XJ01新型自耦降壓柜的設(shè)計(jì)

吳小龍，薛維斌

（昌吉職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆昌吉，831100）

三相異步電動(dòng)機(jī)是常見的被控對(duì)象，三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制電路目前應(yīng)用最廣泛的是自耦降壓啟動(dòng)控制電路[1]。自耦降壓啟動(dòng)控制電路是按照允許的啟動(dòng)電流和所需的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩來選擇自耦變壓器的不同抽頭實(shí)現(xiàn)降壓啟動(dòng)。XJ01新型自耦降壓柜的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)的電壓電流變化，具有工作穩(wěn)定性強(qiáng)，安全性高，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)[2]。

1 XJ01新型自耦降壓柜的線路設(shè)計(jì)

XJ01新型自耦降壓柜安裝線路由一臺(tái)自耦變壓器、三個(gè)接觸器、一個(gè)熱繼電器、一個(gè)時(shí)間繼電器、兩個(gè)按鈕、一個(gè)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、一個(gè)電壓表、一個(gè)電流互感器、一個(gè)電流表、三個(gè)信號(hào)指示燈組成，安裝如圖1所示，系統(tǒng)調(diào)試如圖2和3所示。時(shí)間繼電器KT控制降壓啟動(dòng)時(shí)間和完成自耦降壓自動(dòng)切換。萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)與電壓表配合監(jiān)控三相電壓，電流互感器與電流表配合用于監(jiān)控啟動(dòng)電流和運(yùn)行電流。紅、黃、綠三個(gè)指示燈分別指示：電源、降壓啟動(dòng)、全壓運(yùn)行。

圖1 XJ01新型自耦降壓柜安裝圖

2 XJ01新型自耦降壓柜的控制原理

自耦變壓器降壓啟動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)利用自耦變壓器來降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的啟動(dòng)電壓。待電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，再使電動(dòng)機(jī)與自耦變壓器脫離，從而在全壓下正常運(yùn)動(dòng)。這種降壓啟動(dòng)分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種。自耦變壓器的高壓邊投入電網(wǎng)，低壓邊接至電動(dòng)機(jī)，有幾個(gè)不同電壓比的分接頭供選擇。

自耦式變壓器的優(yōu)點(diǎn)：兩個(gè)繞組部分重疊，因此節(jié)省了部分銅線、體積較小、結(jié)構(gòu)較為簡單。在自耦變壓器降壓啟動(dòng)過程中，啟動(dòng)電流與啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的比值按變比平方倍降低。在獲得同樣啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的情況下，采用自耦變壓器降壓啟動(dòng)從電網(wǎng)獲取的電流，比采用電阻降壓啟動(dòng)要小得多，對(duì)電網(wǎng)電流沖擊小，功率損耗小。所以自耦變壓器被稱之為啟動(dòng)補(bǔ)償器。換句話說，若從電網(wǎng)取得同樣大小的啟動(dòng)電流，采用自耦變壓器降壓啟動(dòng)會(huì)產(chǎn)生較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。這種啟動(dòng)方法常用于容量較大、正常運(yùn)行為星形接法的電動(dòng)機(jī)。

按下啟動(dòng)按鈕SB2，電動(dòng)機(jī)M1開始降壓啟動(dòng)Y型運(yùn)行，同時(shí)時(shí)間繼電器開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)間截止，電動(dòng)機(jī)切換成△型開始全壓運(yùn)行。通過在主回路上連接電流互感器，以轉(zhuǎn)換開關(guān)萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)與電壓表配合用于監(jiān)控三相電壓，電流互感器與電流表配合用于監(jiān)控啟動(dòng)電流和運(yùn)行電流，實(shí)現(xiàn)了自耦降壓柜實(shí)時(shí)監(jiān)控啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)電壓電流變化的目的。XJ01新型自耦降壓柜主回路電路如圖4所示，控制回路電路如圖5所示。

圖5 控制回路電路圖

3 XJ01新型自耦降壓柜的系統(tǒng)安裝與調(diào)試

3.1 安裝步驟和工藝要求

(1)配齊所用電器元件，并檢驗(yàn)元件質(zhì)量。

圖3 XJ01新型自耦降壓柜的系統(tǒng)調(diào)試（2）

(2)在控制柜上按如圖1所示安裝走線槽和所有電器元件，并貼上醒目的文字符號(hào)。安裝走線槽時(shí)，應(yīng)做到橫平豎直、排列整齊勻稱、安裝牢固和便于走線等。

(3)按如圖4和5所示的電路圖進(jìn)行柜內(nèi)線槽配線和柜門明線布線，并在導(dǎo)線端部套編碼套管和冷壓接線頭。板前線槽配線的具體工藝要求是：

圖4 主回路電路圖

①所有導(dǎo)線的截面積等于或大于 0.5 mm2時(shí)，必須采用軟線。考慮機(jī)械強(qiáng)度的原因，所用導(dǎo)線的最小截面積在控制箱外為 1 mm2，在控制箱內(nèi)為 0.75 mm2。

②布線時(shí)，嚴(yán)禁損傷線芯和導(dǎo)線絕緣。

③各電器元件接線端子引出導(dǎo)線的走向以元件的水平中心線為界限。在水平中心線以上接線端子引出的導(dǎo)線，必須進(jìn)入元件上面的走線槽；在水平中心線以下接線端子引出的導(dǎo)線，必須進(jìn)入元件下面的走線槽。任何導(dǎo)線都不允許從水平方向進(jìn)入走線槽內(nèi)。

④各電器元件接線端子上引出或引入的導(dǎo)線，除間距很小或元件機(jī)械強(qiáng)度很差時(shí)允許直接架空敷設(shè)外，其他導(dǎo)線必須經(jīng)過走線槽進(jìn)行連接。

⑤進(jìn)入走線槽內(nèi)的導(dǎo)線要完全置于走線槽內(nèi)，并應(yīng)盡可能避免交叉，裝線不要超過其容量的70%，以便于能蓋上線槽蓋和以后的裝配及維修。

⑥各電器元件與走線槽之間的外露導(dǎo)線，應(yīng)合理走線，并盡可能做到橫平豎直，垂直變換走向。同一個(gè)元件上位置一致的端子和同型號(hào)電器元件中位置一致的端子上，引出或引入的導(dǎo)線，要敷設(shè)在同一平面上，并應(yīng)做到高低一致或前后一致，不得交叉。

⑦所有接線端子、導(dǎo)線線頭上，都應(yīng)套有與電路圖上相應(yīng)接點(diǎn)線號(hào)一致的編碼套管，并按線號(hào)進(jìn)行連接，連接必須牢固，不得松動(dòng)。

⑧在任何情況下，接線端子都必須與導(dǎo)線截面積和材料性質(zhì)相適應(yīng)。當(dāng)接線端子不適合連接軟線或不適合連接較小截面積的軟線時(shí)，可以在導(dǎo)線端頭穿上針形或叉形軋頭并壓緊。

⑨一般一個(gè)接線端子只能連接一根導(dǎo)線，如果采用專門設(shè)計(jì)的端子，可以連接兩根或多根導(dǎo)線，但導(dǎo)線的連接方式必須是公認(rèn)的、在工藝上成熟的，如夾緊、壓接、焊接、繞接等，并應(yīng)嚴(yán)格按照連接工藝的工序要求進(jìn)行。

(4)柜體與柜門電路連接線，盡量選用柔軟度好的軟銅線。柜門電路要用過門線卡和吸盤固定，防止開關(guān)門時(shí)對(duì)線路拉扯。

圖6

(5)根據(jù)電路圖檢驗(yàn)控制柜內(nèi)外布線的正確性。

(6)安裝電動(dòng)機(jī)。

(7)可靠連接電動(dòng)機(jī)和各電器元件金屬外殼的保護(hù)接地線。

(8)連接電源、電動(dòng)機(jī)等控制板外部的導(dǎo)線。

(9)主回路導(dǎo)線應(yīng)套裝與導(dǎo)線相同材質(zhì)的線鼻，并要壓緊或沾錫處理。

(10)自檢。安裝完畢的控制線路板，必須經(jīng)過認(rèn)真檢查以后，才允許通電試車，以防止錯(cuò)接、漏接造成不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)或短路事故。

①按電路圖或接線圖從電源端開始，逐段核對(duì)接線及接線端子處線號(hào)是否正確，有無漏接、錯(cuò)接之處。檢查導(dǎo)線接點(diǎn)是否符合要求，壓接是否牢固。接觸應(yīng)良好，以免帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生閃弧現(xiàn)象。

②用萬用表檢查線路的通斷情況。

(11)檢查無誤后通電試車。為保證人身安全，在通電試車時(shí)，要認(rèn)真執(zhí)行安全操作規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。

3.2 安裝注意事項(xiàng)

(1)自耦變壓器接線時(shí)注意區(qū)分首尾端和抽頭電壓百分比，不可接錯(cuò)。

(2)自耦變壓器要安裝在箱體內(nèi)，否則，應(yīng)采取遮護(hù)或隔離措施，并在進(jìn)、出線的端子上進(jìn)行絕緣處理，以防止發(fā)生觸電事故。

(3)時(shí)間繼電器和熱繼電器的整定值，應(yīng)在不通電時(shí)預(yù)先整定好，并在試車時(shí)校正。

(4)時(shí)間繼電器的安裝位置，必須使繼電器在斷電后，動(dòng)鐵心釋放時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向垂直下。

(5)接觸器KM3的進(jìn)線必須從三相定子繞組的末端引入，若誤將其首端引入，則在KM3吸合時(shí)，會(huì)產(chǎn)生三相電源短路事故。

(6)控制板外部配線，必須按要求一律裝在導(dǎo)線通道內(nèi)，使導(dǎo)線有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械保護(hù)，以防止液體、鐵屑和灰塵的侵入。在訓(xùn)練時(shí)可適當(dāng)降低要求，但必須以能確保安全為條件，如采用多芯橡皮線或塑料護(hù)套軟線。

(7)布線時(shí)要注意電路中KM2與KM3的相序不能接錯(cuò)，否則，會(huì)使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向在工作時(shí)與啟動(dòng)時(shí)相反。

(8)電流互感器二次側(cè)、電動(dòng)機(jī)和自耦變壓器的金屬外殼及時(shí)間繼電器的金屬底板必須可靠接地，并應(yīng)將接地線接到它們指定的接地螺釘上。

3.3 調(diào)試

調(diào)試分為部分調(diào)試和整體調(diào)試，部分調(diào)試即控制線路調(diào)試，控制線路調(diào)試重點(diǎn)調(diào)試在系統(tǒng)上電后相關(guān)狀態(tài)指示燈和、時(shí)間繼電器是否正常工作。待部分調(diào)試結(jié)束后連接頻率為50Hz、電壓為380V、功率為14-300KW的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，按照主程序進(jìn)行整體調(diào)試，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換開關(guān)，實(shí)時(shí)觀察電壓和電流的變化。

系統(tǒng)調(diào)試之前，將實(shí)物與電路原理圖進(jìn)行比較，并且用萬用表進(jìn)行檢測確保線路安裝正確無誤，無斷路、短路、虛接情況[3]。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)的XJ01新型自耦降壓柜，通過在主回路上連接電流互感器實(shí)時(shí)監(jiān)控三相電壓和電流，使啟動(dòng)柜控制系統(tǒng)更加安全、穩(wěn)定。