PE线回去的,模型里没有重复接地,也就没有地球回路了。即使是TNCS的话,因为两处接地电阻之和(1欧姆+1欧姆=2欧姆)比N线的电阻(20度时10毫米平方导体电阻不大于
1.84Ω/km,100米才0.2Ω)大很多,基本可以忽略。但是在TT系统就不一样了,在《电气装置应用(设计)指南》中,F7页中接地故障环路电流的计算说明了啊飞的观点是对的。但这里有个问题,就是TNCS在S之前,由于有部分电流在S点通过大地返回电源,N线的电流就与L线的电流不相等,好像以前也没有这样说过。E27~29页还介绍了接地系统的施工和测量。其中,在E29页的直读式接地电阻测试仪表的使用中还提到接地极的作用范围,接地极的作用范围重叠,影响到接地电阻测量的正确性。

从计算模型上看,两个接地极之间的电阻就是它们的接地电阻之和,与两点距离等其它因素无关。但有一个前提是接地极的作用范围不重叠。如果两个接地极很近,这样算就不对了。跨步电压的分析里面就有一个散流区的概念,也提到了靠近的多接地极时,将受到相互的限制,而妨碍电流的流散。换句话说,即等于增加各单一接地极的电阻。这种影响电流流散的现象,称为屏蔽作用


那如果很远呢?是不是也有使用条件呢?清华大学物理系的虞昊教授从接地电阻的定义、理论分析的误区、准确测量的条件和难以做到的原因以及现在的测量方法的存在的问题方面表达了他对接地电阻质疑。

通过虞昊教授的书籍的片段和文章可以发现,接地电阻是一个抽象的物理模型,在这个模型下两个接地极之间的电阻就是它们的接地电阻之和,但是接地电阻从理论上和实际上本身又是很难测量准确的。这也间接影响了两个接地极之间的电阻的计算。

有空要拿虞昊教授的《现代防雷技术基础》看看,不过以现在常用的计算方法,两个接地极之间的电阻就是它们的接地电阻之和。不知这样的计算和实际会差多远。不过以建筑电气来说,不超过1000米的距离,估计差不了多少。电力系统的上百公里可能就会差一点了,有没有人实测看看?

当然,现在做工程,当然按照大家都承认的算法去算,做法去做。但搞科学需要更加严谨,十分支持虞昊教授,希望能找出更好的测量方法或者现计算方法的适用范围和保险系数就好了。


下面是一些有关的网络资料:

http://www.fjctyz.net/wuli/g2wl/16/ydbc.htm

地球是一个大导体,处于静电平衡状态的地球以及与它相连的导体是等势体.实际上常取地球和与地球连接的导体作为电势的参考位置,认为它们的电势为零.

http://www.paper77.com/lunwen/jiaoyu/wuli/200610/110342.html

静电平衡是指导体中(包括表面)没有电荷的定向移动的状态。

例2.如图所示,带正电荷的绝缘金属导体A附近放有一个不带电的绝缘金属体B,因此在B的左右端分别感应出等量的负电和正电荷。(1)为何受到静电感应的导体B无论它何处接地,被中和掉的总是处于远端的与A电荷同种的感应电荷?(2)A、B保持不动,把接地后的导线再断开,B的电势为何仍保持不变?
分析与解答:
对于第一个问题可以从两个角度去分析:
1.静电平衡法。无论B的何处与大地相接,地球与B都可看成是一个导体,这个导体靠近A的近端为B的左端,远离A端的位置在地球的另一端无穷远处。当这个导体在A电荷产生的电场中达到静电平衡时,在B端的左端感应出负电荷,而在这个导体的另一端即地球的另一端感应出正电荷,而导体的其余部分并没有多余的电荷,所以除了导体的两极外都处于电中性。所以在接地的瞬间,B右端的正电荷全部转移到地球的另一端,B导体的右端变为中性。
2.电势法。由于B处于带正电荷A产生的电场附近,故它的电势为正,大于地球的电势0V。当B导体与大地接通瞬间,电流要由高电势流向低电势,即B
导体右端的正电荷都转移到了地球上,或者说大地的负电荷转移到了B导体上,使大地的无穷远处带了正电荷。所以B导体左端带负电荷而右端不带电。
同样对于第二个问题也可以从两个角度去分析在断开后B的电势是否变化。
1.综合分析法。当导体B与地球相接后,外场强和感应场强使得导体B中的场强处处为零,电势处处相等,B中的自由电荷因不受电场力而处于平衡状态。所以这些与是否与大地断开无关。且与大地断开后,B中的电荷分荷分布不变,A、B间距不变,可知A、B间的电势差也保持不变,所以断开后,B导体的电势和接地前一样仍为零。

http://zhidao.baidu.com/question/2183619.html?fr=qrl3

电工讲的大地是导体,是指不同地点地线之间通过大地相互是导通的。例如甲地线对地电阻2欧姆,100公里外的乙地线对地电阻1欧姆,甲乙地线之间电阻几乎比3欧姆大不了多少,即大地电阻很小(有实践证明)。

http://ztxiaoxue.vicp.net/kx/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=75

验电仪的工作原理:人体是导体,但是比金属导体电阻大得多。用很低的电压,在人体中只能流过很小的电流不足于点亮小灯泡。要用通过人体的小电流点亮小灯泡,就必须把这一微弱的电流"放大"。晶体三极管就有放大电流的本领。我用三只三极管采用复合连接的方法,使电路的放大能力为三个三极管放大倍数的乘积,电路的灵敏度大幅度提高,在两个探头间有很小的电流过,灯泡就能被点亮。
把探头同时插入不纯净的水中、潮湿的泥土中,或人的两手同时分别抓住两个探头,小灯泡都会发光。这就证明了以上三种物体都是导体。可把探头紧贴塑料笔管,小灯泡就是不发光。这个验证仪非常灵敏,十多个人手拉手把该验证仪连在同学中间小灯泡也会亮。

http://define.cnki.net/WebForms/WebDefines.aspx?searchword=%E6%8E%A5%E5%9C%B0%E7%94%B5%E9%98%BB
http://ks.cn.yahoo.com/question/1307012402109.html

所谓接地电阻是指接地装置对地电压和流入地中电流的比值。
接地电阻包括接地线电阻、接地体电阻、接地体与土壤间的接触电阻,以及土壤中的散流电阻。由于其中接地线电阻、接地体电阻、接触电阻相对较小,故通常近似以散流电阻作为接地电阻。


http://www.chinahv.com/HV_article/jddgn/ground1.htm

接地极的对地电压与经接地极流入地中的接地电流之比,称为流散电阻。
   电气设备接地部分的对地电压与接地电流之比,称为接地装置的接地电阻,即等于接地线的电阻与流散电阻之和。一般因为接地线的电阻甚小,可以略去不计,因此,可认为接地电阻等于流散电阻。
   为了降低接地电阻,往往用多根的单一接地极以金属体并联连接而组成复合接地极或接地极组。由于各处单一接地极埋置的距离往往等于单一接地极长度而远小于40m,此时,电流流入各单一接地极时,将受到相互的限制,而妨碍电流的流散。换句话说,即等于增加各单一接地极的电阻。这种影响电流流散的现象,称为屏蔽作用。

http://www.asp.cn/bbs/archiver/showtopic-9504.aspx

《"接地电阻"不可测,应予废除》清华大学物理系 虞 昊 中国防雷2005.3
关于接地电阻的书本介绍,最初来自于中科院资深院士毕德显编写的教科书《电磁场理论》,此书得到曾任老清华大学物理系主任、新清华大学无线电的创建人孟昭英院土的审阅并作序。书中第四章讲,恒定电流的电场,其第6节讲恒定电场与静电场的比较,扼要地指出:这两种场的基本方程是相似的,只要把电流密度矢量J
与电位移矢量D,电导率γ与介电常数ε相互置换,一个场的基本方程就变为另一个场的基本方程了。因此可以利用静电学来计算各种形状导体接地极的接地电阻的公式,并在第7节举例说明。可以说,各种工程书引用的接地电阻计算公式基本上都起源于此。但是这些讨论接地电阻的文章均犯了一个科学方法论的大忌:忽视了他们使用的物理学定律和公式所适用的范围!毕德显在第6节之前己多处谈到恒定电场基本方程适用的范围,绝不容忽视。例如介绍欧姆定律的微分形式J=γE之后就立刻指出:运流电流不服从欧姆定律,此时J的方向与运动电荷的速度方向相同。又如在载流导体的表面处,面电流J表≠γE,并强调:"在这一点上,恒定电流与静电场有更本的区别!"。但该书有一个大疏忽,只举了一个极简单的深埋于地下的金属圆球电极作为计算机接地电阻的例子,把均匀土壤视作遵守欧姆定律的导体,还假定电流流向无限远,这一来可以近似地认定J与E的方向处处相同,因此球电极与无限远处的电位差可借用静电场的公式。实际上,大地中的电流线与这种纯粹假象的理想化的电流分布有很大诧异,因此借用静电场公式求接地极的电压的做法毫无理论根据。
2001年8月,科学出版社翻译出版了日本的专著《接地技术与接地系统》[6],可以说是这方面科技专著中比较严谨详尽的。定义比较接近可操作性:"当一个接地电极,以接地电流I通入这个电极,电极的电位就比接地电流流入前的电位升高U。就把U/I作为那个接地电极的接地电阻。"也就是R(Ω)=U(V)
/I(A)。作者在给出这个定义时还带有两个附加条件,指出测量时若不注意这些附加条件,测量就欠准确了。可是实际测量却不可能满足附加条件。

http://books.google.cn/books?id=--lUGl6YGW0C&pg=PT102&dq=%E6%8E%A5%E5%9C%B0%E6%8A%80%E6%9C%AF%E4%B8%8E%E6%8E%A5%E5%9C%B0%E7%B3%BB%E7%BB%9F&sig=yI8CZgKQcNKIJDxFdokg13loHa0#PPT102,M1

《现代防雷技术基础》 作者:虞昊
文中讲述了接地电阻测量的方法及方法实现的难点,以及《电力系统的过电压保护》(第二版)[电力出版社1997年10月]中的测量方法存在的问题。

www.cma-lpinfo.gov.cn/lpinfo/Download/LPC_M/2006_2/p33_xsg.pdf

对《"接地电阻"是不可测的物理量,应予废弃》一文的浅析 奚世贵(宁波市宁海县气象局,宁海 315600)
如果没有一个能把接地系统优劣和好坏判别出来的话,接地电阻就是当前判别接地系统的一个很好标准作为判据。接地电阻应用于接地系统,长期以来被人们接受,对于防雷接地电阻,虽然存在着比其它电气接地电阻更具复杂性,在当前科学水平不是很高的情况下,用实验及间接地模拟方法,采用近似雷电流的方法得到一些数据作为理论与实际工作的依据,这是一种科学的表现,虽然达不到百分之百的精确,关健是能够在实际工作中得到广泛地应用,这才是最根本所在。