高壓水電阻起動(dòng)器的廣泛用途
一、概述
高壓交流電動(dòng)機(jī)水電阻起動(dòng)器適用于額定電壓3-10KV，額定功率
200-20000KW的大、中型鼠籠式電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)（與保護(hù)），尤其是電網(wǎng)容量不富裕的企業(yè)。
起動(dòng)器靠溶解在水中的電解質(zhì)離子導(dǎo)電的。電解質(zhì)充滿于兩個(gè)平行的平面極板（既水電阻的兩個(gè)電極）之間，構(gòu)成一個(gè)電容狀的導(dǎo)電體-水電阻。它自身無(wú)感性元件，故與頻敏、電抗等起動(dòng)設(shè)備相比，具有起動(dòng)功率因數(shù)高，起動(dòng)電流小等優(yōu)點(diǎn)。
本產(chǎn)品在技術(shù)上采用了液態(tài)耐高壓新材料、智能傳動(dòng)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)仿真、遠(yuǎn)程通信、開(kāi)環(huán)編程控制、閉環(huán)控制、人機(jī)界面等多項(xiàng)現(xiàn)代高新技術(shù)。具有控制精度高、控制動(dòng)作可靠，能達(dá)到恒流起動(dòng)的目的，在液態(tài)軟起動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。
本產(chǎn)品廣泛適用于建材、冶金、礦山、石油化工、電力、造紙、系統(tǒng)水利等行業(yè)。
二、工作原理
水電阻起動(dòng)器，是根據(jù)電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)理論，在電動(dòng)機(jī)的定子回路中串入一適當(dāng)?shù)目勺兯娮柽M(jìn)行分壓，充分利用水電阻熱容量大不會(huì)燒毀以及可調(diào)可恢復(fù)性等優(yōu)良特性，通過(guò)控制系統(tǒng)控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)拖動(dòng)電極極板運(yùn)動(dòng)，改變動(dòng)、定極板間的距離，從而達(dá)到改變水電阻阻值的大小，使水電阻阻值的變化與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率的變化同步，達(dá)到恒電流起動(dòng)的目的，并使電動(dòng)機(jī)均勻加速至額定轉(zhuǎn)速，縮短起動(dòng)時(shí)間。當(dāng)起動(dòng)完成后，星點(diǎn)接觸器自動(dòng)投入并旁路水電阻，電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。
三、性能特點(diǎn)
1） 起動(dòng)過(guò)程可預(yù)測(cè)
采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上輸入用戶提供的電動(dòng)機(jī)、電網(wǎng)、負(fù)載三大參數(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)起動(dòng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，獲得電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程如電流、轉(zhuǎn)速及電網(wǎng)壓降等最佳變化曲線。
2） 起動(dòng)電流可控制（起動(dòng)過(guò)程可控制）
根據(jù)負(fù)載實(shí)際工況，通過(guò)調(diào)整、配置電液的濃度來(lái)改變電阻值的大小，同時(shí)通過(guò)PLC程序控制、電流反饋等方法、達(dá)到控制起動(dòng)的目的。 3） 起動(dòng)時(shí)間可調(diào)整
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況和用戶的要求，可通過(guò)改變PLC控制程序、調(diào)整動(dòng)極板的起動(dòng)初始位置及傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)改變極板的行程時(shí)間，達(dá)到電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間的目的。
4） 可連續(xù)起動(dòng)
由于液態(tài)電阻熱容量大，可塑性強(qiáng)，單次起動(dòng)溫升得到有效的控制，故根據(jù)工況需要，可連續(xù)起動(dòng)；而且起動(dòng)過(guò)程水電阻阻值變化通過(guò)極板距離及接近速度控制，可大可小，溫升影響處于次要地位。
5） 起動(dòng)過(guò)程平滑，起動(dòng)運(yùn)行切換無(wú)沖擊
動(dòng)極板的線性運(yùn)動(dòng)使串接水電阻阻值線性減小，從而使電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程均勻、平滑、無(wú)級(jí)；起動(dòng)完成切換瞬間，水電阻阻值趨近于零，故切換時(shí)對(duì)電網(wǎng)不會(huì)產(chǎn)生電流沖擊，對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械沖擊。[若不采用動(dòng)極板的線性運(yùn)動(dòng)改變阻值，則起動(dòng)設(shè)備就不能最大限度地限制電機(jī)的起動(dòng)電流，不能達(dá)到起動(dòng)過(guò)程平滑無(wú)沖擊和起動(dòng)性能可控可調(diào)（屬熱敏電阻），與電抗器相似，不能達(dá)到或歸類為軟起動(dòng)。
6） 具有電流閉環(huán)控制，溫度閉環(huán)控制。
7） 控制回路也可采用PLC控制，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊及計(jì)算機(jī)集中控制 控制回路采用PLC可編程控制器進(jìn)行邏輯程序控制，監(jiān)測(cè)起動(dòng)過(guò)程中液阻及電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)參數(shù)，控制極板運(yùn)動(dòng)，控制電機(jī)的短接。
8） 安全性：
A、 保護(hù)功能：設(shè)有液位顯示、液溫顯示、起動(dòng)超時(shí)、綜合報(bào)警等功能；同運(yùn)行開(kāi)關(guān)柜相配合，具有可靠的聯(lián)鎖裝置，并設(shè)有過(guò)流、速斷、過(guò)電壓、差動(dòng)、零序、欠壓等保護(hù)；
B、 保障措施：水電阻箱嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行出廠檢測(cè)和嚴(yán)格的接地及避雷保護(hù)措施；
C、 主機(jī)起動(dòng)結(jié)束后，極板自動(dòng)復(fù)位，裝置處于零電位和待機(jī)狀態(tài)，為下次起動(dòng)作好充分準(zhǔn)備；
D、 無(wú)諧波污染：本裝置的使用不會(huì)產(chǎn)生高次諧波，免除對(duì)電網(wǎng)的污染。
9） 操作簡(jiǎn)單，方便維護(hù)
由于本系統(tǒng)主起動(dòng)設(shè)備對(duì)工況及電網(wǎng)的環(huán)境要求不高，運(yùn)行成本低；系統(tǒng)自身集成控制發(fā)出聯(lián)機(jī)信號(hào)，一般技術(shù)人員進(jìn)行短期培訓(xùn)即可自行操作維護(hù)；液態(tài)電阻的可塑性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，主要配液原料來(lái)源方便，維護(hù)費(fèi)用相當(dāng)?shù)汀?nbsp;
總之，從技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性三個(gè)方面評(píng)價(jià)，本裝置是高壓大功率電動(dòng)機(jī)軟起的理想選擇。
四、技術(shù)指標(biāo)
1、起動(dòng)電流：Iq≤Ie 指堵轉(zhuǎn)電流在6Ie以上的電機(jī)，若堵轉(zhuǎn)電流為5Ie的電機(jī)，則Iq≤2.5Ie；起動(dòng)電流等技術(shù)參數(shù)不受環(huán)境變化的影響而產(chǎn)生明顯波動(dòng)；
2、起動(dòng)時(shí)間調(diào)節(jié)范圍：15-99S可調(diào)；
3、母線壓降：＜8％;并在電網(wǎng)允許情況下最大限度地減小起動(dòng)時(shí)的電網(wǎng)壓降，穩(wěn)定電網(wǎng)質(zhì)量；
4、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，不受電網(wǎng)質(zhì)量影響，起動(dòng)成功率100％ 5、熱容量大，連續(xù)起動(dòng)次數(shù)為3—4次，提高設(shè)備利用率。 6、起動(dòng)溫升低，單次起動(dòng)電解液溫升＜10℃/次左右。 五、使用環(huán)境條件： 1、 環(huán)境溫度：0℃--45℃ 2、 空氣相對(duì)濕度不超過(guò)85％ 3、 海拔高度不大于1500m 4、 地面傾斜度不大于50;
5、 安裝地點(diǎn)無(wú)火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)、化學(xué)腐蝕及劇烈震動(dòng)。 注：若有特殊使用條件，請(qǐng)?jiān)谟嗀洉r(shí)注明。
六、設(shè)備組成部分介紹
裝置組成：由柜體部分、傳動(dòng)部分、液阻部分、控制部分組成。 柜體部分為框架式組合結(jié)構(gòu)，表面采用酸洗噴塑處理； 傳動(dòng)部分采用伺服電機(jī)對(duì)極板進(jìn)行控制；
液阻部分采用高分子聚合材料制作而成，耐壓42KV，耐腐蝕、耐磨損、耐高溫，使用壽命長(zhǎng)；
控制部分采用PLC可編程控制器對(duì)相關(guān)信號(hào)及動(dòng)作進(jìn)行控制。 七、二次控制方案 （參考）
1、 電流閉環(huán)控制
水電阻，是靠改變動(dòng)、定電極板間的距離來(lái)改變水電阻值大小的。電機(jī)起動(dòng)時(shí)，若動(dòng)電極板進(jìn)行運(yùn)行速度過(guò)快，即水電阻變率大于電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變率，則起動(dòng)電流會(huì)過(guò)大，超過(guò)予設(shè)值；若動(dòng)電極板運(yùn)行速度太慢，即水電阻變率小于電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變率，則起動(dòng)電流會(huì)變小，延長(zhǎng)了起動(dòng)時(shí)間。因此，水電阻起動(dòng)器設(shè)有電流反饋閉環(huán)控制。即予設(shè)一起動(dòng)電流值，予設(shè)一極板運(yùn)行初速度（也就是極板拖動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，用變頻器控制），從星點(diǎn)端（或開(kāi)關(guān)柜）電流互感器取一相電流接至水阻柜的電流變送器，電流變送器將電流信號(hào)變換成0-20MA的弱信號(hào)，反饋給程序控制器（S7-200的擴(kuò)民模塊），并與程序控制器的給定信號(hào)相比較及計(jì)算，輸出0-10V的弱電壓信號(hào)控制變頻器的頻率，從而控制極板拖動(dòng)電機(jī)達(dá)到控制水阻阻值的目的，當(dāng)起動(dòng)電流過(guò)大時(shí)，極板拖動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速變慢甚至停止；當(dāng)電機(jī)起動(dòng)電流太小時(shí)，極板拖動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速加快，電阻變率增大，水電阻快速減小，使起動(dòng)電流保持予設(shè)值。這樣，起動(dòng)電流時(shí)間特性曲線幾乎是平直的。
2、 溫度閉環(huán)控制
即每次起動(dòng)時(shí)電液初始阻值不變，并可根據(jù)負(fù)載情況，現(xiàn)場(chǎng)靈活調(diào)整電阻阻值。 液體電阻具有負(fù)溫度特性，即液體溫度升高， 阻值反而減小，且阻值的變化是非線性的，其敏感區(qū)在低溫段特別是環(huán)境溫度變化段。本裝置針對(duì)液阻的這種負(fù)溫度特性，增加了起動(dòng)電阻的溫度自動(dòng)校正功能，即根據(jù)季節(jié)、環(huán)境溫度或上次起動(dòng)后液溫的不同，自動(dòng)阻值校正系統(tǒng)據(jù)液溫的不同調(diào)整起動(dòng)起始阻值（即極板到達(dá)不同提起動(dòng)初位），保證電動(dòng)機(jī)每次的起動(dòng)特性不變，充分保證了起動(dòng)效果的穩(wěn)定性。
3、 二次線路控制聯(lián)鎖、聯(lián)動(dòng)
1）允許起動(dòng) 液阻柜中KA2的常開(kāi)電接點(diǎn)（K7、K9）串接于開(kāi)關(guān)柜提合閘回路中，當(dāng)水電阻備妥時(shí)，KA2閉合，開(kāi)并柜才允許合閘。
2）起動(dòng)、停機(jī) 直接操作開(kāi)關(guān)柜的起、停車按鈕控制電動(dòng)機(jī)，無(wú)需在水電阻起動(dòng)柜上操作。開(kāi)關(guān)柜只需輸出一對(duì)斷路器的輔助常開(kāi)電接點(diǎn)（K2、02）至水電阻柜，水電阻柜根據(jù)程序自動(dòng)完成起動(dòng)過(guò)程，然后自動(dòng)轉(zhuǎn)換成運(yùn)行狀態(tài)。停機(jī)以后，水電阻自恢復(fù)，為下次起動(dòng)做好準(zhǔn)備。
3、 水阻柜中KA3的常開(kāi)電接點(diǎn)（K101、K133）并聯(lián)于開(kāi)關(guān)柜的分閘回路中，當(dāng)起動(dòng)超時(shí)或液溫超上限85℃時(shí)，KA3閉合，使開(kāi)關(guān)柜跳閘。
4、 另外，當(dāng)液阻柜液位欠低，液溫超下限溫，起動(dòng)超時(shí)等等，液阻柜“綜合報(bào)警”燈會(huì)閃亮，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。如用戶需要，還可加裝電鈴報(bào)警。
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