液体电阻启动柜软启动控制设计

液体电阻启动柜软启动的控制方法是通过改变串接在转子回路中的液体变阻器的电阻，使其阻值随启动时间的增加而减少，从而调整启动时间和启动电流，并获得较高功率因数和最佳启动转矩。

1  概述

交流异步电动机在直接启动时，启动电流很大，会对电网造成不良冲击，从而影响到公共电网其他负载的正常运行。此外，也会对交流异步电动机本身及所驱动的设备造成机械冲击和电气冲击，进而加速电动机绝缘的老化和对机械的损害。在转子回路中串人阻值可塑陛好的液体电阻，采用液阻软启动技术可实现重载软启动，该技术具有液阻阻值可无级控制、软启动过程中不产生高次谐波和成本较低等优点，不仅可降低启动电流，使交流异步电动机在整个启动过程中保持稳定的启动性能，而且运行可靠，对电网无冲击，维护简单。

2  液阻软启动的工作原理及特点

2.1  绕线式异步电动机液阻软启动实际上是通过改变串接在转子回路中的液体变阻器的电阻，使其阻值随启动时间的增加而减少，从而使施加于被控电机的端电压随时间斜率式增加。液体变阻的最大优点是阻值可塑性好，通过改变水中的导电介质的浓度可以改变其电阻率。理论上其可调范围非常大，由于溶液属纯电阻特性，无感性，且电动机在启动过程中功率因数一般在0．93以上，因此，能获得最佳启动转矩，这是优于其他启动器的显著特点。由于溶液的电阻值是依靠改变两电极间距离达到无级变化，在启动结束时，转子短路开关短接瞬间(即转入运行状态)，两极之间的电阻值接近于零，故无电流冲击。

2.2  软启动器由电阻液箱、电枢驱动系统和电控系统组成，电阻液箱由钢板焊接而成，内装有三相绝缘桶、溶液、电极以及驱动机构。前后限位开关用来控制电极行程，箱体外侧有排液阀和加液观察窗口。三相绝缘桶分别盛有电阻液的一组相对应的导电极板，其中一动一定，由动极板电枢驱动系统控制运行。

2.3  电动机启动系统采用液体变阻器。采用PLC代替继电器控制，利用PLC的软硬件资源进行优化设计，可对变阻器起到保护作用，液阻软启动的特点如下：① 每次启动时电液初始阻值不变；②启动电流可控；③启动电流和启动时间可调；④启动过程平滑，运动切换无冲击。

3  控制系统的主电路及控制电路

系统的构成及原理如图1所示。

在转子回路中串人电液变阻启动器三相电阻，其中QF1为主机运行断路器，Qs为隔离开关，QF2为星点短接断路器，Rs为电液变阻启动器。电液变阻器是由3个相互绝缘的电阻液箱构成，其内部分别盛有电液及一组相对应的导电极板，导电极板为一动一定，动极板组通过传动机构及其伺服控制系统来控制运行。启动开始后，根据电动机启动电流的大小可自动调整液阻值，使整个启动过程可控制在较小启动电流下均匀升速，而液阻无级切除，从而实现电动机的软启动。其主电路如图2所示

该图为一实用的绕线式异步电动机液阻软启动电气原理图，图2中主电机为被控电机，极板移动电机为一小功率调速电机，用来调节软启动器每相两极之间的距离，通过调整极板问的距离，可以改变串接在绕线式电机转子回路的电阻值，从而调整启动时间和启动电流。

图3为液阻软启动控制系统控制电路图，由图3可看出该系统可分为手动和自动两种操作方式，下面简要分析自动状态下的工作情况：先将转换开关SW1转到自动0一侧，合上开关QF2，此时交流接触器KM3得电，极板移动电机正转，液体变阻器里的动极板移向主电机开始启动(启动瞬间，KM1得电，保证KM2不会得电)。当启动结束时，行程下限SX被感应，交流接触器KM得电，同时KM3失电，此时，短接接触器KM2亦得电，将软启动器切除，主电机进入运行状态，极板移动电机反转，将动极板退回到初始位置，等待下一次启动，至此，整个启动过程结束。

4  PLC控制程序设计

PLC控制的自动／手动程序总体结构如图4所示。

4.1  手动方式调试

将摇头开关拨到手动工作方式，X4指示灯不亮；合上断路器开关QF1、QF2，按下启动按钮SB1，如果主电机无反应，则表明转子短接开关尚未复位或者动极板没有到达上限位。复位正常后，按下启动按钮SB1，主电机开始启动(Y0有输出)，按下极板下降按钮SB4后，拖动电机开始正转(Y2有输出)，动极板在丝杆的驱动下匀速下降，到达下限位后自动停止(手动停止也可以)。极板下降停止后，就可以按下转子短接按钮SB6，短接接触器开始工作并保持(Y1 有输出)，液体变阻器被完全切除，主电动机开始正常运行。此时极板应该复位，为下一次电动机启动做好准备，按下极板上升按钮SB5后，拖动电机开始反转(Y3有输出)，动极板便会在丝杆的带动下上升至上限位后停止。整个手动启动过程才算完成。

4.2  自动方式调试

手动方式调试无误后，接着就把摇头开关拨到自动工作方式，X4指示灯亮；按下启动按钮SB1后，主电机开始运行，接着极板下降然后停止，转子短接并保持，极板上升然后停止。所有动作连续自动完成，并为下一次启动做好准备。

4.3  故障报警调试

首先合闸信号X5断开，跳闸显示信号Y10有输出，蜂鸣器报警即Y14有输出；液体变阻器液位检测开关信号(液位过低)X15闭合时，液位警示信号Y12有输出，蜂鸣器报警；液体温度检测开关信号(液温过高)X16闭合时，液温警示信号Y11有输出，蜂鸣器报警；主电动机内部测温信号X17闭合时，电机温度警示Y13有输出，蜂鸣器报警；所有报警只有当故障排除或者手动停止整个系统后才停止，否则报警不自动解除。

该控制程序为典型的3段型结构，公用程序用来处理自动、手动都要执行的动作和自动、手动两种工作状态的相互切换。当自动开关接通时，跳过自动程序，执行手动程序；当自动开关断开时，跳过自动程序，执行手动程序。