PLC对三相异步电动机降压起动控制的应用
田健菠魏国建武宁义煤集团汝阳天泽金鼎煤业有限公司，河南省汝阳县柏树乡471201
【摘要】三相异步电动机在启动时 ，启动转矩并不大 ，但转子绕组中的电流很大 ，可造成电动机的起动转矩不够 、绕组发热 、过流跳闸 、以及供电电压波动等现象，采用PLC对三相异步电动机降压起动的方法能改善以上现象的不足 。
【关键词】PLC、三相异步电动机 、星—角降压起动 、串电阻降压起动 、串自藕变压器降压起动。
【序言】
1.自60年代后期美国研制出第一台可编程序控制器（以下简称PLC）以后，经过几十年应用 ，在硬件、软件结构以及功能上都有了很大的发展和完善 ，PLC的以下特点使也其快速在煤炭工业中的矿山监控、掘进 、回采 、运输、提升 、选煤 、排水、通风 、供电等得到广泛应用。
1.1可靠性高 。PLC的平均无故障时间可达几十万小时
1.2编程方便 。对一般电气控制线路 ，可采用梯形图编程
1.3对环境要求低。PLC可在较大的温度、湿度变化范围内正常工作 ，抗震动抗冲击的性能好 ，对电源电压的稳定性要求低，特别是抗干扰能力强。
1.4与其他装置配置连接方便 ，PLC与其他装置配置的连接基本都是直接的 。
2.电动机的起动过程是指三相异步电动机以接入电网开始转动起 ，到达额定转速为止这一段过程。三相异步电动机在启动时 ，启动转矩并不大 ，但转子绕组中的电流很大，通常可达额定电流的4—7倍 ，从而使得定子绕组中的电流相应增大为额定电流的4—7倍 。这么大的起动电流将带来下述不良后果 。
2.1起动电流过大使电压损失过大 ，起动转矩不够使电动机根本无法起动 。
2.2使电动机绕组发热 ，绝缘老化 ，从而缩短了电动机的使用寿命 。
2.3造成过流保护装置误动作，跳闸 。
2.4使电网电压产生波动 ，进而形成影响连接在电网上的其他设备的正常运行 。
3.因此，电动机起动时 ，在保证一定大小的起动转矩的前提下，还要求限制起动电流在允许的范围 ，从而保证电动机的经济运行 。下面介绍我矿用PLC对三相异步电动机降压起动控制的几种电路应用 ：
3.1三相异步电动机星—角降压起动控制
星—角降压起动 ：适用于定子绕组星—角接法的电动机 ，设备简单 ，可以频繁起动 ，应用较广泛。三相异步电动机星—角降压起动控制电路原理图如图（1）所示。
图（1）
3.2控制原理在上图中，按下电动机M的启动按钮SB2 ，接触器KM3闭合 ，接触器KM1线圈通电闭合并自锁 ，电动机M接成星形接法降压起动运转。同时时间继电器KT线圈通电开始计时 。经过预定的时间后，时间继电器KT动作，使接触器KM3失电 ，接触器KM2得电 ，电动机M绕组接成角形全压运行 。
3.3控制要求：按以上控制原理用PLC编程控制电动机M的星—角降压起动 。
3.4PLC编程采用三菱FX2N系列PLC编程
3.4.1三相异步电动机星角降压电路三菱FX2N系列PLC控制I/O口分配见表(1) 。
输入信号
输出信号
名称
代号
输入点编号
名称
代号
输出点编号
停止按钮
SB1
X1
电动机电源接通接触器
KM1
Y1
起动按钮
SB2
X2
定子绕组角形接法接触器
KM2
Y2
热继电器
FR
X3
定子绕组星形接法接触器
KM3
Y3
表(1)
3.4.2三相异步电动机星—角降压电路三菱FX2n系列PLC接线图如图(2)所示 。
3.4.3三相异步电动机星—角降压电路三菱FX2n系列PLC控制梯形图如图(3)所示 。
图(3）
4.绕线式转子三相异步电动机串电阻降压起动控制
起动过程中把电阻短接，电阻损耗大。绕线式转子三相异步电动机串电阻降压起动控制电路原理图如图4所示 。
4.1控制原理在图4中，合上电源总开关QS，按下起动按钮SB2，接触器KM闭合并自锁 ，绕线式转子三相异步电动机M串电阻R1、R2 、R3起动运转，经过时间T1 ，接触器KM1闭合，切除电阻R1，电动机转速加快;经过时间T2，接触器KM2闭合，切除电阻R2 ，电动机转速进一步加快;经过时间T3 ，接触器KM3闭合 ，切除所有电阻，电动机按额定转速运转，完成串电阻起动过程。
图(4)
4.2控制要求按以上控制原理用PLC编程控制绕线式转子三相异步电动机串电阻降压起动。
4.3PLC编程采用三菱FX2N系列PLC编程
4.3.1绕线式转子三相异步电动机串电阻降压电路三菱FX2N系列PLC控制I/O口分配见表(2)
表(2)
4.3.2绕线式转子三相异步电动机串电阻降压电路三菱FX2N系列PLC接线图如图（5）所示 。
4.3.3绕线式转子三相异步电动机串电阻降压电路三菱FX2N系列PLC梯形图如图（6）所示。
图（5）图（6）
5.三相异步电动机串自藕变压器降压起动控制
自藕变压器降压起动 ：定子回路接入变压器起动 ，起动后切除变压器，不宜频繁起动，但起动较平稳 ，设备较简单，应用较为广泛 ，原理图如图（7）。
图(7)
5.1控制原理在图7中合上电源开关QS ，按下现场起动按钮SB3或异地按钮SB4，接触器KM1吸合，时间继电器KT线圈得电 ，KM1自锁触头闭合 ，接触器KM1主触头，电动机M接入自偶变压器TM降压起动。降压起动10S后，电动机M上升到一定值 ，时间继电器KT通电延时触头闭合 ，中间继电器KA线圈得电，KA自锁触头闭合，与接触器KM1串联的KA线圈得电，KA自锁触头闭合 ，与接触器KM1串联的KA线圈常闭触头分断 ，接触器KM1失电，接触器KM1辅助触头全部复位 ，KM1主触头分断，自偶变压器TM切除 ，降压起动过程结束 。同时与接触器KM2串联的KA常开触头闭合，接触器KM2线圈得电，KM2两对常闭辅助触头分断，自偶变压器TM三相线圈的星形连接被解除 ，KM2主触头闭合 ，电动机M全压运行 。
指示电路中中间继电器KA常闭触头分断 ，指示灯HL1 、HL2均处于熄灭状态 ；接触器KM2常开辅助触头闭合 ，指示灯HL3亮 ，表示电动机处于正常工作状态 。
5.2控制要求按以上控制原理用PLC编程控制三相异步电动机串自藕变压器降压起动
5.3PLC编程采用三菱FX2N系列PLC编程
5.3.1三相异步电动机串自藕变压器降压电路三菱FX2N系列PLC控制I/O口分配见表（3）
表（3）
5.2.3三相异步电动机串自藕变压器降压电路三菱FX2n系列PLC接线图如图（8）所示。
5.2.4三相异步电动机串自藕变压器降压电路三菱FX2n系列PLC控制梯形图如图（9）所示 。
图（8）图（9）
【结束语】以上设计在我矿绞车提升 、皮带运输、通风、排水等电机拖动机械处使用 ，运行经济 ，行能稳定可靠。
参考文献 ：
１宋伯生 ，PLC编程理论算法及技巧［Ｍ］ ，北京：机械工业出版社 ，２００５；
２皮壮行 ，宫振鸣，李雪华 ，等 ，可编程序控制器的系统设计与应用实例，［Ｍ］ ，
北京：机械工业出版社 ， ２０００ ；
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５赵中敏 ，张秋云，杨广才 ，等 ，ＰＬＣ控制系统设计［Ｊ］ ，机床电器，２００７（２）；
６肖峰 ，贺哲荣等，ＰＬＣ编程１００例，中国电力出版社
田健菠，男，70年2月出生 ，河南封丘 ，07年毕业于河南科技大学机械电子工程专业 ，本科 ，经济师 ，注册安全工程师 ，助理工程师 ，现从事与煤矿机电技术管理工作。电话 ：135********
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