في مارس الماضي، أرسل لنا مقاول ميكانيكي في أونتاريو سطرًا واحدًا لبرج سكني مكون من 12 طابقًا وسؤالًا واحدًا: هل يمكننا الاحتفاظ بالمحول الحالي من النوع الجاف بقدرة 225 كيلو فولت أمبير لمضخة الحريق الكهربائية الجديدة بقدرة 100 حصان؟ تبدو العملية الحسابية مريحة - 225 كيلو فولت أمبير مقابل محرك 124 أمبير. فشلت الوحدة في الاختبار الذي يحكم فعليًا تصميم مضخة الحريق، وفشلت بأقل من نقطتين مئويتين.
هذا الفحص ليس حرارياً. أمحول مضخة الحريقيتم تحديد حجمه وفقًا للجهد الذي يراه المحرك في أول ثانيتين من البداية، وليس بالكيلو فولت أمبير الذي يسحبه المبنى في الثانية بعد الظهر. معظم الخطوط الواحدة التي تعبر مكتبنا تحمل هذا الأمر بشكل عكسي، والخطأ مكلف في كلا الاتجاهين: الوحدات التي تنطلق بشكل مزعج أثناء اختبار القبول، والوحدات التي تحمل أربعين ألف دولار من النحاس الذي لا يحتاجه أحد.
لماذا لا تتصرف حمل مضخة الحريق مثل حمل التوزيع
ملف تعريف الحمولة لمضخة الحريق لا شيء، متبوعًا بكل شيء. لمدة واحد وخمسين أسبوعًا يظل المحرك خاملاً. ثم يبدأ عبر الخط بجهد كامل، ويحتفظ بتيار الدوار المقفل لمدة ثماني إلى عشرين ثانية، ويستقر في الحمل المقدر طالما استمرت النار.NFPA 20يتطلب المضخة أن توفر 150 بالمائة من التدفق المقدر بما لا يقل عن 65 بالمائة من الرأس المقدر، ويجب على السائق أن يحمل ذلك دون تحميل زائد - وبالتالي فإن حمل تصميم الحالة المستقرة ليس هو القدرة الحصانية للوحة الاسم أيضًا.
لا ينطبق عامل التنوع هنا. لا ينطبق عامل الطلب. المضخة ليست واحدة من أربعين حمولة تشترك في محول؛ في اللحظة التي يبدأ فيها، فإنه هو الحمل، الذي يسحب خمس إلى ست مرات تيارًا جاريًا من خلال ملف بدون زيت لامتصاص الحرارة. تحمل الوحدة المغمورة بالزيت ألف لتر من السوائل كمخزن حراري. يحتوي الملف المصنوع من الراتنج المصبوب على الكتلة الحرارية للنحاس الخاص به ولا شيء آخر، لذلك تستجيب النقطة الساخنة خلال دقائق وليس ساعات.
وبالتالي فإن المحادثة تبدأ بالبداية الحالية، وتنتهي بـ aانخفاض الجهدالرقم، وبعد ذلك فقط يُسأل عما إذا كان الملف سينجو من دورة العمل.
حدا الجهد الكهربي في NEC 695.7 - والحدود التي يخطئ الجميع في قراءتها
المادة 695 من قالكود الكهربائي الوطنييضبط حدين للجهد عند نقطتين مختلفتين في الدائرة. أثناء بدء تشغيل المحرك، الجهد عندتحكم مضخة الحريقلا يجوز أن تنخفض أطراف الخط بأكثر من 15 بالمائة عن الجهد المقنن لوحدة التحكم. بشكل منفصل، بينما يعمل المحرك بنسبة 115 بالمائة من تيار الحمل الكامل، فإن الجهد عند أطراف المحرك قد لا ينخفض بأكثر من 5 بالمائة تحت جهد لوحة المحرك.
اقرأها مرة أخرى، لأن الفرق بينهما هو ميزانية الكابل. يتم قياس 15 بالمائة في وحدة التحكم؛ يتم قياس 5 بالمائة عند المحرك عند حمل 115 بالمائة. كل شيء بين هاتين النقطتين - وحدة التغذية، أو الإنهاءات، أو أي لصق أو صنبور - يجب أن يتناسب مع الفجوة. إن التصميم الذي ينفق نسبة الـ 15 بالمائة الكاملة في المحول الثانوي قد أنفق بالفعل بدل الكابل.
القراءة الخاطئة الثانية هي الأكثر شيوعاً. يطبق المقاولون نسبة الـ 5 بالمائة كحد أقصى، ويستنتجون أن المحول يجب أن يكون ضخمًا، ويحددون ضعف السعة التي تتطلبها المادة 695. تتحكم نسبة 5 بالمائة في حجم الموصل وتنظيمه عند الحمل الزائد، وليس عند انخفاض البداية.
عمل الأرقام: مضخة بقوة 100 حصان على وحدة بقدرة 225 كيلو فولت أمبير
إن انخفاض الجهد عند المحول الثانوي أثناء بدء تشغيل الجزء المتحرك المقفل يكون قريبًا من نسبة الممانعة مضروبة في نسبة تيار البدء إلى التيار الثانوي المقدر. إنه مقسم: مقاومة المحول تحارب مقاومة بدء تشغيل المحرك، وحصة المحول من جهد الإمداد هي ما لا يحصل عليه المحرك.
محرك بقوة 100 حصان، 460 فولت لديه تيار تحميل كامل قدره 124 أمبير لكل جدول NEC 430.250 ويسحب ما يقرب من ستة أضعاف ذلك عند الدوار المغلق - حوالي 725 أمبير. يتم تصنيف وحدة 225 كيلو فولت أمبير مع 480 فولت ثانوي على 271 أمبير. عند مقاومة 4.5 بالمائة، يصل الانخفاض إلى 4.5 × (725 ÷ 271)، أو 12.1 بالمائة.
اثنا عشر بالمائة يمر. هذا هو الفخ. أضف 150 قدمًا من وحدة التغذية في ثلاث أشواط متوازية تبلغ 350 كيلو سم ميل، وستنفق نقطة ونصف أخرى، مما يضع وحدة التحكم عند 13.6 بالمائة مقابل حد 15 بالمائة. لم يتبق شيء للخدمة التي تبلغ 468 فولتًا بدلاً من 480، أو لنقرة منخفضة بخطوة واحدة، أو لمضخة ثانية تبدأ بينما لا تزال الأولى تتسارع. ينخفض عزم الدوران مع مربع الجهد، وبالتالي فإن الانخفاض بنسبة 15 بالمائة يترك 72 بالمائة من عزم الدوران المقدر لبدء التشغيل - والمضخة الموجودة بالفعل في أعلى منحنىها هي بالضبط المكان الذي تتوقف فيه البداية ويحتفظ القاطع بتيار الدوار المقفل لمدة عشرين ثانية.
وحدة 500 كيلو فولت أمبير بممانعة 5.75 بالمائة تم تصنيفها بـ 601 أمبير على المرحلة الثانوية، ونفس البداية 725 أمبير تنتج تراجعًا بنسبة 6.9 بالمائة. وهذا يترك بدل الكابل دون تغيير ويمتص خدمة المرافق المنخفضة بدون دراما. فرق السعر بين هذين المحولين هو جزء بسيط مما تكلفه البداية الفاشلة التي شهدتها الجدول الزمني.
فخ الدوار المغلق خلف قاطع مضخة الحريق
تتطلب المادة 695 من جهاز التيار الزائد لمضخة الحريق أن يحمل تيار الدوار المقفل إلى أجل غير مسمى، وNFPA 20يتعامل مع أي انقطاع في هذا العرض على أنه فشل في النظام. يوجد هذا القاطع لحماية الدائرة القصيرة فقط، وقد تم اختياره عمدًا بحيث لا يتم فتحه عند التشغيل المتوقف - لأن المضخة التي تتعثر على الدوار المغلق هي مضخة لا تعمل عندما يشتعل المبنى.
النتيجة بالنسبة للمحول لا مفر منها. أثناء التوقف، يتدفق 725 A عبر ملف مقدر بـ 271 A، وهو ما يمثل 268 بالمائة من اللوحة الاسمية، ولا شيء يقاطعها. تسمح منحنيات التحميل من النوع الجاف بالتحميل الزائد لفترة محدودة فقط، وتفترض تحميلًا مسبقًا محددًا وبيئة محيطة محددة. إن البرج المزود بمضخة الفارس التي تعمل بالضغط واختبار الزبد الأسبوعي ليس من هذا الواجب.
لذا فإن قاعدة التحجيم تحتوي على نصفين يجب أن تلبيهما نفس الوحدة. يحدد نصف الجهد الحد الأدنى من كيلو فولت أمبير الذي يتحمل الانخفاض داخل المادة 695. ويقرر النصف الحراري ما إذا كان الملف سينجو من أحداث الدوار المقفل المتكررة عند كيلو فولت أمبير. في تصميم بارتفاع 150 درجة مع نظام عزل 220 درجة، يوجد هامش؛ على وحدة مبنية على أنحف النحاس الذي يجتاز الاختبار الروتيني، لا يوجد الكثير.
حيث تقوم مضخة الحريق بتغيير الحجم بالكامل
تريد المادة 695 تخصيص إمداد مضخة الحريق - خدمة منفصلة، أو مصدر مخصص في الموقع، أو اتصال قبل قطع الخدمة الرئيسية - مع عدم وجود أحمال أخرى على هذا المسار. عندما تقوم الأداة بتوصيل 13.8 كيلو فولت إلى محول مملوك للعميل، لا يوجد أي من هذه الخيارات عند 480 فولت حتى يشتري شخص ما محولاً. هذا هو المكان الذي يختلف فيه المهندس والمالك عادة حول المال.
إجابتان تعملان. مخصصمحول مضخة الحريقالحجم مخصص فقط للمضخة وملحقات وحدة التحكم الخاصة بها، حيث يستخدم كل من حساب الانحدار والواجب الحراري المضخة وحدها. أو صنبور أمام المبنى الرئيسي قبالة المحول المشترك، وهو أمر قانوني وشائع ويعني أن الوحدة تحمل طلب المبنى وتيار الدوار المقفل في نفس الملف وفي نفس اللحظة. خذ المسار الثاني، ويجب على كيلو فولت أمبير أن يغطي الطلب على البناء بالإضافة إلى البداية، مع حساب الانخفاض من محول محمل بدلاً من محول بارد. نرى هذا الترتيب في أغلب الأحيان في التعديلات التحديثية، حيث تتم إضافة مضخة حريق إلى خدمة بحجم سنوات سابقة لحمل متنوع لم يتضمن أبدًا محركًا بقوة 100 حصان يبدأ عبر الخط.
جدول تحجيم وستة أسطر لمواصفاتك
يطبق الجدول التقريب على المفاعلات الثانوية بجهد 480 فولت مع ممانعات نموذجية لكل فئة كيلو فولت أمبير. تعامل مع عمود الانخفاض كرقم فحص، وليس كحساب مختوم - تتضمن الدراسة الحقيقية عامل طاقة بدء تشغيل المحرك، ومقاومة الكابل، وموضع الصنبور الفعلي.
| محرك المضخة | فلك (نيك 430.250) | تقريبا. الدوار مقفل | محول | %Z | تراجع محسوب | الحكم |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 50 hp | 65 A | 390 A | 150 kVA | 3.0% | 6.5% | مريح |
| 100 hp | 124 A | 725 A | 225 kVA | 4.5% | 12.1% | يمر، لا هامش |
| 100 hp | 124 A | 725 A | 500 kVA | 5.75% | 6.9% | مُستَحسَن |
| 150 hp | 180 A | 1,080 A | 300 kVA | 5.0% | 15.0% | في الحد، رفض |
| 150 hp | 180 A | 1,080 A | 750 kVA | 5.75% | 6.9% | مُستَحسَن |
ستة أسطر تنتمي إلى أمحول مضخة الحريقورقة المواصفات، وقد قرر كل واحد مشروعًا نقلناه:
- نسبة المعاوقة المقاسة عند الصنبور الذي ستستخدمه بالفعل، وليس رقم الصنبور الاسمي من الكتالوج.
- تم توثيق فحص التشغيل بنسبة 115 بالمائة عند أطراف المحرك، ولا يتم استنتاجه من حالة البداية.
- يبدأ بالساعة وتردد اختبار الزبد مأخوذ من المواصفات الميكانيكية، لأن هذا هو الواجب الحراري.
- الغرفة المحيطة في يوليو، وليس 40 درجة افتراضية - الغرفة الكهربائية 50 درجة تكلفك كيلو فولت أمبير قابل للاستخدام.
- جهاز التحكم بمضخة الحريقالنوع: تعمل وحدة التحكم ذات الخدمة المحدودة ذات السرعة المتغيرة على خفض تيار البدء إلى 300 بالمائة تقريبًا، مما يغير حساب الانخفاض ويضيف توافقيات تستحق محادثة تصنيف K.
- العلبة: NEMA 2 في الداخل في غرفة كهربائية مصنفة، NEMA 3R إذا كانت الوحدة موضوعة على وسادة بالخارج.
كيف نبني ونختبر هذه الوحدات
ريان الكتريك يبنيمحولات مضخة الحريقمن 15 كيلو فولت أمبير إلى 2500 كيلو فولت أمبير، راتينج مصبوب وVPI، مدرج في UL 1561 مع علامة cULus ومتوفر وفقًا لـ CSA C22.2 No. 47 للمشاريع الكندية. تقوم كل وحدة بتشغيل التسلسل الروتيني - مقاومة الملف، والنسبة، والقطبية، وعلاقة الطور، وفقدان الحمل، وفقدان الحمل، والممانعة، والجهد المطبق والمستحث - ويتم قياس المعاوقة المطبوعة على لوحة الاسم عند الصنبور الذي حدده المهندس، وهي القيمة التي يعتمد عليها حساب الانخفاض فعليًا.
يمتد المصنع على مساحة 120 ألف متر مربع ويضم أكثر من 180 مجموعة من معدات الإنتاج والاختبار، ومنذ عام 2023 نعمل كشريك في مشروع إيتون المشترك. عندما تشترك مضخة الحريق في محول مع حمل المبنى، فإننا نقوم بإجراء الفحص الحراري للدوار المقفل مقابل دورة التشغيل الحقيقية بدلاً من منحنى التحميل للأغراض العامة.
أرسل سطرًا واحدًا ولوحة اسم المضخة، بالإضافة إلى طول وحدة التغذية وجهد خدمة المرافق. نعود بحساب الانخفاض، وkVA الموصى بها والممانعة عند الصنبور الذي سنقوم ببنائه - عادةً في غضون يومي عمل، وغالبًا مع الأخبار التي تفيد بأن المحول الذي حددته بالفعل على ما يرام.
عن المؤلف:كتب هذا المقال الفريق الهندسي في Ryan Electric، وهي شركة مصنعة للمحولات الجافة والمغمورة بالزيت ومعتمدة من UL/CSA في جيانغسو، الصين، وشريك في مشروع مشترك لشركة Eaton منذ عام 2023، حيث تخدم عملاء المرافق ومراكز البيانات والقطاع الصناعي والتجاري في جميع أنحاء أمريكا الشمالية وأمريكا اللاتينية وجنوب شرق آسيا والشرق الأوسط.
