关于PLC实现电动机Y-Δ起动的探讨

现在一些大功率电机采用的Y-Δ控制电路大多数是传统的继电器电路，这种电路 在消除继电器断线不能正常启动、启动时形成的弧光短路等故障时有一定的困难，将PLC应用到以上控制电路中将使继电器在继电器控制电路中存在的问题迎刃而解，并且用PLC控制多台电机启动时更能显示其优越性。本文主要探讨PLC在电机Y-Δ启动控制的应用。在对大功率电机的启动方法中，采用Y-Δ启动装置对Δ运转的鼠笼型电动机比较普遍，也是理想的一种降压启动方法。这种启动方法在电动机启动时每相绕组所承受的电压是线路电压的1/√3，电流是直接启动的1/3。但是如果控制电路中时间继电器、交流接触器断线、机械传动部分卡住（Y型启动力矩小）等故障引起拒动而造成不能降压启动，燃弧时间长，造成因弧光引起的相间短路等。如何解决这些弊病，要求电气工作者在设计或使用Y-Δ启动装置时给于重视，随着PLC的广泛使用，利用PLC代替普通继电器电路来实现Y-Δ启动装置将更为方便和可靠，解决上述问题也更为容易。 一 用普通继电器电路解决主触头熔焊和解决弧光短路的有效方法 因启动的过电流、弧光造成的相间短路及形成的电弧放电，容易造成主触头熔焊。如图1所示： 图1 如果KMY主触点熔焊，导致电动机Y运转而不能转换成Δ使之一直处于低速运转状态，使电动机瞬时过热而烧毁，而KM主触头熔焊，使电动机不能用按钮停机，只有将QF断开才能停机。此时在接触器线圈串联1个辅助常闭触点来解除主触头熔焊的方法是不妥的。防止和解除主触头熔焊的方法，可以采用如下方法：在KMY由KT2瞬时常闭断开，到KMΔ接通这段时间内再加一个延时继电器KT3来判断KMΔ接通之前KMY是否真正释放，如果在KMY线圈断电一定时间而KMY的常闭点没有恢复闭合则可判断KMY已经熔焊，这时由KT3断开KM主，使用主电路断电来保护电机，如图2 图2 具体动作过程如下：KT1延时常开点闭KT2线圈得电进入切换瞬时断电时间（目的是减少弧光短路）在此间隙中，如果KMY熔焊，那么KT3将得电进入延时，延时时间到说明KMY已熔焊，这时KT3的常闭延时打开触点断开使KM主线圈失电，电机既停止启动。这里特别注意KT3的延时时间一定要小于KT2，不然将影响电动机的正常转换。 下面说一下解决弧光短路的有效方法：在Y 接交流接触器主触头断开瞬间，因触头间距极小，电场强度很大，触头间产生大量的带电微粒，形成了灼热的电子流，产生电弧放电现象，很容易出现因多种原因造成弧光短路，这种强大的短路电流使交流接触器烧毁，断路器跳闸，甚至引起低压开关跳闸。 以下是两种防止Y-Δ转换时弧光短路的方法： 1.延时换接电路：在断开KMY到接通KMΔ中间加一个延时继电器，如果瞬时切换将产生很大切换电流，加入延时使KMY断电启动的电弧彻底。再启动KMΔ，入图1中的KT2就起到切换时间的延时作用，但延时时间不能过长，否则等电机速度下降后，KMΔ接通时将产生一个二次启动电流，延时时间可在0.3S-0.8S之间。 2.无电切换电路：采取电动机在失电的情况下完成Y-Δ换接程序后再接入电流线路，称无电换接电路。图3是一种较为可靠的无电换接电路。 在Y-Δ换接过程中KM主要是处于断开状态的，由于换接过程比较短，速度不会有大的降低，电流也不会有显著的增加。 二 用PLC实现Y-Δ启动并有效查明故障的方法：如图3 图3 因PLC具有动作准确可靠，用指令程序代替了繁多的接线等优点，PLC在低电、自动控制及各种保护电路中得到了广泛的使用。如果用PLC来实现Y-Δ启动，控制电路将比继电器电路更加简便可靠，而且进行故障位置判断及指示，以便快速处理故障。 下面先用继电器电路设计一种较为理想的Y-Δ启动控制电路，然后用PLC来完成其所有功能并加以完善。如图4 图4 图4的控制原理是：按下启动按钮SB2，时间继电器KT1线圈、Y接交流继电器线圈获电，主触点闭合。同时，时间继电器KT1的瞬时触点自锁。KMY的辅助触点5-9闭合，KM的主线圈获电，其主触点闭合，电动机在Y接下启动。同时，KM主的常闭辅助点10-11断开，防止电动机Δ启动运转。当KT1整定时间到，其延时动断触点5-7断开，KMY线圈失电释放，KMY的常开辅助触点5-9断开，KM主线圈也失电释放，闭合的KMY和KM主的主触点也同时断开（这时电动机在短时间内停运，停止运转时间不宜过长）。已断开的KM主的常闭辅助触点（10-11）恢复闭合，为电动机Δ接运行做准备。同时KT2延时动合触点（2-10）延时闭合，使Δ接接触器KMΔ线圈获电主触头闭合，KMΔ（2-11）闭合自锁，KMΔ（2-8）同时闭合，使KM主线圈再次获电，其主触头闭合，电动机转为Δ接并正常运行。KM主的辅助常闭触头（10-11）的闭合，保证了在KM主失电释放后，KMΔ才能获电主触头闭合，也就保证了KM主吸合时主触头不会出现弧光短路现象。KMΔ吸合后，其辅助常闭触头（2-5）断开，这时KT线圈失电释放，达到了Y-Δ换接的正常运行。 用PLC实现上述电路的控制原理，由于上述电路中所需要的输入输出点比较少，所以可选用小型的PLC，本电路中输入信号有：启动信号、停止信号、热继电器动作信号三个。输出信号多一些，因为PLC输出点的限制，需要利用小型继电器在PLC和接触器之间进行转换，输出信号有：启动KMY、启动KM主、启动 KMΔ、热继电器动作报警、Y启动指示、Δ转换指示等6个信号。根据以上输入输出点数可选择：28点容量的PLC（输入12点输出16点）。如果用一台PLC控制多台Y-Δ启动设备，其优越性更为突出，其中1G1、KT2用PLC内时间继电器进行代替，只需从相应输出端输出延时信号即可。原理图见图5： 图5 根据电气原理写出如下PLC程序： 0000 LD 0001 0001 AND 0002 0002 OUT TR0 0003 AND 0000 0004 OR 1000 0005 OUT TR1 0006 AND NOT 0302 0007 OR NOT 0301 0008 OUT TR2 0009 LD TR2 0010 OUT 1000 0011 LD TR2 0012 AND 1000 0013 TIM 000 0014 LD TR2 0015 AND NOT TIM 000 0016 OUT 0300 0017 LD TR2 0018 AND TIM 000 0019 TIM 001 0020 LD TR0 0021 AND 1000 0022 AND 0300 0023 OR 0302 0024 OUT 0301 0025 LD TR0 0026 AND TIM 001 0027 AND NOT 0301 0028 OR 0302 0029 OUT 0302 0030 LD 0002 0031 OUT 0302 0032 LD 0301 0033 OUT 0304 0034 LD 0302 0035 OUT 0305 0036 END 参考文献 1. OMRON交、直流传动装置技术手册 2. 电机与拖动基础 李发海 主编 清华大学出版社 作者简介 1. 杨文涛 男 1975年9月22日出生，工程师，多年从事电气控制、计算机控制自动化的程序设计、维护工作，现为鑫顺实业公司生产技术科长。 2. 叶树旺 男 1970年2月26日出生，工程师，主要从事电气传动和基础自动化的设计、调试研究工作，同时进行电气工程项目管理。