三相鼠笼式异步电动机的星三角启动的plc控制.docx

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三相鼠笼式异步电动机的星三角启动的plc控制

河南工程学院《机电传动控制》考查课

专业论文

论述三相鼠笼式异步电动机的

Y-△启动PLC控制

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机电传动控制

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2014年6月10日

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论述三相鼠笼式异步电动机的

Y-△启动PLC控制

摘　要：

　本文叙述了三相鼠笼式异步电动机Y-△启动PLC控制的原理。

与传统继电器、接触器控制有哪些优、缺点。

介绍了PLC的发展与应用。

三相鼠笼式异步电动机接入电网的瞬间，启动电流大约是额定电流的4～7倍。

过大的启动电流会造成电网电压变化过大；对于启动时间较长的电动机，过大的启动电流对电动机会造成很大的损坏。

所以除了小型异步电动机外，大多数异步电动机在启动运行时均须采用降压启动，以减小启动电流。

常用的降压启动方法很多，下面就以Y-△降压启动控制的传统继电器及接触器控制启动的原理及新型PLC控制启动原理进行分析。

一、传统继电器及接触器控制Y-△启动

1、星形-三角形降压启动是指电动机启动时，把定子绕组接成星形（Y），以降低启动电压，限制启动电流；待电动机启动后，再把定子绕组改接成三角形（△），使电动机全压运行。

只有正常运行时定子绕组作三角形（△）联接的异步电动机才可以采用这种降压启动方法。

2、电动机启动时接成星形，加在每相定子绕组上的启动电压只有三角形接法直接启动时的1/√3,启动电流为直接启动时的1/3，启动转矩也只有三角形直接启动时的1/3.所以这种降压启动方法，只适用于轻载或空载下启动。

星形-三角形降压启动最大的优点是设备简单，价格低，因而获得广泛的应用。

缺点是只适用正常运行时为三角形接法的电动机，降压比固定，有时不能满足启动要求。

图-1星形-三角形（Y-△）降压启动控制线路

3、工作原理：

启动时按下启动按钮SB2，交流接触器KM1工作并自保持，同时接触器KM3工作，电动机定子绕组作星形（Y）联接，电动机开始启动，时间继电器KT也同时工作，经延时KT常闭触点断开，交流接触器KM3停止工作、KT常开触点闭合，交流接触器KM2工作并自保持，KM2辅助常闭触点断开时间继电器KT停止工作，电动机定子绕组作三角形（△）联接全压运行。

停止时按下停止按钮SB1，使KM1、KM2自保持回路断开，电动机停止工作。

4、电动机的保护：

异步电动机在工作时如果出现不正常情况，必须及时切断电源，否则会缩短电动机的使用寿命，甚至会损坏电动机。

对电动机危害较大的故障现象有短路、过载及缺相，这几种情况都会造成电机电流过大，绕组发热严重，造成温升过高，缩短电动机的使用寿命，甚至会烧坏电动机。

对短路保护采取熔断器（FU）保护，对于过载及缺相采取热继电器（FR）保护，当电动机出现短路时熔断器（FU）熔断，当电动机出现过载及缺相时热继电器（FR）动作，从而切断主电路电源，避免电动机受到损伤。

二、电动机的Y-△启动PLC控制

1、PLC的相关知识:

（1）、PLC即可编程控制器（ProgrammablelogicController）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。

它具有可靠性高、抗干扰能力强、配套齐全、功能完善、适用性强等特点。

在1987年国际电工委员会（IntermationalElectricalCommittee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:

“PLC是一种专门为工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

它才用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计”。

（2）、PLC发展到今天，已形成了大、中、小各种规模的系列化产品。

可以用于各种规模的工业控制场合。

除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。

近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。

加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备，它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。

梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便的实现继电器电路的功能。

PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备的外部接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得简单容易起来。

更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。

（3）、PLC的用途很广，它具有开关量的逻辑控制、模拟量控制、运动控制、过程控制、数据处理、通信及联网等功能。

开关量的逻辑控制是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，即可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。

模拟量控制为在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、速度等都是模拟量。

为了是可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量和数字量之间的A/D转换及D/A转换。

PLC厂家都生产配套的A/D转换及D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

PLC还具有运动控制、过程控制、数据处理、通信及联网等功能。

（4）、世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。

限于当时的元器件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。

20世纪70年度初出现了微处理器。

人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。

为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。

此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。

（5）、20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。

更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。

20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家已获得广泛应用。

这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。

这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。

这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。

20世纪末期，可编程控制器的发展是更加适应于现代工业的需要。

从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。

我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。

最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。

接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。

目前，我国已可以生产一定的可编程控制器。

图-2电动机的Y-△启动PLC控制主电路图：

图-3电动机的Y-△启动PLC控制二次接线图：

图-4电动机的Y-△启动PLC控制梯形图及I/O端口接线图：

2、本电动机的Y-△启动PLC控制I/O点数不多即；DI开入信号三个，X0.1停止信号，X1.1启动信号，X2.1电动机过载及缺相保护信号；DO开出信号三个，Y1.1启动接触器KM1，Y1.2全压启动接触器KM2，Y1.3降压启动（Y型连接）接触器KM3；T1：

KM3延时断开的时间。

3、电动机的Y-△启动PLC控制原理为：

（1）、按下启动按钮SB2，X1.1得电、Y1.1线圈得电、K1线圈得电、KM1线圈得电。

（2）、Y1.1线圈得电同时Y1.3线圈得电、KM3线圈得电，开始星形启动，此时时间继电器T1开始延时。

（3）、当延时时间到时，T1常闭触点断开，Y1.3线圈失电、K3线圈失电、KM3线圈失电；T1常开触点闭合，Y1.2常闭触电闭合，Y1.2线圈得电自保持、K2线圈得电、KM2线圈得电电动机进入三角形（全压）运行状态。

（4）、停止时按下停止按钮SB1，X1.0断开，Y1.1线圈失电、Y1.3线圈失电电动机停止工作。

（5）、当电机过载或缺相时，热继电器FR动作，X2.1常闭触点断开，Y1.1线圈失电同时Y1.2、Y1.3线圈失电电机停止工作。

三、结束语

通过对三相鼠笼式异步电动机Y-△启动传统方法与PLC控制相比较，从某种意义上看，PLC控制是从继电器接触器控制发展而来的，两者既有相似性又有很多不同处。

1、继电器、接触器控制全部采用硬器件、硬触点和“硬”线连接，为全硬件控制；PLC内部大部分采用“软”电器、软接点和软线连接，为软件控制。

2、PLC内部全为软接点动作，继电器、接触器为机械式触点，动作慢，弧光放电严重。

3、继电器、接触器控制系统使用电器多，体积大且故障率大；PLC控制系统结构紧凑，使用电器少，体积小。

4、PLC控制功能改变极其方便，一般只需修改程序即可，继电器、接触器控制功能改变需拆线、接线乃至更换元器件，比较麻烦。

5、PLC控制系统由于结构简单紧凑、基本为软件控制，因此设计、施工与调试比继电器、接触器控制系统周期短。

此外，由于PLC技术是计算机控制基础上发展而来，因此它的软硬件设置上有着传统继电器、接触器无法比拟的优势，工作可靠性极高。

可以预期，随着我国工业现代化进程的深入，在我国PLC控制将会越来越普及，PLC

控制将有更广阔的应用天地。

参考文献

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