基于三菱PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)的Y/△啟動(dòng)

張 千,牛瑞利

（鄭州華信學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，河南鄭州,451150）

0 引言

三相交流異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、 堅(jiān)固耐用、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)，在生產(chǎn)中具有重要的作用。容量較大的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的啟動(dòng)電流，引起電網(wǎng)電壓的下降，對(duì)同一電網(wǎng)工作的其它負(fù)載電氣設(shè)備產(chǎn)生不利的影響。為了減小起動(dòng)電流，電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)應(yīng)采用適當(dāng)?shù)拇胧Ｈ喈惒诫妱?dòng)機(jī)有直接啟動(dòng)（全壓?jiǎn)?dòng)）和間接啟動(dòng)（降壓?jiǎn)?dòng)）兩種方式。直接啟動(dòng)是一種簡(jiǎn)單可靠、經(jīng)濟(jì)快捷的啟動(dòng)方法，但直接啟動(dòng)僅僅適用于小型電動(dòng)機(jī)，大容量的電動(dòng)機(jī)采用直接啟動(dòng)會(huì)產(chǎn)生過大的啟動(dòng)電流，造成電網(wǎng)電壓顯著下降，直接影響同一電網(wǎng)中的其它負(fù)載用電設(shè)備，另一方面電動(dòng)機(jī)頻繁啟動(dòng)會(huì)嚴(yán)重發(fā)熱，加速線圈老化，縮短電動(dòng)機(jī)的使用壽命，所以需要必須采用降壓?jiǎn)?dòng)來限制起動(dòng)電流。

降壓?jiǎn)?dòng)是指利用啟動(dòng)設(shè)備或線路，降低加在電動(dòng)機(jī)繞組上的電壓?jiǎn)?dòng)電動(dòng)機(jī)，從而達(dá)到降低起動(dòng)電流的目的。由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與每相定子繞組所加電壓的平方成正比，故降壓?jiǎn)?dòng)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大大降低，因此降壓?jiǎn)?dòng)只適用于空載或輕載啟動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再把電動(dòng)機(jī)電壓恢復(fù)到額定值。星形-三角形降壓?jiǎn)?dòng)是最常用的降壓?jiǎn)?dòng)方法，傳統(tǒng)的繼電器控制線路較為復(fù)雜，不適合頻繁的啟動(dòng)控制。采用PLC控制不僅能解決線路復(fù)雜和頻繁啟動(dòng)的問題，而且自動(dòng)化程度大大提高。

1 電氣控制電路圖

（圖1）

按照三相異步電動(dòng)機(jī)控制原理圖接線或用控制模板代替。圖中的FR為熱繼電器，KM1、KM2、KM3為交流接觸器。當(dāng)接觸器KM1、KM2接通三相電源，KM2將定子繞組接成三角形，KM3將定子繞組接成星形。

2 輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)分配表

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啟動(dòng)按鈕SS按下接通交流接觸器KM1，相當(dāng)于刀開關(guān)QS。停止按鈕ST為動(dòng)斷按鈕，熱繼電器FR起保護(hù)作用。

3 接線圖

（圖2）

按照?qǐng)D2完成PLC的接線。圖中輸入端的24V電源可以利用PLC提供的直流電源，也可以根據(jù)功率單獨(dú)提供電源。若實(shí)驗(yàn)用PLC的輸入端為繼電器輸入，也可以用220V交流電源。注意停止按鈕采用動(dòng)斷按鈕。

4 程序設(shè)計(jì)——梯形圖

圖3為電機(jī)啟動(dòng)控制的梯形圖。按下啟動(dòng)按鈕SS，向PLC主機(jī)輸入信號(hào)，X0為高電平，則線圈Y1輸出高電平并接通常開觸點(diǎn)Y1，使得Y1線圈保持，驅(qū)動(dòng)交流接觸器KM1閉合。

同時(shí)常開觸點(diǎn)Y1通電則時(shí)間延時(shí)繼電器T0開始計(jì)時(shí)，而且線圈Y3輸出高電平，驅(qū)動(dòng)交流接觸器KM3閉合，三相交流電動(dòng)機(jī)星形連接，實(shí)現(xiàn)降壓?jiǎn)?dòng)。

（圖3）

在三菱PLC系統(tǒng)中T0為普通定時(shí)器，脈沖為0.1s，所以時(shí)間延時(shí)繼電器時(shí)間設(shè)置為4秒，電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)間為4秒。

時(shí)間延時(shí)繼電器計(jì)時(shí)時(shí)間4s結(jié)束，T0線圈斷開，同時(shí)其常開觸點(diǎn)T0閉合，線圈Y2通電，交流接觸器KM2閉合，同時(shí)Y2常閉觸點(diǎn)斷開，線圈Y3短點(diǎn)，交流接觸器KM3斷開，此時(shí)三相交流電動(dòng)機(jī)連接成三角形，實(shí)現(xiàn)全壓運(yùn)行。

當(dāng)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過載或者欠電壓運(yùn)行等情況時(shí)，熱繼電器FR斷開，輸入信號(hào)

X2高電平，常閉觸點(diǎn)X2斷開，交流接觸器KM1斷開，整個(gè)電路中斷，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。

5 總結(jié)

三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓?jiǎn)?dòng)在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，在實(shí)際的生產(chǎn)控制改造中要注意所具備的硬件環(huán)境，根據(jù)本文的設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠快速完成電氣改造。首先明確實(shí)際的電氣控制線路，進(jìn)行I/O地址分配，確保I/O點(diǎn)數(shù)夠用且分配合理。再次將硬件的輸入、輸出與PLC主機(jī)上的輸入、輸出端一一對(duì)應(yīng)。最重要的是在三菱軟件中進(jìn)行程序設(shè)計(jì)并進(jìn)行調(diào)試、仿真。在設(shè)定定時(shí)器時(shí)間時(shí)，根據(jù)實(shí)際電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速所用時(shí)間來設(shè)定。程序調(diào)試完成后將程序?qū)懭隤LC主機(jī)進(jìn)行模擬演示，演示成功后將其應(yīng)用與實(shí)際的生產(chǎn)設(shè)備。

[1] 郁漢琪.《機(jī)床電器控制技術(shù)》.高等教育出版社，2009.10

[2] 楊育彪.《PLC應(yīng)用技術(shù)》.機(jī)械工業(yè)出版社，2010.2.

[3] 巫莉.《電氣控制與PLC應(yīng)用》.中國(guó)電力出版社，2008.