淺談鼠籠式異步電機水電阻啟動

摘要：三相異步電動機啟動方式很多，過去常用的降壓啟動設備主要有Y/△啟動、自耦降壓啟動及現在所用的水電阻、變頻啟動等等，文章針對水電阻基本原理、電阻液的配制、啟動前的檢查、維護與故障、使用環境條件等展開討論。

關鍵詞：高壓異步電動機 水電阻啟動

本廠于2011年完成了對生產7#、8#、9#泵站改造，以前是用280KW 380V低壓電機直接啟動方式，現改造為500KW 6KV高壓水電阻啟動方式，至今運行一直良好，值得推廣。下面說說水電阻基本原理、電阻液的配制、啟動前的檢查、維護與故障、使用環境條件等等。

1 水電阻啟動幾個特點

1.1 電流軟起動性能，起動過程中，起動電流基本保持不變，小于額定電流的3倍；且起動轉矩大，不受電網質量影響，起動成功率100%。

1.2 電機的起動轉矩由小到大逐步增高，使機械設備起動平穩，無沖擊、無嘯叫且機械設備能平穩越過諧振轉速，使設備免受傷害。

1.3 熱容量大，連續起動次數為3-4次，提高設備利用率。起動溫升低，單次起動電解液溫升<10℃/次左右。

1.4 網影響小，起動時電網壓降在5%以內。

1.5 完善的報警提示功能和電動機保護功能，安全可靠。

1.6 簡單、可靠，安裝、維護方便；但通過調節極板距離改變電阻，精度和靈敏度低；需要經常加水；環境溫度變化對起動特性有影響，溫度變化比較大的地方一般需要加裝空調。

2 水電阻基本原理

起動器的導電作用主要是通過溶解在水中的電解質（NaHCO3）離子實現的。在兩個平行的平面極板之間有充足的電解質，可以形成一個電容狀的導電體——水電阻。因為他本身沒有感性元件，所以跟頻敏、電抗器等起動設備比較起來，可以使電動機的功率因數變大，實現節能降耗。水電阻串入電動機定子回路以后，不僅能改變電動機的轉差率S，達到調速的目的，還能增加電動機起動時的轉矩，減小起動電流。具有平滑無級調速，并可使轉速達到額定轉速。

水電阻起動器，主要運用的就是電動機降壓起動原理，在電動機的定子回路中串入合適的可變水電阻來分壓，由于水電阻具有熱容量不小，不會燒毀，而且還能夠調整和恢復性等特點，在控制系統控制傳動機構拖動電極極板向下運動的情況下，使動、定極板間的距離變小，這樣水電阻阻值的平滑也會減小，從而使水電阻阻值與電動機轉差率的變化變成一樣的，實現恒電流起動，使電動機實現均勻加速，直到達到額定轉速，使起動時間變少。起動結束之后，星點接觸器自動投入并旁路水電阻，電動機全壓運行。動極板運行至上端，為下次啟動做好準備。

3 電阻液的配制

3.1 配液用水最好是蒸餾水，也可用沉淀過的生活水。

3.2 阻值可以通過下面的公式得到：

Rs=■■

其中：未串R前起動電流與額定電流之比用m來表示，m大約為 4～7。

串入R后起動電流與額定電流之比用n來表示，n大約是2.5～3

電機額定工作電流用Ie來表示

電機額定工作電壓用Ue來表示

3.3 電阻的配制。①先在起動位置放好動極板，在水箱規定位置注入適當的水，三格液位要相互差不多。②先將已準備好的水倒入盆或桶等容器中，再把電液粉緩緩倒入容器中，還要一直攪拌直到電液粉完全溶解，然后倒入電阻箱的一相中。③重復步驟②將電液粉溶入其它兩相中，并扳動試驗按鈕，使極板上下運動二、三次，使箱內電阻液攪拌均勻。

3.4 電阻的測量：將液體電阻的活動極板移到起動位置后，通過自耦變壓器給每相動靜極板之間通過50Hz 電，電流從0 最后增加到大約為5A 是時候記下電流表A 的讀數I（A），并測量兩極之間壓降V（V），那么我們就能得到液體電阻值： R（Ω）= V（V）/ I（A） 以下是測量電路圖：

若電阻偏大，則加水后再次測量；若阻值偏小，則加粉后再次測量；實現液阻配制后，電液箱的電液要達到口部液位線處，且液位狀態不得出現異常。

4 啟動前的檢查與實驗

4.1 先將電液箱四周擦凈，再用2500V光歐表檢測確保三相對地及相間絕緣電阻在10MΩ以上。

4.2 線路及電氣檢查：①檢查液體起動柜內配線，液體起動器與一次柜的聯鎖控制線。②暫時不要將轉子線與液體電阻起動器進行連接，電阻測量完之后再連接。③要保證端子間或各暴露的帶電部位未出現短路等現象，保證不要讓端子連接、螺釘等出現松動的情況。④檢查PLC內部程序是否合理，是否滿足控制邏輯。⑤用手動調動極板處于上、下限位，檢查控制電源三相電是否正常后。

4.3 與開關柜的聯動試驗：①允許起動：水阻柜中繼的常開電接點串接于開關柜的合閘回路中，當水電阻備妥時，常開點閉合，開并柜才允許合閘。②起動、停機：要想讓電動機啟動或者是停機，只需要打開開關柜的起或者是停車按鈕，不用在水電阻起動柜上操作。開關柜就輸出一對斷路器的輔助常開電接點接到水電阻柜，水電阻柜將會自動實現起動，并轉換成運行狀態。停機后，水電阻會自動恢復，以便再次起動。③故障跳閘：水電阻輸出一個故障點（常開點）并聯至開關柜故障回路，當水電阻出現故障時，開點閉合，開關柜故障報警并跳閘。④當液阻柜液位不高時，液溫比下限溫要低，起動多于所需時限等等，液阻柜“綜合報警”燈就會亮，以此來警告相關的工作人員。

聯機通電前需手動模擬試機2～3次，電氣動作、信號指示均正常時，再與開關柜聯調空動作，反復試驗正常后，方可聯機通電。

5 維護與故障

5.1 后期檢查維護：①定期，可以是每個月檢查一次，看液位有無出現異常，若果若液位不高，要及時添加蒸餾水。②定期（每季）進行傳動機構檢測、維護、檢修或調整上、下限位開關。③定期更換電液，可以是4～5年的時間內，還要保持極板和箱體的清潔；先用稀鹽酸將極板上的氧化物清洗干凈，再用清水進行清潔，取出和置入箱體時不要出現撞擊的情況，以免使箱體被弄壞。④定期檢修設備是不是保持良好的絕緣性能，可以是一年，保證設備是安全的。水電阻對地絕緣，用1000v搖表，阻值不小于500MΩ。

5.2 故障及處理：

6 使用環境條件

①環境溫度：在0℃～40℃之間；②空氣相對濕度保持在90%以下；③海拔高度≤1000M；④地面傾斜度≤5°；⑤安裝地點不得有火災、爆炸危險等隱患存在，化學腐蝕及劇烈震動的情況也是不允許的。

7 結論

本系統主起動設備對工況及電網的環境要求不高，運行成本低；系統自身集成控制發出聯機信號，一般技術人員短期培訓即可自行操作維護；液態電阻穩定性好，操作簡單，方便維護，是高壓大功率電動機軟起的理想選擇。

參考文獻：

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[2]吳青萍編.電路基礎，北京理工大學出版社，2002.

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