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;
3胡昌寿 ,可靠性工程设计 、试验、分析 、管理[M] ,北京:宇航出版社 ,1989;
4熊幸明,提高PLC控制系统可靠性的探讨[J] ,机床电器,2003(1) ;
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********
。