繞線式水阻柜.jpg
水阻柜實(shí)物圖片
水阻柜知識(shí)
水阻,顧名思義,即
水電阻(又被稱(chēng)為液阻柜)。此技術(shù)早發(fā)源于日本,在1985年上半年被引進(jìn)到中國(guó),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(guó)的國(guó)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(guò)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(shuō)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(wú)級(jí)調(diào)節(jié),所以起動(dòng)過(guò)程較平滑,切換無(wú)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(guò)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(guò)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)在獲得大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及小起動(dòng)電流的情況下均勻升速,起動(dòng)結(jié)束,電氣開(kāi)關(guān)短接轉(zhuǎn)子回路。
水阻柜的分類(lèi)
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(guò)改變起動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)子回路的電阻值來(lái)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(guò)改變起動(dòng)過(guò)程中定子回路的電阻值來(lái)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(guò)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(guò)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(guò)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。
水阻柜的主要廠家及內(nèi)部結(jié)構(gòu)
全國(guó)的大半水阻柜是在湖北襄樊生產(chǎn),其中主要以湖北襄陽(yáng)源創(chuàng)電氣等規(guī)模比較大。由于無(wú)技術(shù)門(mén)檻,所以現(xiàn)各地都能仿制生產(chǎn),但規(guī)模大部分較小。
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(kāi)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(kāi)),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。
運(yùn)行相關(guān)
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(kāi)。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(zhǎng)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)到下限位時(shí),短接接觸器短接。與此同時(shí),上極板開(kāi)始往上回升,升到上限位時(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(wèn)題都不大。
水阻柜技術(shù)參數(shù)
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(guò)40秒,則
開(kāi)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(kāi)關(guān)
起動(dòng)柜的“斷路器合閘狀態(tài)”,也就是說(shuō),當(dāng)開(kāi)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(kāi)始起動(dòng),如極板開(kāi)始下移。
當(dāng)開(kāi)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
變頻改造與水阻柜的影響
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(wú)法起動(dòng)。要注意的是接入“急停”回路時(shí),要繞過(guò)“遠(yuǎn)程/就地”轉(zhuǎn)換開(kāi)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(jiàn)到另類(lèi)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(kāi),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(kāi)了水阻。但萬(wàn)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(shuō),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。
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(wèn)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(guò)程中,可能會(huì)造成嚴(yán)重后果。
要詢問(wèn)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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。
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