李成

摘要：當(dāng)下國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)技術(shù)高速發(fā)展，民用及軍用裝備要求越來(lái)越高，推進(jìn)了大型例行實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。大型例行實(shí)驗(yàn)室的大型機(jī)組（壓縮機(jī)、冷凝器）等冷卻系統(tǒng)的電氣控制最為關(guān)鍵，其直接影響到整個(gè)例行實(shí)驗(yàn)室的正常穩(wěn)定工作。

關(guān)鍵詞：例行實(shí)驗(yàn)室?水泵?星-三角

引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，航空航天產(chǎn)品及信息電子產(chǎn)品等在高低溫或濕熱環(huán)境下性能指標(biāo)的穩(wěn)定性尤為重要，考驗(yàn)其環(huán)境性能的例行實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)應(yīng)特別重視，特別是大型步入式例行實(shí)驗(yàn)室。

步入式例行實(shí)驗(yàn)室即步入式高低溫交變濕熱試驗(yàn)房的大型機(jī)組（壓縮機(jī)、冷凝器等）冷卻系統(tǒng)一般都采用循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，這樣既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保。機(jī)組運(yùn)行的保護(hù)系統(tǒng)采集水循環(huán)系統(tǒng)參數(shù)，如果水循環(huán)故障將直接導(dǎo)致機(jī)組緊急停機(jī)，從而導(dǎo)致試驗(yàn)停止甚至試驗(yàn)要重新做，可能造成試驗(yàn)產(chǎn)品的損壞及資源的浪費(fèi)。因此實(shí)驗(yàn)室機(jī)組要求水循環(huán)系統(tǒng)要連續(xù)不間斷運(yùn)行，且要始終保持一定的流量、流速及壓力等。

鑒于水冷卻系統(tǒng)對(duì)于機(jī)組運(yùn)行的重要性，且在水冷系統(tǒng)中供水水泵是重中之重，一般采用一用一備的方式，即一套水循環(huán)系統(tǒng)兩臺(tái)水泵，同時(shí)兩臺(tái)水泵能隨時(shí)切換，切換時(shí)水循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行能保持穩(wěn)定。

水泵采用自吸式水泵，安裝時(shí)蓄水池的高度高于水泵，水泵無(wú)需加引水。水泵電機(jī)的參數(shù)是三相異步電動(dòng)機(jī)，額定電壓380伏，50Hz電源，功率為15千瓦，四極，轉(zhuǎn)速為1450轉(zhuǎn)/分鐘，額定電流為30A，防水等級(jí)IP-54。

根據(jù)機(jī)組冷卻量的要求，流量100立方米/小時(shí)，揚(yáng)程32米

電機(jī)功率：P=ρgQH/=1000×9.8×0.028×32/（0.76×0.8×1000）=14.44（KW）?（1）

電機(jī)功率選用15KW

P——功率，千瓦

ρ——液體比重，水 1000kg/m3

g——重力加速度，9.8kg/S2

Q——流量，m3/s

H——揚(yáng)程，米

——電機(jī)效率，0.76

——水泵效率，0.8

電機(jī)的電源通過(guò)三相40A交流接觸器與機(jī)組電源系統(tǒng)連接，此接觸器采用直流24伏控制線(xiàn)圈，由機(jī)組控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開(kāi)、關(guān)水循環(huán)系統(tǒng)及故障自動(dòng)停機(jī)。

線(xiàn)路電流計(jì)算：

電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行必須是三角形運(yùn)行才能達(dá)到額定值，額定電流實(shí)際是線(xiàn)電流（I 線(xiàn)）。

根據(jù)水泵電機(jī)的工作特點(diǎn)選用正泰電器DZ47-60（D）/3P 60A型微斷空氣開(kāi)關(guān)。

主進(jìn)線(xiàn)電纜按照電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)載運(yùn)行，即按照30A選擇，電纜規(guī)格選為3×16mm2+2×10 mm2。

從交流接觸器至電機(jī)的電源線(xiàn)流過(guò)的電流是電動(dòng)機(jī)的相電流，按照17.32A選擇，因此選用BV10 mm2的電線(xiàn)。

電機(jī)或感性負(fù)載通電的瞬間，即電機(jī)的轉(zhuǎn)速為零時(shí)，這時(shí)的電流值是他的堵轉(zhuǎn)電流值，達(dá)到運(yùn)行平穩(wěn)的短暫時(shí)間內(nèi)的電流變化，一般是額定電流的4～7倍，按照規(guī)定，單臺(tái)容量超過(guò)10千瓦時(shí)，應(yīng)加裝減壓?jiǎn)?dòng)設(shè)備，為了線(xiàn)路的運(yùn)行安全及其他電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，大功率的電機(jī)必須加裝啟動(dòng)設(shè)備，以降低啟動(dòng)電流。

水泵屬于二次方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，本系統(tǒng)水泵電機(jī)啟動(dòng)采用星-三角啟動(dòng)，利用電機(jī)繞組星型啟動(dòng)的電流小，三角形運(yùn)行時(shí)負(fù)載率高的特點(diǎn)，可以有效降低啟動(dòng)電流有效地避免啟動(dòng)時(shí)瞬時(shí)大電流對(duì)供電線(xiàn)路的沖擊。

電機(jī)主控制回路（如圖1所示），電動(dòng)機(jī)用交流接觸器根據(jù)電動(dòng)機(jī)使用情況及電動(dòng)機(jī)類(lèi)別可分別選用AC2～4，風(fēng)機(jī)及水泵電機(jī)等啟動(dòng)電流是額定電流的4～7倍，分段電流為額定電流，選用AC-3，通過(guò)查表法及選用曲線(xiàn)法，根據(jù)樣本及手冊(cè)選用，觸點(diǎn)容量大于額定容量1.25倍（即30×1.25=37.5A，查表選用40A）。CJT1-40交流接觸器控制功率為380V時(shí)20KW，額定限制短路電流50kA，輔助觸點(diǎn)2常開(kāi)、2常閉，滿(mǎn)足本系統(tǒng)控制需要。主繼電器C1（CJT1-4011），線(xiàn)圈控制電壓為220V;繼電器C△（三角運(yùn)行交流接觸器CJT1-4011），線(xiàn)圈控制電壓為220V;CY（三角形運(yùn)行交流接觸器CJT1-2511），線(xiàn)圈控制電壓為220V;在主回路中串入熱保護(hù)繼電器（正泰NR2-40 ），整定電流設(shè)定值為36A（按照電機(jī)的額定電流1.2），當(dāng)水泵出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)或過(guò)載、電源缺相及三相電源不平衡、電機(jī)過(guò)熱等情況時(shí)，能夠及時(shí)有效地自動(dòng)關(guān)閉電機(jī)電源，避免電機(jī)損壞、燒毀等情況的發(fā)生。

機(jī)組啟動(dòng)后24V交流接觸器閉合，將LW（泵1、泵2轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)）轉(zhuǎn)到泵1工作位置，泵2處于停止?fàn)顟B(tài)（C2常閉點(diǎn)），熱繼電器輔助常開(kāi)接點(diǎn)處于斷開(kāi)位置，泵1主交流接觸器工作，泵1運(yùn)行燈（綠燈）亮，泵1主交流接觸器工作，觸電閉合，星型交流接觸器工作（電機(jī)繞組星型運(yùn)行），同時(shí)時(shí)間繼電器工作，開(kāi)始計(jì)時(shí)12S后，時(shí)間繼電器延時(shí)斷開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，星型交流接觸器斷開(kāi)，三角形交流接觸器閉合（電機(jī)繞組三角形運(yùn)行），至此電機(jī)啟動(dòng)階段結(jié)束。在啟動(dòng)過(guò)程中，電機(jī)星型和三角形切換時(shí)，利用C△和CY交流接觸器的輔助常閉觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電氣互鎖，避免交流接觸器出現(xiàn)誤動(dòng)作，產(chǎn)生電源短路情況。當(dāng)水泵電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障時(shí)，電機(jī)的工作電流升高，超過(guò)熱繼電器設(shè)定值，熱繼電器動(dòng)作，輔助常開(kāi)點(diǎn)閉合，Q1中間繼電器工作，斷開(kāi)泵1主交流接觸器控制電源，泵1停止運(yùn)行，并向機(jī)組發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

泵1和泵2切換，通過(guò)切換開(kāi)關(guān)LW，轉(zhuǎn)到相應(yīng)位置時(shí)，相應(yīng)的泵按照星型啟動(dòng)—三角形運(yùn)行的模式運(yùn)行。利用泵1、泵2主交流接觸器輔助常閉觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電氣互鎖，避免兩臺(tái)泵同時(shí)工作，造成管道壓力過(guò)大而損壞。在水泵運(yùn)行中如發(fā)生問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)人員可就近按下緊急停止按鈕（TA），使水泵停止工作。

水泵電機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，電機(jī)發(fā)熱量大，對(duì)電機(jī)的損害較大，需在電機(jī)機(jī)殼上安裝溫度檢測(cè)，當(dāng)溫度超過(guò)50度時(shí)，需切換水泵運(yùn)行，這樣能夠保持機(jī)組的連續(xù)不間斷運(yùn)行。循環(huán)管道內(nèi)安裝流量計(jì)和壓力檢測(cè)單元，檢測(cè)信號(hào)反饋至機(jī)組控制系統(tǒng)，從而保護(hù)電機(jī)，避免水泵缺水運(yùn)行。

結(jié)束語(yǔ)

水泵電氣控制系統(tǒng)，已在公司大型步入式例行實(shí)驗(yàn)室中成功運(yùn)行十余年，有力保障了例行實(shí)驗(yàn)室的正常工作，其水泵電氣控制設(shè)計(jì)是合理可行的。

參考文獻(xiàn)

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