plc在同步电动机励磁装置中应用

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1、PLC在同步电动机励磁装置中应用［摘要］介绍了以微型PLC为核心的同步电动机励磁装置总体方案，并对系统的硬件和软件结构进行了分析。样机的技术指标达到预期目的。［关键词］同步电动机励磁装置PLC软硬件设计1引言励磁系统是同步电动机中最核心、最主要的且成部分之一。长期以来同步电动机励磁装置技长性能不完善，导致同步机损坏，成为影响生产的安全、连续及稳定运行的制约环节。随着可编程控制器(PLC)技术的发展，以微型PLC为核心、功能更加完善的励磁控制系统的出现成为可能。该系统接线简单、控制功能丰富、可配置汉显的人机界面、价格适

2、中、适合于恶劣的工业环境。采用PLC技术，首先克服同步机所配老式晶闸管励磁装置(俗称可控硅励磁装置)技术性能不完善；充分发挥PLC的作用，使控制系统更为人性化。2同步机励磁装置的功能同步电动机的励磁装置主要有三个方面的作用，一是完成同步机的异步启动并牵人同步运行；二是在牵入同步以后励磁电流的调节控制；三是监控系统故障，确保同步机安全运行。2.1励磁装置在启动过程中的作用在异步启动的过程中，励磁装置保证启动回路具有良好的异步驱动特性，避免异步启动过程中所存在的脉振现象，满足带载起动及再整步要求。达到亚同步速时，准角度投

3、励，励磁绕组产生同步力矩，使电机尽早进入同步。2.2励磁装置在运行过程中的作用同步运行过程中的励磁电流控制模式分为：(1)恒励磁电流模式：适合于负载恒定工况，如通风机、水泵。实际选取功率因数为超前之间任意值。(2)恒无功功率模式：适用于电网负载不断变化，同步机向电网提供恒定的无功功率以补偿电网的功率因数，但同步机的功率因数是随着负载的变化而变化。2.3励磁装置的监控作用同步电机在正常运行过程中，不可避免地会受到各种各样的扰动，就会引起电机失步，造成生产中断和设备损坏的严重事故。励磁装置能检测，同步机的失步，识别后判断

4、是报警还是再整步运行，既保障设备的安全性，又保持运行连续性。同样，励磁装置在正常运行过程中，自身也会受到各种干扰，造成可控整流器缺相或失控、灭磁晶闸管误导通、熔断器故障、励磁电流超限等故障。当出现上述故障，励磁装置识别后报警或跳闸，以保证励磁装置的安全运行。3系统硬件设计为了满足同步机起动、运行和故障监控的要求，同时便于将机械设备的控制柜与励磁装置融为一体，减小体积、增强控制功能、提升原来系统的自动化水平。本励磁装置主控制器采用西门子微型可编程序控制器S7-200,并使用成熟的晶闸管的触发电路TC787。显示电路采用

5、西门子的TD200来完成，一是参数设置，如投励时刻、后备投励、强励时间；运行模式选择。二是工作状态显示，如实验投励、正常投励、后备投励；运行模式。三是故障显示，如失步、整步失败、晶阐管故障、灭磁晶闸管误导通、熔断器故障、励磁超限。全部采用汉字显示。2.1启动回路(1)起动时灭磁继电器接点CJll、CJ22闭合，见同步电机起动回路图2,使同步电机在异步驱动状态时，灭磁晶闸管7KGZ、8KGZ在较低的电压下便可开通，保证感应电流在正负半周是对称的。有效地消除了传统励磁屏在同步电机异步启动过程中转子回路感应电流正负半周不对

6、称现象，避免了异步启动过程中所存在的脉振现象，具有良好的异步驱动特性。(2)在启动结束后，灭磁继电器接点CJ11、CJ22断开，灭磁晶闹管7KGZ、8KGZ在较高的电压下便可开通。当电机在同步状态时，灭磁晶闸管在过电压情况下才开通，既起到保护器件的作用，又当电机正常同步运行时，保证附加电阻RF1、RF2被可靠切除，并防止灭磁晶闸管误导通，可使电机在遇到故障，被迫跳闸停机时，减少电机受损伤程度。(3)起动前，人为按下AN1、AN2可以实验灭磁回路。2.2投励控制同步电动机的投励过程控制是一个非常重要的问题，主要表现为对

7、投励时间和投励角度的选择上。理想的投励时间是指当电机异步启动到亚同步速时，即转速达到同步速的95%-98°%之间；准角度投励是指在转子感应电流的过零点，即从负半周到正半周的零点准确投励。满足两者条件时，励磁绕组产生同步力矩，使电机尽早进入同步。转子两端的电压经电阻R12、R11、二极管D7后，在稳压管Z7两端得到了近似的矩形波，经过光耦TP1送人PLC。经过计算和判断后，PLC输出点PLCDO控制光耦TP3，控制TC787的5脚，当其为低电位时，输出6路触发信号，完成投励，见图4。有两种投励方式：(1)按照"准角强励

8、整步"的原则设计，并具有强励磁整步的功能。所谓准角度投励，系指电机转速进入临界滑差，按准角度投励方式，这样电机进入同步时轻松、快速平滑无冲击。投励时刻的滑差大小，通过面板按键菜单操作任意设定。(2)后备投励若滑差投励不成，即达不到设定的滑差值，可按预定的后备投励时间和准角度方式投励。后备投励时间的大小，通过面板按键菜单操作任意设定。2.3励磁电