PLC在三相異步電機(jī)控制中的應(yīng)用論文

1、 河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第1章 緒論三相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用幾乎涵蓋了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活的各個(gè)領(lǐng)域，在這些應(yīng)用領(lǐng)域中，三相異步電動(dòng)機(jī)常常運(yùn)行在惡劣的環(huán)境下，導(dǎo)致產(chǎn)生過流、短路、斷相、絕緣老化等事故。對(duì)于應(yīng)用于大型工業(yè)設(shè)備重要場(chǎng)合的高壓電動(dòng)機(jī)、大功率電動(dòng)機(jī)來說，一旦發(fā)生故障所造成的損失無法估量。在生產(chǎn)過程，科學(xué)研究和其他產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中，電氣控制技術(shù)應(yīng)用十分廣泛。在機(jī)械設(shè)備的控制中，電氣控制也比其他的控制方法使用的更為普遍。本系統(tǒng)的控制是采用PLC的編程語言梯形語言，梯形語言是在可編程控制器中的應(yīng)用最廣的語言，因?yàn)樗诶^電器的基礎(chǔ)上加進(jìn)了許多功能，使用靈活的指令，使邏輯關(guān)系清晰直觀，編程容易

2、，可讀性強(qiáng)，所實(shí)現(xiàn)的功能也大大超過傳統(tǒng)的繼電器控制電路?？删幊炭刂破魇挂环N數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，它是專為在惡劣工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制，定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)等操作的指令，并采用數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器（PLC, Programmable Logic Controller）是采用微電腦技術(shù)制造的自動(dòng)控制設(shè)備。他以順序控制為主，回路調(diào)節(jié)為輔，能完成邏輯判斷、定時(shí)、記憶和算術(shù)運(yùn)算等功能。隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，其功能越來越多，集成度越來越高，網(wǎng)絡(luò)功能越來越強(qiáng)，PLC與上位PC機(jī)聯(lián)網(wǎng)形

3、成的PLC及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)廣泛地應(yīng)用到工業(yè)自動(dòng)化控制之中，PLC集三電與一體，具有良好的控制精度和高可靠性，使得PLC成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的支柱。PLC的生產(chǎn)廠家和型號(hào)、種類繁多，不同型號(hào)自成體系有不同的程序語言和使用方法，本文擬就用日本立石公司生產(chǎn)的OMRON C20p型PLC，設(shè)計(jì)幾個(gè)PLC在相異步電機(jī)控制中的應(yīng)用，與傳統(tǒng)的繼電器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可作為高校學(xué)生學(xué)習(xí)PLC的控制技術(shù)的參考，也可作為工業(yè)電機(jī)的自動(dòng)控制電路。第2章 設(shè)備規(guī)范及簡(jiǎn)要特性2.1 概況三相異步電機(jī)(Triple-phase asynchronous motor)是靠同時(shí)接入380

4、V三相交流電源(相位差120度)供電的一類電動(dòng)機(jī)，由于三相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以相同的方向、不同的轉(zhuǎn)速成旋轉(zhuǎn)，存在轉(zhuǎn)差率，所以叫三相異步電機(jī)鍋爐參數(shù)和主要技術(shù)數(shù)據(jù) 。與單相異步電動(dòng)機(jī)相比，三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動(dòng)機(jī)可分為籠式和繞線式兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、重量輕、價(jià)格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點(diǎn)是調(diào)速困難。繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子一樣也設(shè)置了三相繞組并通過滑環(huán)、電刷與外部變阻器連接。調(diào)節(jié)變阻器電阻可以改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。隨著PLC成本的降低和應(yīng)用日益廣泛，三相異步電動(dòng)機(jī)的常規(guī)控制應(yīng)

5、用PLC技術(shù)越來越成為現(xiàn)實(shí)。三相異步電動(dòng)機(jī)根據(jù)工作要求不同，主要進(jìn)行降壓?jiǎn)?dòng)、正反轉(zhuǎn)、自動(dòng)循環(huán)、制動(dòng)、變速等不同控制，該設(shè)計(jì)要求把對(duì)電動(dòng)機(jī)的上述控制采用PLC控制來實(shí)現(xiàn)，使系統(tǒng)的性能更完善，PLC是用來取代傳統(tǒng)的繼電器控制的，與之相比，PLC在性能上比繼電器控制邏輯優(yōu)異，特別是可靠性高、設(shè)計(jì)施工周期短、調(diào)試修改方便、而且體積小、功耗低、使用維護(hù)方便。作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的三相異步電機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組因與磁場(chǎng)間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)而感生電動(dòng)勢(shì)和電流，并與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)能量變換。與單相異步電動(dòng)機(jī)相比，三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不

6、同，三相異步電動(dòng)機(jī)可分為籠式和繞線式兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、重量輕、價(jià)格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點(diǎn)是調(diào)速困難。繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子一樣也設(shè)置了三相繞組并通過滑環(huán)、電刷與外部變阻器連接。調(diào)節(jié)變阻器電阻可以改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。2.2 PLC簡(jiǎn)述2.2.1 PLC的基本概念可編程控制器(Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)

7、的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC。PLC自1966年出現(xiàn)，美國，日本，德國的可編程控制器質(zhì)量?jī)?yōu)良，功能強(qiáng)大。 2.2.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為： 1. 電源 PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以

8、不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去 2. 中央處理單元(CPU) 中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直

9、到停止運(yùn)行。 為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來對(duì)大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 3. 存儲(chǔ)器 存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。 存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。 4. 輸入輸出接口電路 (1)現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道。 (2)現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用PLC通過現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。 5. 功能模塊 如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊 6. 通信模塊 如以太網(wǎng)、R

10、S485、Profibus-DP通訊模塊等2.2.3 PLC機(jī)型的選擇1. PLC的容量應(yīng)為多大？2. 選擇什么公司的PLC及外設(shè)？目前各個(gè)廠家生產(chǎn)的PLC其品種、規(guī)格及功能都各不相同。由于本設(shè)計(jì)的需要我選擇了日本松下電工公司的FP系列PLC，即FP0,FP0是超小型PLC、之所以選擇這款PLC，是因?yàn)槠洚a(chǎn)品有以下三個(gè)特點(diǎn)：(1)豐富的指令系統(tǒng)，有將近200條指令。(2)有強(qiáng)大通信功能。(3)CPU處理速度快。2.3 三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述 2.3.1 定子（靜止部分）1. 定子鐵心作用：電機(jī)磁路的一部分，并在其上放置定子繞組。 構(gòu)造:定子鐵心一般由0.350.5毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖

11、制、疊壓而成，在鐵心的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組。 定子鐵心槽型有以下幾種： 半閉口型槽：電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)較高，但繞組嵌線和絕緣都較困難。一般用于小型低壓電機(jī)中。 半開口型槽：可嵌放成型繞組，一般用于大型、中型低壓電機(jī)。所謂成型繞組即繞組可事先經(jīng)過絕緣處理后再放入槽內(nèi)。 開口型槽：用以嵌放成型繞組，絕緣方法方便，主要用在高壓電機(jī)中。 2. 定子繞組作用：是電動(dòng)機(jī)的電路部分，通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 構(gòu)造：由三個(gè)在空間互隔120°電角度、隊(duì)稱排列的結(jié)構(gòu)完全相同繞組連接而成，這些繞組的各個(gè)線圈按一定規(guī)律分別嵌放在定子各槽內(nèi)。 定子繞組的主要絕緣項(xiàng)目有以下三種：（保

12、證繞組的各導(dǎo)電部分與鐵心間的可靠絕緣以及繞組本身間的可靠絕緣）。 (1)對(duì)地絕緣：定子繞組整體與定子鐵心間的絕緣。 (2)相間絕緣：各相定子繞組間的絕緣。 (3)匝間絕緣：每相定子繞組各線匝間的絕緣。電動(dòng)機(jī)接線盒內(nèi)的接線： 電動(dòng)機(jī)接線盒內(nèi)都有一塊接線板，三相繞組的六個(gè)線頭排成上下兩排，并規(guī)定上排三個(gè)接線樁自左至右排列的編號(hào)為1（U1）、2（V1）、3（W1），下排三個(gè)接線樁自左至右排列的編號(hào)為6（W2）、4（U2）、5（V2），.將三相繞組接成星形接法或三角形接法。凡制造和維修時(shí)均應(yīng)按這個(gè)序號(hào)排列。 3. 機(jī)座作用：固定定子鐵心與前后端蓋以支撐轉(zhuǎn)子，并起防護(hù)、散熱等作用。 構(gòu)造：機(jī)座通常為鑄鐵

13、件，大型異步電動(dòng)機(jī)機(jī)座一般用鋼板焊成，微型電動(dòng)機(jī)的機(jī)座采用鑄鋁件。封閉式電機(jī)的機(jī)座外面有散熱筋以增加散熱面積，防護(hù)式電機(jī)的機(jī)座兩端端蓋開有通風(fēng)孔，使電動(dòng)機(jī)內(nèi)外的空氣可直接對(duì)流，以利于散熱。 2.3.2 轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）1. 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心：作用：作為電機(jī)磁路的一部分以及在鐵心槽內(nèi)放置轉(zhuǎn)子繞組。 構(gòu)造：所用材料與定子一樣，由0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成，硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔，用來安置轉(zhuǎn)子繞組。通常用定子鐵心沖落后的硅鋼片內(nèi)圓來沖制轉(zhuǎn)子鐵心。一般小型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心直接壓裝在轉(zhuǎn)軸上，大、中型異步電動(dòng)機(jī)（轉(zhuǎn)子直徑在300400毫米以上）的轉(zhuǎn)子鐵心則借助與轉(zhuǎn)子支架壓在轉(zhuǎn)軸上。

14、 2. 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組作用：切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及電流，并形成電磁轉(zhuǎn)矩而使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。 構(gòu)造：分為鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。 鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子繞組由插入轉(zhuǎn)子槽中的多根導(dǎo)條和兩個(gè)環(huán)行的端環(huán)組成。若去掉轉(zhuǎn)子鐵心，整個(gè)繞組的外形像一個(gè)鼠籠，故稱籠型繞組。小型籠型電動(dòng)機(jī)采用鑄鋁轉(zhuǎn)子繞組，對(duì)于100KW以上的電動(dòng)機(jī)采用銅條和銅端環(huán)焊接而成。鼠籠轉(zhuǎn)子分為：阻抗型轉(zhuǎn)子、單鼠籠型轉(zhuǎn)子、雙鼠籠型轉(zhuǎn)子、深槽式轉(zhuǎn)子幾種，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等特性各有不同。繞線式轉(zhuǎn)子: 繞線式轉(zhuǎn)子：繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似，也是一個(gè)對(duì)稱的三相繞組，一般接成星形，三個(gè)出線頭接到轉(zhuǎn)軸的三個(gè)集流環(huán)上，再通過電刷與外電路聯(lián)接。 特點(diǎn)

15、：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，故繞線式電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用不如鼠籠式電動(dòng)機(jī)廣泛。但通過集流環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子繞組回路中串入附加電阻等元件，用以改善異步電動(dòng)機(jī)的起、制動(dòng)性能及調(diào)速性能，故在要求一定范圍內(nèi)進(jìn)行平滑調(diào)速的設(shè)備，如吊車、電梯、空氣壓縮機(jī)等上面采用。 2.3.3三相異步電動(dòng)機(jī)的其它附件1. 端蓋：支撐作用。 2. 軸承：連接轉(zhuǎn)動(dòng)部分與不動(dòng)部分。 3. 軸承端蓋：保護(hù)軸承。 4. 風(fēng)扇：冷卻電動(dòng)機(jī)。 第3章 PLC在電機(jī)控制中的應(yīng)用3.1 控制方面1. 控制方案設(shè)計(jì)。根據(jù)電動(dòng)機(jī)在實(shí)際工作時(shí)的常見控制要求，設(shè)計(jì)出23套控制方案。2. 硬件設(shè)計(jì)。對(duì)控制系統(tǒng)所需標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行選型和非標(biāo)件設(shè)計(jì)。3. 控制程序設(shè)計(jì)。（1）三相異步

16、電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制要求當(dāng)按下正轉(zhuǎn)按鈕，電機(jī)連續(xù)正轉(zhuǎn)，此時(shí)反轉(zhuǎn)按鈕不起作用（互鎖），按下停止 按鈕電機(jī)斷開電源，按下反轉(zhuǎn)按鈕電機(jī)連續(xù)反轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)不起作用。圖3.1所示為三相異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制原理圖及指令、梯形圖。圖3.1 三相異步電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制原理圖及指令、梯形圖（2）三相異步電機(jī)Y啟動(dòng) 要求起動(dòng)時(shí)電機(jī)接成Y型，經(jīng)過一段時(shí)間自動(dòng)轉(zhuǎn)化為形運(yùn)行，要求Y形斷開后形才能啟動(dòng)，防止Y形未斷形啟動(dòng)造成電源短路。圖3.2所示是三相異步電機(jī)Y啟動(dòng)控制原理圖及指令、梯形圖。圖3.2 三相異步電機(jī)Y啟動(dòng)控制原理圖及指令、梯形圖（3）三相異步電機(jī)時(shí)間控制要求第1臺(tái)電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)5s后，第2臺(tái)電動(dòng)機(jī)M2自動(dòng)啟動(dòng)，只有當(dāng)

17、第2臺(tái)M2停止后，經(jīng)過5s延時(shí)，M1自動(dòng)停止。圖3.3所示是三相異步電機(jī)時(shí)間控制原理圖及指令、梯形圖。圖3.3 三相異步電機(jī)時(shí)間控制原理圖及指令、梯形圖（4）程序的寫入與運(yùn)行將PLC聯(lián)上編程器并接通電源后，PLC電源指示燈亮，將編程器開關(guān)打到“PROGRAM”位置，這時(shí)PLC處于編程狀態(tài)。編程器顯示PASSWORD！這時(shí)依次按Clr鍵和Montr鍵，直至屏幕顯示地址號(hào)0000，這時(shí)即可輸入程序。在輸入程序前，需清除存儲(chǔ)器中內(nèi)容，依次按Clr、Play/Set， Not，Rec/Reset和Montr鍵，即將全部程序清除。按照以上3種控制的梯形圖或程序指令將3種控制程序?qū)懭隤LC，當(dāng)上

18、述3部分程序輸入到PLC機(jī)中后，用上下方向鍵讀出所寫程序，如程序有錯(cuò)，可用插入指令和刪除指令修改程序。程序輸入正確后，分別按圖3.1連接PLC外部接線及主回路線路實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制，按圖3.2連接線路實(shí)現(xiàn)電機(jī)Y啟動(dòng)，按圖3.3連接線路實(shí)現(xiàn)電機(jī)的時(shí)間控制。 此設(shè)計(jì)可以一次性把3種控制電路的序全部輸入，同時(shí)控制3種電路，運(yùn)行時(shí)，按下SBF，SBR電機(jī)正反轉(zhuǎn)啟動(dòng)，按下SB1，SB2控制電機(jī)Y啟動(dòng)，按下SB3，SB4電機(jī)順序啟動(dòng)，互不干擾，事半功倍，實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)PLC同時(shí)控制多種電路形式。 3.2 技術(shù)指標(biāo)1. 標(biāo)準(zhǔn)件的選型符合國標(biāo)（1）編程簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)修改和調(diào)試程序。（2）維護(hù)方便，采用插

19、入式模塊結(jié)構(gòu)。（3）可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)。（4）體積小于繼電器控制柜。（5）能與管理中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信。（6）成本可與繼電器控制系統(tǒng)相競(jìng)爭(zhēng)。（7）輸入量是115V交流電壓。（8）輸入量為115V交流電壓，輸出電流在2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥。（9）系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只需做很小的改動(dòng)。（10）用戶程序存儲(chǔ)器容量至少4KB。2. 程序調(diào)試正確設(shè)計(jì)工作完畢后，要進(jìn)行樣機(jī)或產(chǎn)品的電氣控制柜安裝施工，按照電氣接線圖完成電氣控制柜的安裝及外部接線。外部電氣接線圖所示，連接配電盤底板和控制面板的導(dǎo)線，采用蛇形塑料軟管或包塑金屬軟管保護(hù)，控制柜與電源、電機(jī)間多用電纜線連接。完成電氣控制柜的安裝及接線后

20、，經(jīng)檢查無誤且連接可靠，進(jìn)行通電實(shí)驗(yàn)。首先在空載狀態(tài)下（不接電動(dòng)機(jī)等負(fù)荷），通過操作相應(yīng)開關(guān)，給出開關(guān)信號(hào)，實(shí)驗(yàn)控制回路各電器動(dòng)作的正確性及狀態(tài)指示信號(hào)的顯示。經(jīng)過調(diào)試，各電器元件均按照原理要求動(dòng)作準(zhǔn)確無誤后，方可進(jìn)行負(fù)載實(shí)驗(yàn)。第二步的負(fù)載實(shí)驗(yàn)通過后，編寫相應(yīng)的報(bào)告、原理、使用操作說明文件。第4章 三相異步電動(dòng)機(jī)的故障分析和處理繞組是電動(dòng)機(jī)的組成部分,老化,受潮、受熱、受侵蝕、異物侵入、外力的沖擊都會(huì)造成對(duì)繞組的傷害,電機(jī)過載、欠電壓、過電壓,缺相運(yùn)行也能引起繞組故障。繞組故障一般分為繞組接地、短路、開路、接線錯(cuò)誤?，F(xiàn)在分別說明故障現(xiàn)象、產(chǎn)生的原因及檢查方法。 1、繞組接地:指繞組與貼心或與機(jī)

21、殼絕緣破壞而造成的接地。故障現(xiàn)象機(jī)殼帶電、控制線路失控、繞組短路發(fā)熱,致使電動(dòng)機(jī)無法正常運(yùn)行。 產(chǎn)生原因繞組受潮使絕緣電阻下降；電動(dòng)機(jī)長期過載運(yùn)行；有害氣體腐蝕；金屬異物侵入繞組內(nèi)部損壞絕緣；重繞定子繞組時(shí)絕緣損壞碰鐵心；繞組端部碰端蓋機(jī)座；定、轉(zhuǎn)子磨擦引起絕緣灼傷；引出線絕緣損壞與殼體相碰；過電壓(如雷擊)使絕緣擊穿。 檢查方法(1)觀察法。通過目測(cè)繞組端部及線槽內(nèi)絕緣物觀察有無損傷和焦黑的痕跡,如有就是接地點(diǎn)。 (2)萬用表檢查法。用萬用表低阻檔檢查,讀數(shù)很小,則為接地。 (3)兆歐表法。根據(jù)不同的等級(jí)選用不同的兆歐表測(cè)量每組電阻的絕緣電阻,若讀數(shù)為零,則表示該項(xiàng)繞組接地,但對(duì)電機(jī)絕緣受潮

22、或因事故而擊穿,需依據(jù)經(jīng)驗(yàn)判定,一般說來指針在“0”處搖擺不定時(shí),可認(rèn)為其具有一定的電阻值。 (4)試燈法。如果試燈亮,說明繞組接地,若發(fā)現(xiàn)某處伴有火花或冒煙,則該處為繞組接地故障點(diǎn)。若燈微亮則絕緣有接地?fù)舸Ｈ魺舨涣?但測(cè)試棒接地時(shí)也出現(xiàn)火花,說明繞組尚未擊穿,只是嚴(yán)重受潮。也可用硬木在外殼的止口邊緣輕敲,敲到某一處等一滅一亮?xí)r,說明電流時(shí)通時(shí)斷,則該處就是接地點(diǎn)。 (5)電流穿燒法。用一臺(tái)調(diào)壓變壓器,接上電源后,接地點(diǎn)很快發(fā)熱,絕緣物冒煙處即為接地點(diǎn)。應(yīng)特別注意小型電機(jī)不得超過額定電流的兩倍,時(shí)間不超過半分鐘；大電機(jī)為額定電流的20%-50%或逐步增大電流,到接地點(diǎn)剛冒煙時(shí)立即斷電。 (6

23、)分組淘汰法。對(duì)于接地點(diǎn)在鐵芯心里面且燒灼比較厲害,燒損的銅線與鐵芯熔在一起。采用的方法是把接地的一相繞組分成兩半,依此類推,最后找出接地點(diǎn)。 處理方法(1)繞組受潮引起接地的應(yīng)先進(jìn)行烘干,當(dāng)冷卻到6070左右時(shí),澆上絕緣漆后再烘干。 (2)繞組端部絕緣損壞時(shí),在接地處重新進(jìn)行絕緣處理,涂漆,再烘干。 (3)繞組接地點(diǎn)在槽內(nèi)時(shí),應(yīng)重繞繞組或更換部分繞組元件。 最后應(yīng)用不同的兆歐表進(jìn)行測(cè)量,滿足技術(shù)要求即可。 2、繞組短路由于電動(dòng)機(jī)電流過大、電源電壓變動(dòng)過大、單相運(yùn)行、機(jī)械碰傷、制造不良等造成絕緣損壞所至,分繞組匝間短路、繞組間短路、繞組極間短路和繞組相間短路。 故障現(xiàn)象離子的磁場(chǎng)分布不均,三相

24、電流不平衡而使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)振動(dòng)和噪聲加劇,嚴(yán)重時(shí)電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng),而在短路線圈中產(chǎn)生很大的短路電流,導(dǎo)致線圈迅速發(fā)熱而燒毀。 產(chǎn)生原因電動(dòng)機(jī)長期過載,使絕緣老化失去絕緣作用；嵌線時(shí)造成絕緣損壞；繞組受潮使絕緣電阻下降造成絕緣擊穿；端部和層間絕緣材料沒墊好或整形時(shí)損壞；端部連接線絕緣損壞；過電壓或遭雷擊使絕緣擊穿；轉(zhuǎn)子與定子繞組端部相互摩擦造成絕緣損壞；金屬異物落入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部和油污過多。 檢查方法(1)外部觀察法。觀察接線盒、繞組端部有無燒焦,繞組過熱后留下深褐色,并有臭味。 (2)探溫檢查法?？蛰d運(yùn)行20分鐘(發(fā)現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)馬上停止),用手背摸繞組各部分是否超過正常溫度。 (3)通電實(shí)驗(yàn)法。用電流

25、表測(cè)量,若某相電流過大,說明該相有短路處。 (4)電橋檢查。測(cè)量個(gè)繞組直流電阻,一般相差不應(yīng)超過5%以上,如超過,則電阻小的一相有短路故障。 (5)短路偵察器法。被測(cè)繞組有短路,則鋼片就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。 (6)萬用表或兆歐表法。測(cè)任意兩相繞組相間的絕緣電阻,若讀數(shù)極小或?yàn)榱?說明該二相繞組相間有短路。 (7)電壓降法。把三繞組串聯(lián)后通入低壓安全交流電,測(cè)得讀數(shù)小的一組有短路故障。 (8)電流法。電機(jī)空載運(yùn)行,先測(cè)量三相電流,在調(diào)換兩相測(cè)量并對(duì)比,若不隨電源調(diào)換而改變,較大電流的一相繞組有短路。 3、繞組斷路由于焊接不良或使用腐蝕性焊劑,焊接后又未清除干凈,就可能造成壺焊或松脫；受機(jī)械應(yīng)力或碰撞時(shí)線

26、圈短路、短路與接地故障也可使導(dǎo)線燒毀,在并燒的幾根導(dǎo)線中有一根或幾根導(dǎo)線短路時(shí),另幾根導(dǎo)線由于電流的增加而溫度上升,引起繞組發(fā)熱而斷路。一般分為一相繞組端部斷線、匝間短路、并聯(lián)支路處斷路、多根導(dǎo)線并燒中一根斷路、轉(zhuǎn)子斷籠。 故障現(xiàn)象電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng),三相電流不平衡,有異常噪聲或振動(dòng)大,溫升超過允許值或冒煙。 產(chǎn)生原因(1)在檢修和維護(hù)保養(yǎng)時(shí)碰斷或制造質(zhì)量問題。 (2)繞組各元件、極(相)組和繞組與引接線等接線頭焊接不良,長期運(yùn)行過熱脫焊。 (3)受機(jī)械力和電磁場(chǎng)力使繞組損傷或拉斷。 (4)匝間或相間短路及接地造成繞組嚴(yán)重?zé)够蛉蹟嗟取?檢查方法(1)觀察法。斷點(diǎn)大多數(shù)發(fā)生在繞組端部,看有無碰折、

27、接頭出有無脫焊。 (2)萬用表法。利用電阻檔,對(duì)“Y”型接法的將一根表棒接在“Y”形的中心點(diǎn)上,另一根依次接在三相繞組的首端,無窮大的一相為斷點(diǎn)；“”型接法的短開連接后,分別測(cè)每組繞組,無窮大的則為斷路點(diǎn)。 (3)試燈法。方法同前,等不亮的一相為斷路。 (4)兆歐表法。阻值趨向無窮大(即不為零值)的一相為斷路點(diǎn)。 (5)電流表法。電機(jī)在運(yùn)行時(shí),用電流表測(cè)三相電流,若三相電流不平衡、又無短路現(xiàn)象,則電流較小的一相繞組有部分短斷路故障。 (6)電橋法。當(dāng)電機(jī)某一相電阻比其他兩相電阻大時(shí),說明該相繞組有部分?jǐn)嗦饭收希?(7)電流平衡法。對(duì)于“Y”型接法的,可將三相繞組并聯(lián)后,通入低電壓大電流的交流電

28、,如果三相繞組中的電流相差大于10%時(shí),電流小的一端為斷路；對(duì)于“”型接法的,先將定子繞組的一個(gè)接點(diǎn)拆開,再逐相通入低壓大電流,其中電流小的一相為斷路。 (8)斷籠偵察器檢查法。檢查時(shí),如果轉(zhuǎn)子斷籠,則毫伏表的讀數(shù)應(yīng)減小。 4、繞組接錯(cuò)繞組接錯(cuò)造成不完整的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),致使啟動(dòng)困難、三相電流不平衡、噪聲大等癥狀,嚴(yán)重時(shí)若不及時(shí)處理會(huì)燒壞繞組。主要有下列幾種情況:某極相中一只或幾只線圈嵌反或頭尾接錯(cuò)；極(相)組接反；某相繞組接反； 多路并聯(lián)繞組支路接錯(cuò)；“”、“Y”接法錯(cuò)誤。 故障現(xiàn)象電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)、空載電流過大或不平衡過大,溫升太快或有劇烈振動(dòng)并有很大的噪聲、燒斷保險(xiǎn)絲等現(xiàn)象。 產(chǎn)生原因誤將“”型

29、接成“Y”型；維修保養(yǎng)時(shí)三相繞組有一相首尾接反；減壓?jiǎn)?dòng)是抽頭位置選擇不合適或內(nèi)部接線錯(cuò)誤；新電機(jī)在下線時(shí),繞組連接錯(cuò)誤；舊電機(jī)出頭判斷不對(duì)。 檢修方法(1)滾珠法。 如滾珠沿定子內(nèi)圓周表面旋轉(zhuǎn)滾動(dòng),說明正確,否則繞組有接錯(cuò)現(xiàn)象。 (2)指南針法。如果繞組沒有接錯(cuò),則在一相繞組中,指南針經(jīng)過相鄰的極(相)組時(shí),所指的極性應(yīng)相反,在三相繞組中相鄰的不同相的極(相)組也相反；如極性方向不變時(shí),說明有一極(相)組反接；若指向不定,則相組內(nèi)有反接的線圈。 (3)萬用表電壓法。按接線圖,如果兩次測(cè)量電壓表均無指示,或一次有讀數(shù)、一次沒有讀數(shù),說明繞組有接反處。 (4)常見的還有干電池法、毫安表剩磁法、電

30、動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向法等。 處理方法(1)一個(gè)線圈或線圈組接反,則空載電流有較大的不平衡,應(yīng)進(jìn)廠返修。 (2)引出線錯(cuò)誤的應(yīng)正確判斷首尾后重新連接。 (3)減壓?jiǎn)?dòng)接錯(cuò)的應(yīng)對(duì)照接線圖或原理圖,認(rèn)真校對(duì)重新接線。 (4)新電機(jī)下線或重接新繞組后接線錯(cuò)誤的,應(yīng)送廠返修。 (5)定子繞組一相接反時(shí),接反的一相電流特別大,可根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)查找故障并進(jìn)行維修。 (6)把“Y”型接成“”型或匝數(shù)不夠,則空載電流大,應(yīng)及時(shí)更正。第5章 PLC在三相異步電機(jī)控制調(diào)試方案目的：通過調(diào)試，使三相異步電機(jī)的各項(xiàng)功能滿足設(shè)計(jì)要求。 范圍：PLC的寫入與運(yùn)行 1、方法： （1）硬件調(diào)試: 接通電源，檢查可編程序控制器能否正常工作，接

31、頭是否接觸良好。（2）軟件調(diào)試: 按要求輸入梯形圖，檢查后編譯通過，在線工作后把程序?qū)懭肟删幊绦蚩刂破鞯某绦虼鎯?chǔ)區(qū)。（3）運(yùn)行調(diào)試 : 在硬件調(diào)試和軟件調(diào)試正確的基礎(chǔ)上，使PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，觀察運(yùn)行情況，看是否能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)、快速、中速、慢速、單步、定步控制。根據(jù)以上調(diào)試情況，此電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合控制要求。通過調(diào)試找出問題的所在，相應(yīng)的修改程序。在編程過程中難免會(huì)有不足之處，因此通過調(diào)試，再修改程序可以更好實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。2、步驟： （1） 接通電源，檢查可編程序控制器能否正常工作，接頭是否接觸良好。 （2）按要求輸入梯形圖，檢查后編譯通過，在線工作后吧程序?qū)懭肟删幊绦蚩刂破鞯某绦虼鎯?chǔ)區(qū)。

32、 （3） 在硬件調(diào)試和軟件調(diào)試正確的基礎(chǔ)上，使PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，觀察運(yùn)行情況，看是否能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)、Y啟動(dòng)、時(shí)間控制。結(jié)束語經(jīng)過老師耐心細(xì)致的指導(dǎo)，經(jīng)過近一個(gè)月的努力，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題PLC在三相異步電動(dòng)機(jī)控制中的應(yīng)用告一段落。隨著PLC成本的降低和應(yīng)用日益廣泛，三相異步電動(dòng)機(jī)的常規(guī)控制應(yīng)用PLC技術(shù)越來越成為現(xiàn)實(shí)。三相異步電動(dòng)機(jī)根據(jù)工作要求不同，主要進(jìn)行降壓?jiǎn)?dòng)、正反轉(zhuǎn)、自動(dòng)循環(huán)、制動(dòng)、變速等不同控制，該設(shè)計(jì)要求把對(duì)電動(dòng)機(jī)的上述控制采用PLC控制來實(shí)現(xiàn)，使系統(tǒng)的性能更完善，PLC是用來取代傳統(tǒng)的繼電器控制的，與之相比，PLC在性能上比繼電器控制邏輯優(yōu)異，特別是可靠性高、設(shè)計(jì)施工周期短、調(diào)試修改方便、而且體積小、功耗低、使用維護(hù)方便。通過本課題，一方面我在查閱資料的基礎(chǔ)上，了解PLC控制的一些基本技術(shù)，掌握其控制系統(tǒng)的分析方法與實(shí)現(xiàn)方法,能對(duì)