异步电动机水电阻启动原理及常见故障处理

异步电动机水电阻启动原理及常见故障处
理
[摘要]
液体电阻起动器又称“液体变阻器”（俗称“水电阻”）。

是为改善大中型绕线式交流异步电动机的起动性能而研制的新型起动器。

液体电阻起动器的基本原理是通过机械传动装置使导电液体中两平行极板的距离逐渐减小直至为零，使串入电机转子回路中的电阻值平滑减小，从而实现绕线式大中型电动机的重载平滑起动。

[关键词]
异步电动机启动 水电阻
一、
异步电机启动概述：
电动机启动的一般要求是有足够大的启动转矩，较小的启动
电流，还要求启动设备尽可能简单、易于操作与维护方便，并有良好的经济性。

过大的启动电流会造成线路电压降，影响其他负载的运行。

对频繁启动的电机，大的启动电流也会造成电机内部发热过多而损坏电机。

定子启动电流：
1=
st I
启动转子功率因数：
`2r =
st θc os
启动转矩：
`
2
12
1
`2`2
11212r =(r +r )(x +x )st m p
T U ω+
二 水电阻软起动装置的工作原理
一般而言，高压电机如果直起，启动电流是额定电流的6～8倍，这样如果系统容量太小，也可能会将系统电压拖低20％甚至更厉害，这样连在这个系统内的其他电气设备都有可能保护跳机，所以一般都会采用软启动技术。

我们所说的水电阻启动，就是其中一种。

起动性能及优点：1. 系统功率因数高；2. 电网电压波动较小；3. 起动平稳无冲击。

在定子回路中串入三相水电阻，电阻大小可通过传动机构控制极板间距离来调节，阻值平滑减小、起动过程在较小起动电流下进行。

1水电阻基本原理：
起动器靠溶解在水中的电解质（NaHCO3）离子导电的。

电解质充满于两个平行的平面极板（既水电阻的两个电极）之间，构成一个电容状的导电体——水电阻。

自身无感性元件，故与频敏、电抗器等起动设备相比，有提高电动机的功率因数，节能降耗的功能。

水电阻串入电动机定子回路以后，不仅能改变电动机的转差率S ，达到调速的目的，还能增加电动机起动时的转矩，减小起动电流。

具有平滑无级调速，并可使转速达到额定转速。

水电阻起动器，是根据电动机降压起动理论，在电动机的定子（转子）回路中串入一适当的可变水电阻进行分压，充分利用
水电阻热容量大不会烧毁以及可调可恢复性等优良特性，通过控制系统控制传动机构拖动电极极板向下运动，缩小动、定极板间的距离，从而使水电阻阻值的平滑变小，使水电阻阻值的变化与电动机转差率的变化同步，达到恒电流起动的目的，并使电动机均匀加速至额定转速，缩短起动时间。

当起动完成后，星点接触器自动投入并旁路水电阻，电动机全压运行。

动极板运行至上端，为下次启动做好准备。

2电阻液的配制： 1、
配液用水最好是蒸馏水，也可用软化水，最低限度应是经过净
置后去掉沉淀物的生活用水，其量应比电阻箱内所需要的略多出10～30％。

2、
阻值的计算：
1）高压鼠笼式异步电机所需电阻：
2
-1
nIe
3mIe Ue Rs=mIe
式中：m-未串R 前起动电流与额定电流之比，一般取4～7 n-串入R 后起动电流与额定电流之比，取～3 Ie-电机额定工作电流（A ） Ue-电机额定工作电压（V ） 2）绕线式异步电机所需电阻：
RO=*U2e/I2e ·KF ·kt/kM
式中：U2e ：电机转子回路的开路电压（V ）
I2e：电机转子回路的额定电流（A）
KF：电机功率容裕倍数。

（KF =取）
kt：温度倍数。

(kt =取
kM：起动转矩倍数。

(kM =取
根据实际情况，我们将上述公式进行简化后：
RO=*U2e/I2e
式中：U2e：电机转子回路的开路电压（V）I
2e：电机转子回路的额定电流（A）
注：此公式也可用于鼠笼式电机，U2e为电机额定电压，I2e为电机额定电流。

3水阻的结构
变阻器主要由电极系统，电极驱动系统，电控系统以及上、下箱体四部分组成。

电极系统设置在下箱体中，电极驱动系统以及电控设置在变阻器的上箱体中。

上箱体中还装有上、下限位开关，以控制电极行程，并通过上箱体侧面的标牌指示出动极的升降位置，下箱体的外侧装有液位观察孔，加液口以及排液阀等，变阻器还装有温度继电器和液位继电器，用于控制溶液的温度以及液面的位置。

4工作条件
（1）安装地点的海拔不超过2KM；
（2）周围空气温度不高于40度，不低于5度；
（3）空气相对湿度不大于90%，该月平均最低温度不超过25度；
（4）按装类别属三类；
（5）污染等级为3级的场合；
（6）安装倾斜度不超过5度。

三水电阻经投入使用后运行情况：
从运行情况看效果很好，能很好的解决了原控制系统存在的问题。

显示以下几个方面的优点：
1、在转子电路中串接水电阻可获得最大起动转距，提高转子电路功
率因数和增加起动转矩的目的。

2、起动过程中，切换水电阻时产生的故障率明显减少，突出地解决
了采矿厂灰尘大及现场振动较大的不良因素，能在恶劣环境下长期运行等问题。

而且操作简单、维护方便，提高设备运转的可靠性。

3、电动机启动时转距稳定，能使加速均匀平滑，从而避免了电动机
在启动时所产生的电流冲击。

可减小了机械应力损伤，降低了相关机械传动部分的磨损，消除了传动齿轮间的空隙，对减速机及皮带的长期稳定运行十分有利，延长了电动机及传动部分的使命寿命，同时降低电动机启动时对电网的冲击，是很好的重载起动方式。

4、启动电流小，启动时不超过额定电流的倍,比改造前有所下降，
并减小了线路损耗。

具有节电节能效应，电动机在启动切换电阻液中降低热能，根据电动机负载变化情况，节电节能率可达
20-50％。

5、彻底解决了系统设计, 结构简单合理、紧凑，工作运行可靠，维
修方便。

自动化程度高，不需要人工操作，即可完成全部启动过程。

四常见故障及处理：
结束语
由于集中了以上优点，投入使用后，自动电液变阻器运行可靠，内部PLC程序设计合理，没有影响到短接接触器切换液阻故障，启动时电流只有启动瞬间和切换瞬间稍有变化外，节省了大量由于检修人员处理故障时间，提高了劳动生产率，确保设备运行完好率，增强了输送矿石的能力，减少了经济损失和电气作业人员的安全性，为选矿厂的原料输送提供保证，达到预期改造的目的，该自动电液变阻器系统也可在其它同等单位电动机运行启动控制领域中推广应用。

参考文献：
1汤汛，汤志斌，黄志军编著：电机与电力拖动基础.科学技术文献出版社重庆分社1989
2李敬梅主编.电力拖动控制线路与技能训练.北京：中国劳动社会保障出版社，2001
3王兆晶主编.维修电工（技师）.济南：山东科学技术出版社，2002。