保护电机和照明控制电路

　　控制电路包括导体、滚道、接触器操作线圈、电源、保护装置和为操作线圈通电的开关装置。

　　图 1 显示了电机控制电路在电机分支电路中的位置。
　　电机控制电路在电机分支电路中的位置。
　　图 1.电机控制电路在电机分支电路中的位置。图片由洛伦佐·马里提供
　　NEC 第 430.72 节过流保护
　　第 430.72(A) 条概述
　　本节介绍如何保护磁电机启动器的操作线圈电路，这与手动操作启动器不同。
　　根据第 430.72 节，保护从电机分支电路短路和接地故障保护装置（用于控制连接到该分支电路的电机）负载侧分接的控制电路免受过电流影响。
　　该规则涵盖了电机启动器内部从电源电路导出的电机控制电路，该电源电路连接到启动器的线路端子。电路从熔断器或断路器开始，为启动器供电的导体提供分支电路保护。
　　请勿将抽头电机控制电路视为分支电路。用辅助或支路过流保护装置对其进行保护。
　　根据规定，起动机前的分支电路保护装置或起动机外壳内的补充保护可以保护控制电路导体。
　　根据第 9 章 NEC 表 11(A) 和 11(B) 注释第 724.43 节（如果适用），保护电机控制电路（抽头控制电路除外）免受过电流影响。
　　这些单独的控制电路源自配电板或控制变压器，可为为较高电压电机供电的启动器提供较低电压控制，例如，120V 电??路控制 480V 分支电路中的 460V 电机。
　　根据电路中可用的功率，远程控制和信号电路分为三类。 2023 年版新的第 300.26 节将其分为功率限制型或非功率限制型，符合以下规定：
　　1 类：符合第 724.3 节的功率限制电路。
　　2 类和 3 类：符合第 725.3 节的功率限制电路。
　　非功率限制电路：按照第 300.2 至 300.25 节安装。
　　根据 NEC 2020 版第 725.41(B) 节，电机控制器通常使用 1 类非功率限制远程控制电路进行操作。
　　2、3类控制电路能量处理能力低；操作线圈所需的相对较高的能量导致大多数磁力起动器和接触器的控制电路不符合 2 类或 3 类电路的要求。
　　NEC 2023 版新增了第 724 条，仅涵盖 1 类功率限制电路，并提供了之前第 725 条功率限制电路第一部分和第二部分中所涵盖的相同基本信息。
　　NEC 2023 版中的第 300.2 节至第 300.25 节不包含安装 1 类非功率限制电路的数据。
　　NFPA 标准委员会于 2023 年 3 月 21 日发布了 2023 年国家电气规范的暂行临时修正案 (TIA) 第 23-8 号（TIA Log #1688），并于 2023 年 4 月 10 日生效。该 TIA 打算修订第 300.26 节，以包括非-功率有限的远程控制和信号电路。
　　NFPA 标准委员会决定（最终）D#23-4 维持上诉。
　　2023 年版修订后的第 300.26(C) 节涵盖了非功率限制的远程控制和信号电路。
　　请参阅NFPA 70 了解更多信息。
　　第 724.43 节规定，14 AWG 及更大导线的过流保护必须符合导线载流量，而不将第 310.15 节中规定的载流量调整和校正系数应用于载流量计算。
　　换句话说，第 724.43 节规定，14 AWG 及更大导线的过流保护必须符合表 310.16 至 310.21 中的导线载流量。
　　18 AWG 导线的过流保护 不得超过 7 A，16 AWG 导线的过流保护不得超过 10 A。
　　例外： 本规范的其他条款允许或要求其他过流保护。
　　新的第 300.26(C)(3) 节“过流保护”规定了以下内容：
　　(a) 应根据导体载流量提供 14 AWG 铜及更大导体的过流保护，而不将第 310.15 节中规定的载流量调整和校正系数应用于载流量计算。
　　请注意，无需降低控制线的载流量。
　　(b) 过流保护对于 18 AWG 铜导体不得超过 7 A，对于 16 AWG 铜和 14 AWG 铜包铝导体不得超过 10 A。
　　这些安培值对应于有关小导体的第 240.4(D)(1)、(2) 和 (3) 节。
　　例外： 如果本规范要求或允许其他过流保护额定值，则不需要第 300.26(C)(3)(1) 和 300.26(C)(3)(2) 节中规定的过流保护。
　　尽管第 740.43 节涉及功率限制电路，而第 300.26(C)(3) 节涉及非功率限制电路，但这两个规则是相似的。
　　第 430.72(B) 节导体保护
　　根据第 430.72(B)(1) 或 (2) 节为导体提供过流保护。
　　例外情况 1：
　　当控制电路的导体断开会产生危险时，仅需要短路和接地故障保护，例如消防泵电机的控制电路。
　　允许电动机支路短路和接地保护装置保护控制电路导体。
　　例外 2：
　　如果变压器是单相的并且只有一个两线、单电压次级，则为控制导体供电的变压器的初级侧上的过电流保护可以保护这些导体。过流保护不得超过次级导体过流设备的适当最大额定值（如表 430.72(B)(2) 中规定）乘以次级与初级电压比所获得的值。
　　如果变压器的次级导体不是两线制的，则变压器初级侧的过流保护不会保护变压器的次级导体。
　　第 430.72(B)(1) 节单独的过流保护
　　当电机支路短路和接地故障保护装置无法根据第 430.72(B)(2) 节提供保护时，提供单独的过流保护。
　　过流保护不得超过表 430.72(B)(2) A 列提供的值。
　　请注意，对于尺寸为 14 AWG 或更大的 A 列中的值，对应于表 310.16 至 310.21 中所示的数量（如果适用）。 N° 16 AWG 和 N° 18 AWG 尺寸的值符合第 724.43 节和新的第 300.26(C)(3)(b) 节中的规则。
　　第 430.72(B)(2) 条分支电路过流保护装置
　　通过电机支路短路和接地故障保护装置保护导体是可以的，但仅需要短路和接地故障保护。
　　当导体未延伸超出电机控制设备外壳时，保护装置的额定值不得超过 NEC 表 430.72(B)(2) B 列中指定的值。
　　这种情况的一个例子是工厂安装的控制电路线连接到起动器盖上的启停按钮。
　　请注意，对于 14 号 AWG 或更大尺寸，B 列中的值对应于表 310.17 60°C 列（自由空气中单绝缘导体的载流量）中所示值的 400%。
　　当导体超出电机控制设备外壳时，保护装置的额定值不得超过 NEC 表 430.72(B)(2) C 列中指定的值。
　　该规则适用于保护从启动器到远程控制设备（例如按钮站、限位开关、浮动开关或类似设备）的控制线。
　　请注意，对于尺寸为 No. 14 AWG 或更大尺寸的 C 列中的值，对应于表 310.16 60°C 列中所示值的 300%（不超过 3 个载流的绝缘导体的载流量）滚道、电缆或接地中的导体）。 N° 16 AWG 和 N° 18 AWG 尺寸的值符合第 724.43 节和新的第 300.26(C)(3)(b) 节中的规则。

　　示例 1： 图 2 显示了磁力启动器的电机电路连接。

　　图 2.示例 1 的设置。使用的图像由 Lorenzo Mari 提供
　　a) 确定电机分支电路过流保护的最大额定值，该额定值足以保护连接至 15 m 距离按钮站的 N° 12 AWG TW 远程控制电路铜导线。
　　b) 如果电机分支电路保护的额定值超过问题 a) 中计算的值，则查找安装在两个远程控制电路导线（A 点和 B 点）中的辅助熔断器的额定值。
　　解决方案：
　　a) 输入表 430.72(B)(2) 并读取 C 列下的 60 A，N° 12 AWG 铜导体文件。
　　过流保护的最大额定值为 60 A。
　　b) 输入表 310.16，60°C，铜导体一栏，并读取尺寸为 N° 12 AWG 的导体的载流量为 20 A。
　　辅助保险丝的最大额定值为 20 A。
　　示例 2： 磁力启动器控制电机，其支路过流保护是一组三个 60A 熔断器。工厂安装的启动/停止按钮位于启动器的盒盖上。对磁力启动器的目视检查显示内部线圈电路导体尺寸为 N° 16 AWG 铜。
　　a) 确定支路过流保护是否可以用来保护工厂安装的线圈电路线。
　　b) 如果问题 a) 的答案是否定的，请找到符合 NEC 规则的解决方案。
　　解决方案：
　　a) 输入表 430.72(B)(2) 并读取 B 列下的 40 A，N° 16 AWG 铜导体文件。
　　由于60A高于40A，支路过流保护对于保护线圈电路线是不可接受的。
　　b) 在起动器内提供单独的保护，其额定值不大于表 430.72(B)(2) A 列中所示的电线尺寸值。
　　输入表 430.72(B)(2) 并在 A 列下读取 10 A，N° 16 AWG 铜导体文件。
　　遵守 NEC 规则的一种方法是在线圈电路电线中安装一组两个 10A 保险丝。
　　许多起动器采用尺寸为 N° 18 AWG 和 N° 16 AWG 的小铜导体作为线圈电路。当线圈导体未延伸超出电机控制设备外壳时，B 列显示，当 N° 18 线的分支电路保护额定值不超过 25 A，N° 线的额定值不超过 40 A 时，无需单独的线圈电路保护16 根电线。
　　根据 C 栏，如果 N° 18 线的分支电路保护额定值不超过 7 A 并且不超过N° 16 线为 10 A。在这种情况下，额定值为 7 或 10 A 的分支电路熔断器可以消除启动器内的单独保护。
　　7 A 的保险丝额定值不是标准的，但第 240.6(A) 节允许使用非标准安培额定值的保险丝。
　　第 430.72(C) 节控制电路变压器
　　有用于电机控制器的高压接触器线圈。然而，当存在安全要求、大气限制和其他工作条件时，考虑采用较低电压的控制电路以保护操作人员至关重要。例如，120V 或 240V 线圈电路可以控制 480V 电路中的 460V 电机。在这些情况下，控制变压器会降低电压，从而允许使用较低电压的线圈电路。
　　根据第 430.72(C)(1)、(2)、(3)、(4) 或 (5) 节保护电机控制电路变压器。
　　例外： 当控制电路的断开会产生危险时，例如消防泵的控制电路，请忽略过流保护。

　　当控制电路的打开不可接受时，例如对于基本系统或安全相关操作，此例外排除了对控制电路保护的需要。

　　由变压器供电的控制电路。
　　图 3.由变压器供电的控制电路。图片由洛伦佐·马里提供
　　第 430.72(C)(1) 节 1 类功率限制、2 类或 3 类电路
　　为 1 类功率限制电路供电的变压器电路必须符合第 724.30 至 724.52 节的规定。提供第2类或第3类遥控电路时，必须符合第725条第二部的规定。
　　第 430.72(C)(2) 条变压器
　　根据第 450.3 节保护变压器。
　　第 450.3 节介绍了变压器过流保护。 1 kV 以上变压器的过流保护额定值或整定值见表 450.3(A)，1 kV 及以下变压器见表 450.3(B)。该表包括初级保护和二级保护。
　　第 430.72(B) 节的例外 N° 2 允许按照表 430.72(B)(2) 中所示的特定尺寸的安培值保护次级导体。请务必在初级侧反映这些值。
　　另请参见第 240.4(F) 节“变压器次级导体的保护”。
　　第 430.72(C)(3) 节 小于 50 VA
　　可以采用阻抗限制装置、初级过流装置或其他固有保护装置来保护额定值小于 50 VA、集成到电机控制器中并放置在外壳内的控制电路变压器。
　　第 430.72(C)(4) 条初级电流小于 2 A
　　当一次电流小于 2 A 时，安装额定或设置不超过初级电流 500% 的过流装置可以保护控制电路变压器。
　　保护装置必须放置在向变压器初级提供电流的每个未接地导体中。
　　示例 3： 如果初级额定电流为 1.5 A，请在图 3 中找到变压器初级保护的最大额定值，并为每个未接地导体选择一个保险丝。
　　解决方案：
　　1.5A x 500% = 7.5A
　　升级到第 240.6(A) 节中的下一个较小尺寸并使用 6A 保险丝，因为最大额定值为 7.5A。
　　示例 4： 假设示例 3 中的控制变压器的额定电压为 480/120 V，导体放置在外壳内。确定主保险丝将保护的次级导体的最小铜导体尺寸。
　　解决方案：
　　电压比 = 480V/120V = 4
　　6 安 x 4 = 24 安
　　输入表 430.72(B)(2) 并读取 B 列下的 25 A，N° 18 AWG 铜导体文件。
　　最小导线尺寸为 N° 18 AWG。
　　您可以按照第 430.72(B) 节例外 2 中的文字来证明此结果，如下所示：
　　假设您的连接装置有一个控制变压器，其次级电路中的铜导体尺寸为 N° 18 AWG。
　　输入表 430.72(B)(2) 并读取 B 列下的 25 A，N° 18 AWG 铜导体文件。
　　将 25 A 乘以次级与初级电压比即可找到初级保护允许的最大额定值。
　　25 安 x (120 伏/480 伏) = 6.25 安。
　　如果主保险丝的 6A 额定值低于最大值，它将保护次级电路。
　　第 430.72(C)(5) 条其他方式
　　允许通过其他认可的方法进行保护。
　　保护照明接触器的线圈电路
　　以下示例涉及照明而不是电动机。然而，它与电机场景密切相关，因为控制电路也是 1 类。
　　新的第 724.45(C) 节涉及照明和电源的分支电路抽头，仅需要短路和接地故障保护。只要分支电路保护装置的额定值不超过电路导体载流量的 300%，您就可以提供这种保护。
　　示例 5： 图 4 显示了带有控制照明负载的电磁接触器的布置。从分支电路引出的控制电路铜导线的规格为 N° 14 AWG TW。
　　a) 确定分支电路熔断器的最大额定值，以考虑受保护的控制电路导体。

　　b) 如果分支电路熔断器的额定电流为 90 A，则确定控制电路所需的最小铜导体尺寸。

　　图 4.示例 5 的连接。使用的图像由 Lorenzo Mari 提供
　　解决方案：
　　输入表 310.16 并读取 60°C 列下的 15 A，N° 14 AWG 铜导体文件。
　　300% x 15A = 45A
　　保险丝的最大额定值为 45 A，即表 240.6(A) 中的标准额定电流。
　　300% x 最小载流量 = 90 A
　　最小载流量 = 90 A / 3 = 30 A
　　输入表 310.16 并在 60°C 列下读取 30 A，N° 10 AWG 铜导体文件。
　　最小导线尺寸为 N° 10 AWG TW

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