一种用于增氧机错峰启动的控制电路技术

唐 荣

(中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所，上海 200092)

水产养殖是我国重要的水产品来源。养鱼先养水，为了保证鱼、虾、蟹等水产养殖动物的生存和生长需要，必须保持良好的水质环境，其中水体中溶氧含量是最关键的指标。在高密度的集约化养殖池塘或养殖车间水池内，往往配置有许多增氧机进行机械增氧，以保持养殖水体充足的溶氧，同时还会配套专用的电控柜和控制系统，用于实现对大量增氧机的集中控制和运行监管。增氧机一般是由三相异步电动机驱动的。电动机刚启动、转速为零时，其瞬间的电流称为启动电流。异步电动机的启动电流是从小至大增加，然后又回落到额定电流。异步电动机直接启动时，其启动电流最大可达到额定电流的4～7 倍。因此，当多台增氧机同时启动时，其瞬间的冲击电流非常大。在变压器和总开关容量小、电机功率较大的情况下，会使电网电压瞬间下降，这会影响到供电线路上其他设备的正常运行，特别是遇到停电后又恢复供电时，大量增氧机在电网恢复供电的瞬间同时启动，产生的冲击电流往往远超供电系统额定容量，会对线路和设备造成损害，严重时甚至会烧毁变压器或总开关，对养殖生产造成严重影响。为此，本文提出了一种解决方法，在不改变原有供电系统的情况下，通过对增氧机电控箱中控制电路的改进，避免大量增氧机同时启动。

一、原有电路及问题分析

常见的增氧机电控箱内部电路包括主回路和控制回路，如图1和图2所示。主回路主要包括断路器、接触器和增氧机的电机。三相电源线依次连接断路器触点、接触器触点和电机线圈绕组，同时增氧机的金属外壳与接地线相连以保证安全。当断路器和接触器触点都闭合时电机线圈绕组通电，增氧机运转工作。接触器触点的闭合或断开由控制回路来控制。

图1 增氧机电控箱主回路

图2 增氧机电控箱控制回路

控制回路由手动按钮、自动控制器输出触点、切换开关和接触器线圈组成。另外，一般每个电控箱都有一个总开关。控制回路具有手动和自动两种工作模式，通过切换开关来选择不同模式。切换开关是一种单刀双掷开关，包含两个通道(图2)，当切换开关左侧通道接通时，控制回路为手动模式，由手动按钮来控制增氧机启停。此时按下手动按钮后接触器线圈通电，主回路中对应的接触器触点闭合，增氧机通电启动。当切换开关至右侧通道接通时，控制回路为自动模式，由自动控制器来控制增氧机启停，此时如果自动控制器输出触点闭合，则接触器线圈通电，主回路中对应的接触器触点闭合，增氧机通电启动。在自动控制模式下，增氧机启停由自动控制器程序或远程计算机软件控制，可以通过软件程序参数设置来避免多个增氧机同时启动。在手动控制模式下，如果多个手动按钮都处在闭合状态，操作人员直接合上总开关时多台增氧机会同时启动。同时，如果电网停电后又恢复供电，此时手动按钮又都处在闭合状态，电网恢复供电的瞬间，所有增氧机也会同时启动，由此造成的冲击电流可能会损坏供电系统。

二、控制电路改进设计

为了保证增氧设备和供电系统的稳定工作，需要确保任何情况下不会有大量增氧机同时启动。为此，本文对增氧机电控箱控制回路进行了改进，设计了一种新的控制电路，如图3所示。

图3 改进后的控制电路

在改进后的控制回路中，接触器线圈位置并联了延时继电器线圈，各个延时继电器的定时时间依次增加若干秒，同时在接触器线圈前面串联了延时继电器的常开触点。以手动控制模式为例，在手动按钮闭合的情况下，如果电网停电后又恢复供电，此时延时继电器的线圈先通电并开始计时，延时继电器触点不动作。经过一段设定的延时时间后，各个延时继电器的常开触点依次闭合，此时接触器线圈依次通电，主回路中各个接触器触点依次闭合，增氧机按顺序通电，从而避免出现多台增氧机同时启动现象。这是针对一台电控柜内的多台增氧机顺序启动控制的情况。对于多台电控柜控制的大批量增氧机，只要将各台增氧机控制回路中延时继电器的定时时间设置有一定间隔，即可实现大量增氧机的错峰启动，避免了对供电系统的损害。

三、总结

在当前集约化、高密度池塘养殖模式下，增氧系统的稳定运行对于养殖生产具有重要意义。但多数养殖场的供电系统建设年代久远，没有考虑增氧设备的大量增加，供电系统变压器和总开关往往难以应对大量增氧机同时启动造成的冲击电流，而供电系统彻底改造的成本又非常高。针对该问题，本文设计了增氧机错峰启动控制电路，可实现大量增氧机顺序启动，从而避免大量设备同时启动而产生过大的启动电流损坏供电系统。该控制电路对原有电路的改动非常小、成本低、操作简便、效果好，避免了财产损失并保证了养殖增氧系统正常运行。