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液體電阻啟動柜軟啟動控制設計

液體電阻啟動柜軟啟動的控制方法是通過改變串接在轉子回路中的液體變阻器的電阻，使其阻值隨啟動時間的增加而減少，從而調整啟動時間和啟動電流，并獲得較高功率因數和最佳啟動轉矩。

1  概述

交流異步電動機在直接啟動時，啟動電流很大，會對電網造成不良沖擊，從而影響到公共電網其他負載的正常運行。此外，也會對交流異步電動機本身及所驅動的設備造成機械沖擊和電氣沖擊，進而加速電動機絕緣的老化和對機械的損害。在轉子回路中串人阻值可塑陛好的液體電阻，采用液阻軟啟動技術可實現重載軟啟動，該技術具有液阻阻值可無級控制、軟啟動過程中不產生高次諧波和成本較低等優點，不僅可降低啟動電流，使交流異步電動機在整個啟動過程中保持穩定的啟動性能，而且運行可靠，對電網無沖擊，維護簡單。

2  液阻軟啟動的工作原理及特點

2.1  繞線式異步電動機液阻軟啟動實際上是通過改變串接在轉子回路中的液體變阻器的電阻，使其阻值隨啟動時間的增加而減少，從而使施加于被控電機的端電壓隨時間斜率式增加。液體變阻的最大優點是阻值可塑性好，通過改變水中的導電介質的濃度可以改變其電阻率。理論上其可調范圍非常大，由于溶液屬純電阻特性，無感性，且電動機在啟動過程中功率因數一般在0．93以上，因此，能獲得最佳啟動轉矩，這是優于其他啟動器的顯著特點。由于溶液的電阻值是依靠改變兩電極間距離達到無級變化，在啟動結束時，轉子短路開關短接瞬間(即轉入運行狀態)，兩極之間的電阻值接近于零，故無電流沖擊。

2.2  軟啟動器由電阻液箱、電樞驅動系統和電控系統組成，電阻液箱由鋼板焊接而成，內裝有三相絕緣桶、溶液、電極以及驅動機構。前后限位開關用來控制電極行程，箱體外側有排液閥和加液觀察窗口。三相絕緣桶分別盛有電阻液的一組相對應的導電極板，其中一動一定，由動極板電樞驅動系統控制運行。

2.3  電動機啟動系統采用液體變阻器。采用PLC代替繼電器控制，利用PLC的軟硬件資源進行優化設計，可對變阻器起到保護作用，液阻軟啟動的特點如下：① 每次啟動時電液初始阻值不變；②啟動電流可控；③啟動電流和啟動時間可調；④啟動過程平滑，運動切換無沖擊。

3  控制系統的主電路及控制電路

系統的構成及原理如圖1所示。

在轉子回路中串人電液變阻啟動器三相電阻，其中QF1為主機運行斷路器，Qs為隔離開關，QF2為星點短接斷路器，Rs為電液變阻啟動器。電液變阻器是由3個相互絕緣的電阻液箱構成，其內部分別盛有電液及一組相對應的導電極板，導電極板為一動一定，動極板組通過傳動機構及其伺服控制系統來控制運行。啟動開始后，根據電動機啟動電流的大小可自動調整液阻值，使整個啟動過程可控制在較小啟動電流下均勻升速，而液阻無級切除，從而實現電動機的軟啟動。其主電路如圖2所示

該圖為一實用的繞線式異步電動機液阻軟啟動電氣原理圖，圖2中主電機為被控電機，極板移動電機為一小功率調速電機，用來調節軟啟動器每相兩極之間的距離，通過調整極板問的距離，可以改變串接在繞線式電機轉子回路的電阻值，從而調整啟動時間和啟動電流。

圖3為液阻軟啟動控制系統控制電路圖，由圖3可看出該系統可分為手動和自動兩種操作方式，下面簡要分析自動狀態下的工作情況：先將轉換開關SW1轉到自動0一側，合上開關QF2，此時交流接觸器KM3得電，極板移動電機正轉，液體變阻器里的動極板移向主電機開始啟動(啟動瞬間，KM1得電，保證KM2不會得電)。當啟動結束時，行程下限SX被感應，交流接觸器KM得電，同時KM3失電，此時，短接接觸器KM2亦得電，將軟啟動器切除，主電機進入運行狀態，極板移動電機反轉，將動極板退回到初始位置，等待下一次啟動，至此，整個啟動過程結束。

4  PLC控制程序設計

PLC控制的自動／手動程序總體結構如圖4所示。

4.1  手動方式調試

將搖頭開關撥到手動工作方式，X4指示燈不亮；合上斷路器開關QF1、QF2，按下啟動按鈕SB1，如果主電機無反應，則表明轉子短接開關尚未復位或者動極板沒有到達上限位。復位正常后，按下啟動按鈕SB1，主電機開始啟動(Y0有輸出)，按下極板下降按鈕SB4后，拖動電機開始正轉(Y2有輸出)，動極板在絲桿的驅動下勻速下降，到達下限位后自動停止(手動停止也可以)。極板下降停止后，就可以按下轉子短接按鈕SB6，短接接觸器開始工作并保持(Y1 有輸出)，液體變阻器被完全切除，主電動機開始正常運行。此時極板應該復位，為下一次電動機啟動做好準備，按下極板上升按鈕SB5后，拖動電機開始反轉(Y3有輸出)，動極板便會在絲桿的帶動下上升至上限位后停止。整個手動啟動過程才算完成。

4.2  自動方式調試

手動方式調試無誤后，接著就把搖頭開關撥到自動工作方式，X4指示燈亮；按下啟動按鈕SB1后，主電機開始運行，接著極板下降然后停止，轉子短接并保持，極板上升然后停止。所有動作連續自動完成，并為下一次啟動做好準備。

4.3  故障報警調試

首先合閘信號X5斷開，跳閘顯示信號Y10有輸出，蜂鳴器報警即Y14有輸出；液體變阻器液位檢測開關信號(液位過低)X15閉合時，液位警示信號Y12有輸出，蜂鳴器報警；液體溫度檢測開關信號(液溫過高)X16閉合時，液溫警示信號Y11有輸出，蜂鳴器報警；主電動機內部測溫信號X17閉合時，電機溫度警示Y13有輸出，蜂鳴器報警；所有報警只有當故障排除或者手動停止整個系統后才停止，否則報警不自動解除。

該控制程序為典型的3段型結構，公用程序用來處理自動、手動都要執行的動作和自動、手動兩種工作狀態的相互切換。當自動開關接通時，跳過自動程序，執行手動程序；當自動開關斷開時，跳過自動程序，執行手動程序。