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水阻軟啟動(dòng)

時(shí)間:2018-10-30 15:48 來源:高壓水阻柜 作者:高壓葉祖歸

文章摘要：水阻，顧名思義，即水電阻（又被稱為液阻柜）。此技術(shù)最早發(fā)源于日本，在1985年上半年被引進(jìn)到中國，在當(dāng)今大容量電機(jī)上得到廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)階段比較適合中國的國情。由于電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流會(huì)達(dá)到電機(jī)額定電流的7~8倍，一般上一級(jí)變壓器的容量都承受

水阻，顧名思義，即水電阻（又被稱為液阻柜）。此技術(shù)最早發(fā)源于日本，在1985年上半年被引進(jìn)到中國，在當(dāng)今大容量電機(jī)上得到廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)階段比較適合中國的國情。由于電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流會(huì)達(dá)到電機(jī)額定電流的7~8倍，一般上一級(jí)變壓器的容量都承受不了，特別是大功率的電機(jī)，必須加裝起動(dòng)設(shè)備，否則會(huì)造成變壓器局部下跳閘。

 
早先的起動(dòng)設(shè)備，主要有：電阻器起動(dòng)和頻敏起動(dòng)等。電阻器起動(dòng)通過切換電阻的數(shù)量，改變串入電機(jī)的電阻，由于切換電阻屬于有級(jí)調(diào)速，所以切換瞬間沖擊較大。頻敏起動(dòng)據(jù)說是諧波成分比較大。
隨著技術(shù)的逐步進(jìn)步，后期發(fā)展的水阻起動(dòng)，由于屬于無級(jí)調(diào)節(jié)，所以起動(dòng)過程較平滑，切換無沖擊電流等等優(yōu)點(diǎn)。

在被控繞線電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路中串入特殊配置的電解液作為電阻，并通過調(diào)整電解液的濃度及改變兩極板間的距離使串入電阻阻值在起動(dòng)過程中始終滿足電機(jī)機(jī)械特性對(duì)串入電阻值的要求，從而使電動(dòng)機(jī)在獲得最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及最小起動(dòng)電流的情況下均勻升速，起動(dòng)結(jié)束，電氣開關(guān)短接轉(zhuǎn)子回路。


按照電機(jī)的不同，分為兩種水阻：
一種是轉(zhuǎn)子串水阻，即電機(jī)屬于繞線式電機(jī)，即轉(zhuǎn)子回路未短接。此時(shí)通過改變起動(dòng)過程中轉(zhuǎn)子回路的電阻值來逐步實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)。
二是定子串水阻，即電機(jī)屬于鼠籠型電機(jī)，即轉(zhuǎn)子回路在電機(jī)內(nèi)部已短接。此時(shí)通過改變起動(dòng)過程中定子回路的電阻值來逐步實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。
按照實(shí)現(xiàn)方式的不同，分為兩種水阻：
一種是溫度改變阻值大小，即在啟動(dòng)過程中，由于液體內(nèi)部的電解液隨著液體溫度的升高，電解液分子活動(dòng)加劇，使電阻值逐步減小，逐步改變機(jī)端電壓，使之達(dá)到軟起動(dòng)的目的。
二是通過柜內(nèi)增加極板升降電機(jī)，勻速的改變輸入輸出極板之間的距離，改變電阻值的大小，逐步改變機(jī)端電壓，使之達(dá)到軟起動(dòng)的目的。
其中若是溫度改變阻值大小，主要屬于定子串水阻系列。
若通過極板升降電機(jī)改變阻值大小，則定子和轉(zhuǎn)子串水阻都可。



若以溫度改變阻值，其柜內(nèi)部主要包括：
1、 旁路柜：主要是起動(dòng)完畢后，將水阻柜短接。
按一次原理的不同，和短接接觸器的數(shù)量，有的在短接后將水阻完全拖開的，有的在短接后，水阻仍然帶電。
根據(jù)客戶需要，選擇真空斷路器或者真空接觸器。真空斷路器需要分、合閘操作，而真空接觸器又分為電保持和機(jī)械保持式，電保持不需另增加分閘操作，掉電即分閘，而機(jī)械保持式需要分閘操作。
2、 水阻柜主體：主要包括3個(gè)獨(dú)立的水箱，水箱底部有一固定的銅極板，水箱 上部有一固定的銅極板，分別引出進(jìn)出一次線。
主要根據(jù)電機(jī)大小，計(jì)算需要的散熱液體體積，則柜體體積有大有小。例如電機(jī)在10MW，則水阻柜主體可能達(dá)到10米*2米*4米。
若以極板升降改變阻值，其柜內(nèi)部主要包括：水箱（三相分開），一套極板，極板升降電機(jī)和相應(yīng)的軸承，及短接接觸器（短接的接觸器也應(yīng)客戶需要）PLC等。



1、若以溫度改變阻值：
待廠家調(diào)試完后，每個(gè)極板都浸泡在水中，水中加入了根據(jù)計(jì)算的電解粉。起動(dòng)時(shí)，通電后，則水阻內(nèi)，溫度逐漸升高，電解液分子活動(dòng)加劇，極板之間的電阻值逐步減小，電機(jī)端的電壓逐步由低到高，根據(jù)調(diào)整的時(shí)間，起動(dòng)完畢后，短接接觸器短接，起動(dòng)完成，水阻被甩開。此種原理的水阻，電機(jī)進(jìn)行連續(xù)重起時(shí)，由于每次重起時(shí)，水溫不一致，因此其啟動(dòng)特性會(huì)有差異。在啟動(dòng)時(shí)間間隔較長的情況下，其啟動(dòng)特性基本可保持一致。
若以極板升降改變阻值：
待廠家調(diào)試完后，每個(gè)極板都浸泡在水中，水中加入了根據(jù)計(jì)算的電解粉。起動(dòng)前，上極板在最上面，起動(dòng)時(shí)，上極板在升降電機(jī)的帶動(dòng)下，逐步下移，（有的設(shè)置是下移幾秒，停幾秒，繼續(xù)下移，重復(fù)）則兩極板之間的距離減小，相應(yīng)的兩極板之間的電阻值減小，則電機(jī)端的電壓逐步由低到高，當(dāng)上極板移動(dòng)到最下限位時(shí)，短接接觸器短接。與此同時(shí)，上極板開始往上回升，升到最上限位時(shí)，起動(dòng)完成。此運(yùn)力的水阻，電機(jī)連續(xù)啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)特性差別不會(huì)很大，但是伺服電機(jī)等部件造成水阻為維護(hù)量略上升。
水電阻目前已經(jīng)做到10MW以上，所以在我們目前所涉及的功率范圍以上兩種與變頻配合使用，問題都不大。

一般水阻啟動(dòng)，起動(dòng)電流倍數(shù)在2~3.5倍之間，網(wǎng)側(cè)壓降都能滿足上一級(jí)變壓器的容量要求。
根據(jù)電機(jī)大小，起動(dòng)時(shí)間一般為20~40秒，時(shí)間一般都可調(diào)，一般超過40秒，則開關(guān)柜會(huì)有反時(shí)限保護(hù)。
“水阻起動(dòng)信號(hào)”： 現(xiàn)一般的水阻柜，都是采用PLC控制，其中，水阻柜起動(dòng)信號(hào)，取的是對(duì)應(yīng)的開關(guān)起動(dòng)柜的“斷路器合閘狀態(tài)”，也就是說，當(dāng)開關(guān)柜的斷路器合閘以后，水阻柜的PLC接收到信號(hào)后，就開始起動(dòng)，如極板開始下移。
當(dāng)開關(guān)柜的斷路器分閘以后，水阻柜的PLC接收到信號(hào)后，就將短接接觸器分?jǐn)唷?/div>
工頻耐受電壓（KV/Min）：25，30/32，38/42（相對(duì)地）12，15，18（同相間）
起動(dòng)時(shí)間（S）：10－60－120（可調(diào)）
電液正常工作溫度（℃）：O－70
連續(xù)起動(dòng)次數(shù)（次）：3－4

轉(zhuǎn)子串水阻：（對(duì)應(yīng)繞線式電機(jī)，手動(dòng)旁路）
一次回路的改造，與普通的變頻改造一樣；
二次回路的改造，需從水阻柜的短接接觸器引出一對(duì)“短接接觸器常閉點(diǎn)”，接入變頻器的“急停”回路，可理解為：若水阻柜的短接接觸器不短接，則變頻器無法起動(dòng)。要注意的是接入“急停”回路時(shí)，要繞過“遠(yuǎn)程/就地”轉(zhuǎn)換開關(guān)。
即等繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子短接后，作為鼠籠式電機(jī)起動(dòng)。
在現(xiàn)場(chǎng)，我也見到另類的轉(zhuǎn)子串水阻變頻改造，用戶直接將電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接處打開，將轉(zhuǎn)子上直接短接上銅排，則成為了鼠籠式電機(jī)。此時(shí)，已完全甩開了水阻。但萬一變頻器發(fā)生故障，變頻轉(zhuǎn)為工頻時(shí)，則需要將轉(zhuǎn)子上的銅排拆下，比較麻煩。但選擇權(quán)在于用戶，用戶認(rèn)為自己的轉(zhuǎn)子經(jīng)常會(huì)發(fā)生放炮現(xiàn)象，所以短接后比較合適。
也就是說，如果是轉(zhuǎn)子串水阻，會(huì)相應(yīng)的簡(jiǎn)單，出廠圖紙只需增加一處即可。
定子串水阻：（對(duì)應(yīng)鼠籠型電機(jī)）
此改造相對(duì)復(fù)雜，需要確定的內(nèi)容主要如下：
1、 短接接觸器的情況：
短接接觸器最少是一個(gè)，有時(shí)也有兩個(gè)，也可能是三個(gè)。
其中要詢問清楚各接觸器的合、分閘順序，這個(gè)在自動(dòng)旁路柜中一定要弄清楚，因?yàn)樵谧詣?dòng)變/工頻轉(zhuǎn)換過程中，可能會(huì)造成嚴(yán)重后果。
要詢問清楚各接觸器的自鎖方式，是電保持，還是機(jī)械式保持。如是電保持，合分閘共用一個(gè)信號(hào)即可。如是機(jī)械式保持，則合、分閘要分開設(shè)計(jì)。
2、 水阻柜起動(dòng)信號(hào)
變頻改造前，水阻柜起動(dòng)信號(hào)接收的是“斷路器常開點(diǎn)信號(hào)”。
若變頻改造后，則一般需要在此起動(dòng)回路里增加變頻器“工頻狀態(tài)”信號(hào)。
即工頻時(shí)，水阻仍正常起動(dòng)，若變頻時(shí)，則水阻柜不起動(dòng)。
3、 水阻柜短接信號(hào)
變頻改造前，水阻柜短接信號(hào)接收的是“下限位行程開關(guān)信號(hào)”。
變頻改造后，則根據(jù)要求靈活改變，需在短接接觸器的合、分閘回路增加控
制信號(hào)。控制方式根據(jù)客戶要求及系統(tǒng)安全性確定。



變頻軟啟動(dòng):軟啟動(dòng)器用的是，晶閘管降壓?jiǎn)?dòng)用的，一般只能短時(shí)提供電機(jī)的降壓?jiǎn)?dòng)，限制啟動(dòng)電流，變頻器是用于電動(dòng)機(jī)調(diào)速用，可以長時(shí)間讓電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，在電動(dòng)機(jī)允許的任意頻率，當(dāng)然也可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的降壓?jiǎn)?dòng)。（如果電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間太長，不能用軟啟動(dòng)時(shí)），另外就是變

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