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電氣工程師:什么是軟啟動

更新時間:2014-02-21 09:15:43 來源:|0 瀏覽0收藏0

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摘要 電氣工程師:什么是軟啟動

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  軟啟動

  電壓由零慢慢提升到額定電壓,使電機啟動的全過程都不存在沖擊轉(zhuǎn)矩,而是平滑的啟動運行。這就是軟啟動。

  概念

  電壓由零慢慢提升到額定電壓,這樣電機在啟動過程中的啟動電流,就由過去過載沖擊電流不可控制變成為可控制。并且可根據(jù)需要調(diào)節(jié)啟動電流的大小。電機啟動的全過程都不存在沖擊轉(zhuǎn)矩,而是平滑的啟動運行。這就是軟啟動。

  簡介

  軟啟動器(soft starter)是一種集電機軟起動、軟停車、多種保護(hù)功能于一體的新穎電機控制裝置,國外稱為Soft Starter。它的主要構(gòu)成是串接于電源與被控電機之間的三相反并聯(lián)晶閘管及其電子控制電路。運用不同的方法,控制三相反并聯(lián)晶閘管的導(dǎo)通角,使被控電機的輸入

  電壓按不同的要求而變化,就可實現(xiàn)不同的功能。軟起動器和變頻器是兩種完全不同用途的產(chǎn)品。變頻器是用于需要調(diào)速的地方,其輸出不但改變電壓而且同時改變頻率;軟起動器實際上是個調(diào)壓器,用于電機起動時,輸出只改變電壓并沒有改變頻率。變頻器具備所有軟起動器功能,但它的價格比軟起動器貴得多,結(jié)構(gòu)也復(fù)雜得多。電動機軟起動器是運用串接于電源與被控電機之間的軟啟動器,控制其內(nèi)部晶閘管的導(dǎo)通角,使電機輸入電壓從零以預(yù)設(shè)函數(shù)關(guān)系逐漸上升,直至啟動結(jié)束,賦予電機全電壓,即為軟啟動,在軟起動過程中,電機起動轉(zhuǎn)矩逐漸增加,轉(zhuǎn)速也逐漸增加。

  起動方式

  軟起動一般有下面幾種起動方式:

  (1)斜坡升壓軟起動。

  (2)斜坡恒流軟起動。

  (3)階躍起動。

  (4)脈沖沖擊起動。

  工作原理

  軟啟器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器,將其接入電源和電動機定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路。使用軟啟動器啟動電動機時,晶閘管的輸出電壓逐漸增加,電動機逐漸加速,直到晶閘管全導(dǎo)通,電動機工作在額定電壓的機械特性上,實現(xiàn)平滑啟動,降低啟動電流,避免啟動過流跳閘。待電機達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時,啟動過程結(jié)束,軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管,為電動機正常運轉(zhuǎn)提供額 定電壓,以降低晶閘管的熱損耗,延長軟啟動器的使用壽命,提高其工作效率,又使電網(wǎng)避免了諧波污染。軟啟動器同時還提供軟停車功能,軟停車與軟啟動過程相反,電壓逐漸降低,轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零,避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。

  傳統(tǒng)區(qū)別

  無沖擊電流

  軟啟動器在起動電機時,通過逐漸增大晶閘管導(dǎo)通角,使電機起動電流從零線性上升至設(shè)定值。對電機無沖擊,提高了供電可靠性,平穩(wěn)起動,減少對負(fù)載機械的沖擊轉(zhuǎn)矩,延長機器使用壽命。

  有軟停車功能

  即平滑減速,逐漸停機,它可以克服瞬間斷電停機的弊病,減輕對重載機械的沖擊,避免高程供水系統(tǒng)的水錘效應(yīng),減少設(shè)備損壞。

  起動參數(shù)可調(diào)

  根據(jù)負(fù)載情況及電網(wǎng)繼電保護(hù)特性選擇,可自由地?zé)o級調(diào)整至最佳的起動電流。

  大型電機

  當(dāng)前我國經(jīng)濟已經(jīng)進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段,大型企業(yè)和大型裝備越來越多,大型電機(5000kW~60000kW)的應(yīng)用越來越多,大型電機的起動方法也越來越受到人們的重視。

  社會發(fā)展是有階段性的。在不同階段,人們的生產(chǎn)手段、生產(chǎn)工具和生活用品都有很大的不同。上世紀(jì)80~90年代,我國的經(jīng)濟實力尚較薄弱,當(dāng)時的小水泥和小鋼鐵發(fā)展很快,1000kW~4000kW電機的應(yīng)用增長很快,與當(dāng)時的經(jīng)濟基礎(chǔ)相適應(yīng)的液態(tài)起動裝置出現(xiàn),它經(jīng)濟實用,解決了電機起動中的一些問題。對當(dāng)時的經(jīng)濟發(fā)展起到了一定的作用。到世紀(jì)之交時期,我國經(jīng)濟實力已有較大的發(fā)展,生產(chǎn)手段和生產(chǎn)工具亦有了較大發(fā)展,電機容量也有了很大增長,人們開始不滿足液態(tài)起動裝置的低性能,于是晶閘管串聯(lián)式(固態(tài))軟起動裝置的應(yīng)用開始增加,繼而又出現(xiàn)了開關(guān)變壓器式軟起動裝置和磁飽和電抗器式(磁控)起動裝置,變頻裝置用于電機軟起動的情況也越來越多,當(dāng)前這四種產(chǎn)品是大型電機起動市場的主流產(chǎn)品,液態(tài)起動裝置則應(yīng)用在小型(5000kW以下)電機上較多。另外,兩種老式起動方法(自耦變壓器和變壓器-電動機組)也常常出現(xiàn)在20000kW以下電機的起動上。

  大型電機驅(qū)動的設(shè)備一般都是企業(yè)的核心設(shè)備,直接影響企業(yè)的生產(chǎn)狀況,因此人們應(yīng)該對其起動給予特別的關(guān)注,合理的選擇起動裝置將給企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟效益。但是電機起動技術(shù)畢竟不是一個企業(yè)的核心技術(shù),許多企業(yè)的電氣工作者很少有時間來研究各種起動方法之間的差別,往往會造成不恰當(dāng)?shù)倪x擇,有時甚至不得不做出第二次選擇,給企業(yè)造成不應(yīng)有的損失。因此,如實地說明各種起動方法的性能及其差別是非常重要的。

  電動機直接全壓起動的危害性及軟起動好處

 ?、?引起電網(wǎng)電壓波動,影響同電網(wǎng)其它設(shè)備的運行

  交流電動機在全壓直接起動時,起動電流會達(dá)到額定電流的4~7倍,當(dāng)電機的容量相對較大時,該起動電流會引起電網(wǎng)電壓的急劇下降,影響同電網(wǎng)其它設(shè)備的正常運行。

  軟起動時,起動電流一般為額定電流的2~3倍,電網(wǎng)電壓波動率一般在10%以內(nèi),對其它設(shè)備的影響非常小。

  ⒉ 對電網(wǎng)的影響

  對電網(wǎng)的影響主要表現(xiàn)在兩個方面:

 ?、俪笮碗姍C直接起動的大電流對電網(wǎng)的沖擊幾乎類似于三相短路對電網(wǎng)的沖擊,常常會引發(fā)功率振蕩,使電網(wǎng)失去穩(wěn)定。

 ?、谄饎与娏髦泻写罅康母叽沃C波,會與電網(wǎng)電路參數(shù)引起高頻諧振,造成繼電保護(hù)誤動作、自動控制失靈等故障。

  軟起動時起動電流大幅度降低,以上影響可完全免除。

  ⒊ 傷害電機絕緣,降低電機壽命

 ?、俅箅娏鳟a(chǎn)生的焦耳熱反復(fù)作用于導(dǎo)線外絕緣,使絕緣加速老化、壽命降低。

 ?、诖箅娏鳟a(chǎn)生的機械力使導(dǎo)線相互摩擦,降低絕緣壽命。

 ?、鄹邏洪_關(guān)合閘時觸頭的抖動現(xiàn)象會在電機定子繞組上產(chǎn)生操作過電壓,有時會達(dá)到外加電壓的5倍以上,這樣高的過電壓會對電機絕緣造成極大傷害。

  軟起動時,最大電流降低一半左右,瞬間發(fā)熱量僅為直起的1/4左右,絕緣壽命會大大延長;軟起時電機端電壓可以從零起調(diào),可完全免除過電壓傷害。

 ?、措妱恿﹄姍C的傷害

  大電流在電機定子線圈和轉(zhuǎn)子鼠籠條上產(chǎn)生很大的沖擊力,會造成夾緊松動、線圈變形、鼠籠條斷裂等故障。

  軟起動時,由于最大電流小,則沖擊力大大減輕。

 ?、?對機械設(shè)備的傷害

  全壓直接起動時的起動轉(zhuǎn)矩大約為額定轉(zhuǎn)矩的2倍,這么大的力矩突然加在靜止的機械設(shè)備上,會加速齒輪磨損甚至打齒、加速皮帶磨損甚至拉斷皮帶、加速風(fēng)葉疲勞甚至折斷風(fēng)葉等等。

  軟起動的轉(zhuǎn)矩不會超過額定轉(zhuǎn)矩,上述弊端可以完全克服。

  當(dāng)采用減壓起動時,上述危害只有一定程度的降低;當(dāng)采用軟起動時,上述危害幾乎完全消失;獨立變壓器供電方式直接起動只能在電網(wǎng)電壓波動方面有所緩解,而其它方面的危害都照樣存在。

  超大型電動機的價值都很高,在生產(chǎn)中也都起著核心作用。它的一點故障便會造成很大的經(jīng)濟損失,對它采用完善的保護(hù)是非常必要的。比如說對一臺電機我們不能指望它的各處絕緣都是完全一致的,可能在某一點就有個薄弱環(huán)節(jié),出廠試驗時它能通過,但在長時間的沖擊下這個薄弱環(huán)節(jié)會逐漸首先顯露出來,使其壽命縮短。如果我們采取軟起動,則可以大大延長電機的使用壽命,這兩種方案哪一個合算呢?這是顯而易見的。

  HPS2D常規(guī)型軟啟動器

  HPS2D75…840型電機軟起動器,是一種全數(shù)字控制的軟起動器??刂乒δ苁滞晟撇⒂卸喾N保護(hù)功能,在省級新產(chǎn)品鑒定會上,被評定為國際水平國內(nèi)領(lǐng)先產(chǎn)品。它采用16位單片機,數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)全部數(shù)字化,起動和停止時的電壓斜坡由單片機控制。具有脈沖突跳、大電流斷開、泵停止、內(nèi)置電子過載保護(hù)(可選)、斷相保護(hù)、過流保護(hù)、過溫保護(hù),并具有自診斷和節(jié)能功能??上妱訖C起動、停止過程中的電流沖擊,減小電網(wǎng)容量,避免電機起動時機械沖擊,保護(hù)電機和負(fù)載。是傳統(tǒng)星--三角、自耦降壓起動器的最佳換代產(chǎn)品,可廣泛應(yīng)用于紡織、冶金、石油化工、水處理、食品和保健品加工、采礦和機械等行業(yè)。

  HPMV-DN高壓固態(tài)

  是用多只可控硅串并聯(lián)而成,可以滿足不同的電流及電壓等級要求,控制可控硅的觸發(fā)角就可以控制輸出電壓的大小。在電機起動過程中,HPMV-DN按照預(yù)先設(shè)定的起動曲線增加電機的端電壓使電機平滑加速,從而減少了電機起動時對電網(wǎng)、電機本身和相連設(shè)備的電氣及機械沖擊。當(dāng)電機達(dá)到正常轉(zhuǎn)速后,旁路接觸器接通。電機起動完畢后,HPMV-DN軟啟動器繼續(xù)監(jiān)控電機并提供各種故障保護(hù)。在軟停機時首先按照預(yù)先設(shè)定好的停機曲線平滑地降低電機的端電壓直到電機停機。軟??梢越鉀Q突然停機引起的水泵水錘現(xiàn)象及機械沖擊等相關(guān)問題。

  經(jīng)濟型軟起動器

  HPS2S18/30…300/515是一款靈活多用的電機軟啟動器??梢匀〈鶼/△起動,適用于大多數(shù)應(yīng)用場合。它安裝調(diào)節(jié)方便,所有控制連接及參數(shù)調(diào)節(jié)均在正面上完成。前面板上給出清晰的工作狀態(tài)及故障指示。該軟啟動器在安裝后用戶仍可方便就地改造,如:附加限流功能和內(nèi)接外接轉(zhuǎn)換選擇。該軟啟動器可不帶旁路持續(xù)在線運行。軟啟動器為旁路和故障單獨設(shè)置了控制繼電器。該軟啟動器所有參數(shù)均通過前面板上的三只旋鈕電位計和一只拔碼開關(guān)設(shè)定,直觀準(zhǔn)確。它甚至可以工作在有振動和環(huán)境溫度較高的應(yīng)用場合。當(dāng)該軟啟動器用于內(nèi)接時因可控硅模塊上承受的是三角形接法時的相電流,所以相同電流的軟啟動器在內(nèi)接時可以負(fù)載比外接時大1.73倍的電機。如一臺58A的S型軟啟動器內(nèi)接應(yīng)用時可以負(fù)載100A的電機。

  HPS2S18/30...300/55的特色

  安裝容易,調(diào)節(jié)方便.

  靈活選型,自由選擇內(nèi)接/外接方式;

  產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠;

  帶LED指示,電源和工作狀態(tài)及故障分析一目了然

  在常規(guī)負(fù)荷的應(yīng)用中,如泵、壓縮機、升降機、電梯、短距離輸送帶和船頭推進(jìn)器等,可以根據(jù)電動機的額定功率來選擇HPS2S軟起動器。

  對于負(fù)荷的應(yīng)用,如離心機,混合機,壓碎機,攪拌機和距離輸送帶,建議你選擇比電動機額定功率大一個規(guī)格的軟啟動器。

  參數(shù)

  主電壓范圍:220~690VAC

  主電流范圍:18~300A外接;300~515A內(nèi)接。

  控制電壓:110~120VAC或220~240VAC

  軟啟時間:0~30sXWD-6-1/47

  軟停時間:0~30s

  初始電壓:30~70%Ue;1.5~4Ie

  旁路方式:外置可不帶旁路運行

  HPS2DB型漢顯智能經(jīng)濟型軟啟動器HPS2DB型漢顯智能經(jīng)濟型軟啟動器在秉承和平電氣其他型號軟啟動器優(yōu)良的起動、停止特性的基礎(chǔ)上,采用雙MCU形式,主芯片采用新型微處理完成通訊、故障處理、信號采集、參數(shù)給定等功能;而從芯片完成可控硅的觸發(fā)控制,預(yù)置出廠參數(shù),適合于大多數(shù)負(fù)載需要,可通過鍵盤輕松將當(dāng)前參數(shù)恢復(fù)到出廠值。內(nèi)置非易用失性存儲器,確保參數(shù)不會丟失。全面的保護(hù)功能。支持通訊功能-可通過現(xiàn)場總線與軟啟動器通訊,可以支持Modbus,Profibus,DeviceNet等通訊協(xié)議??蛇x帶模擬輸出功能,可在線升級軟啟動器控制程序。

  型號說明

  (1)起動器額定流 18,30,37,44,50,60,72,85,105,142,175,210,250,300 370,470A

  (2)主電壓 等級 適用范圍

  50/60Hz 230VAC 220~240VAC

  400VAC 380~420VAC

  500VAC 480~520VAC

  690VAC 660~690VAC

  (3)控制電壓 等級 適用范圍

  50/60Hz 115VAC 110~120VAC

  230VAC 220~240VAC

  (4)任選件 代號 說明

  A Modbus

  B Profibus

  C DeviceNet

  D RS232C選件

  E 模擬輸出選件

  注:若HPS2DBXXX后面三項均未填,則默認(rèn)為:主電壓400VAC,控制電壓230VAC,無選件。

  選型指導(dǎo)

  電機功率的最大額定值(KW) 電機額定電流Ie 軟起動器規(guī)格型號 重量

  230V 400V 500V 690V A 主電壓 控制電壓 類型 Kg

  4 7.5 11 15 18 HPS2DB 18 - x - x - x 4.5

  7.5 15 18.5 25 30 HPS2DB 30 - x - x - x 4.5

  9 18.5 22 30 37 HPS2DB 37 - x - x - x 4.5

  11 22 25 37 44 HPS2DB 44 - x - x - x 4.5

  12.5 25 30 45 50 HPS2DB 50 - x - x - x 4.5

  15 30 37 55 60 HPS2DB 60 - x - x - x 4.5

  18 .5 37 45 59 72 HPS2DB 72 - x - x - x 4.5

  22 45 55 75 85 HPS2DB 85 - x - x - x 5.5

  30 55 75 90 105 HPS2DB 105 - x - x - x 5.5

  37 75 90 132 142 HPS2DB 142 - x - x - x 5.5

  45 90 110 160 175 HPS2DB 175 - x - x - x 22.7

  55 110 132 200 210 HPS2DB 210 - x - x - x 22.7

  75 132 160 220 250 HPS2DB 250 - x - x - x 22.7

  90 160 200 257 300 HPS2DB 300 - x - x - x 22.7

  110 200 250 355 370 HPS2DB 370 - x - x - x 24.8

  132 250 315 450 470 HPS2DB 470 - x - x - x 24.8

  性能參數(shù)

  主電壓范圍 230V~690VAC 50/60Hz

  主電流范圍 18~470A

  控制電源 110V~127VAC 50/60HZ或 220~240VAC 50/60HZ

  起動時間 0~30s

  停止時間 1~30s

  初始電壓 30~50%Ue

  限流倍數(shù) 1.5~4Ie

  起動頻繁 在最大起動電流時4次/小時

  保護(hù)功能 缺相、過壓、欠壓、過流、欠流、過溫

  模擬輸出 1~5V DC或4~20mA DC

  通訊功能 1~5V DC或4~20mA DC

  模擬輸出: Modbus、Profibus、DeviceNet等

  顯示語種 中、英文可選可擴展其他語言

  主要特色:

  ● LCD菜單顯示,中英文語言可選,可擴展其它語言;

  ● 體積小巧、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便;

  ● 起???刂破椒€(wěn),保護(hù)功能全面完善;

  ● 支持通訊功能,通訊協(xié)議多種可選;

  ● 具有旁路工作狀態(tài)監(jiān)控保護(hù)功能

  HPS2DN數(shù)字式智能型軟起動器HPS2DN15…840數(shù)字式智能型軟起動器是在原有HPS2S、HPS2D/DH基礎(chǔ)上新開發(fā)的一種基于最先進(jìn)的數(shù)字處理器的調(diào)壓、限流式智能電機軟啟動器,其獨特的智能電子電路提供完美的控制及保護(hù)功能:線性加速起動、泵起、泵??刂?,預(yù)置低速運行(可在低速下短時電子控制式正反轉(zhuǎn)調(diào)試),可預(yù)置雙重起停參數(shù)自由切換,能監(jiān)測負(fù)載狀況并自動實現(xiàn)輕載節(jié)能模式運行。電機絕緣檢測保護(hù)功能及缺相、短路、相序及電子過載等保護(hù)。可帶RS 485通訊接口,使用Modbus /Profibus協(xié)議,實現(xiàn)全面微機遠(yuǎn)控和監(jiān)測??蓮V泛用于紡織,冶金、石油化工、水處理、船舶、運輸、醫(yī)藥、食品加工,采礦和機械設(shè)備等行業(yè)。新一代HPS2DN是現(xiàn)代工業(yè)信息化,自動化技術(shù)應(yīng)用中極為方便采用的“積木”式IT元件。

  HPS2S經(jīng)濟型軟啟動動器HPS2S經(jīng)濟型軟啟動動器:按其功率大小主要分為四種于DIN35毫米導(dǎo)軌上。這種小型軟起動器具有內(nèi)置的旁路接點。HPS2S18/30... 300/515用于一般啟動, 可用“外接”和“內(nèi)接”兩種連接方法(可與標(biāo)準(zhǔn)的Y/D起動器相比較)。采用“內(nèi)接”可減少42%流經(jīng)軟啟動器的電流。也就是說使用戶有可能用58A的軟啟動器來啟動和運行100A的電機。限流功能可作為選件提供, 標(biāo)準(zhǔn)的配置是有兩個內(nèi)裝的信號繼電器。這種軟啟動器的功率為1.15, 意即其最大電流等于額定電流lex1.15。

  電動機屬感性負(fù)載,電流滯后電壓,大多數(shù)用電器都屬此類。為了提高功率因數(shù)須用容性負(fù)載來補償,并電容或用同步電動機補償。降低電動機的激磁電流也可提高功率因數(shù)(HPS2節(jié)能功能,在輕載時降低電壓,使激磁電流降低,使COS∮提高)。

  RQD-D7軟啟動器

  RQD-D7型磁控軟啟動器是一種創(chuàng)新的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品,使驅(qū)動系統(tǒng)更靈活、成本更低。

  磁控軟啟動器裝置直道2002年5月才有國產(chǎn)第一臺高壓產(chǎn)品問世。查新檢索表明,國外不生產(chǎn)這類產(chǎn)品。它是從電抗器啟動衍生出來的。用電抗串聯(lián)在電動機定子實現(xiàn)降壓是兩者的共同點。磁控軟啟動不同于電抗器軟啟動的時刻空飽和和電抗器來取代固定電抗器。飽和電抗器在啟動完成后被旁路。

  在磁控軟啟動裝置中,SCR通過飽和電抗器的功率和電壓放大作用,控制電動機的電流。不像在晶閘管軟啟動裝置里,在這里耐高壓和流通大電流都是飽和電抗器的事情。磁控軟啟動由以下的技術(shù)優(yōu)勢:1、可靠;2、便宜;3、對環(huán)境要求不高。

  RQD-D7軟啟動器整個設(shè)計和交貨過程根據(jù)GB/T 19901-2000標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。

  節(jié)能

  節(jié)能運行模式:輕載時降低電壓減少了激磁電流,電機電流分為有功分量和無功分量(激磁分量)提高COS∮。

  節(jié)能運行模式:當(dāng)電動機負(fù)載輕時,軟啟動器在選擇節(jié)能功能的狀態(tài)下,PF開關(guān)熱撥至Y位,在電流反饋的作用下,軟啟動器自動降低電動機電壓。減少了電動機電流的勵磁分量。從而提高了電動機的功率因數(shù)(COS∮)。(國產(chǎn)軟啟動器多無此功能)在接觸器旁路狀態(tài)下無法實現(xiàn)此功能。TPF開關(guān)提供了節(jié)能功能的兩種反應(yīng)時間;正常、慢速。節(jié)能運行模式:自動節(jié)能運行。(正常、慢速兩種反應(yīng)速度)空載節(jié)能40%,負(fù)載節(jié)能5%。

  日常檢修

  平時注意檢查軟起動的環(huán)境條件,防止在超過其允許的環(huán)境條件下運行。注意檢查軟起動器周圍是否有妨礙其通風(fēng)散熱的物體,確保軟起動器四周有足夠的空間(大于150mm)。

  定期檢查配電線端子是否松動,柜內(nèi)元器件有否過熱、變色、焦臭味等異常現(xiàn)象。

  定期清掃灰塵,以免影響散熱,防止晶閘管因溫升過高而損壞,同時也可避免因積塵引起的漏電和短路事故。

  清掃灰塵可用干燥的毛刷進(jìn)行,也可用于皮老虎吹和吸塵器吸。對于大塊污垢,可用絕緣棒去除。若有條件,可用0.6MPa左右的壓縮空氣吹除。

  平時注意觀察風(fēng)機的運行情況,一旦發(fā)現(xiàn)風(fēng)機轉(zhuǎn)速慢或異常,應(yīng)及時修理(如清除油垢、積塵,加潤滑油,更換損壞或變質(zhì)的電容器)。對損壞的風(fēng)機要及時更換。如果在沒有風(fēng)機的情況下使用軟起動器,將會損壞晶閘管。

  如果軟起動使用環(huán)境較潮濕或易結(jié)露,應(yīng)經(jīng)常用紅外燈泡或電吹風(fēng)烘干,驅(qū)除潮氣,以避免漏電或短路事故的發(fā)生。

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