基于PLC的电机反时限过流保护方案,基于PLC的电机反时限过流保护方案.doc

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1、基于PLC的电机反时限过流保护方案,基于PLC的电机反时限过流保护方案　　山西电子技术xx年第3期应用实践1674—4578　　(xx)03—005402基于PLC的电机反时限过流保护方案牛晋山(山西晋城第八中学校，山西晋城048000)摘要为解决电机使用过程中发热和烧坏的问题，需要对电机电流进行检测，以实现对电机限流保护。　　结合工业企业生产的实际情况，在电机过流保护数学模型的基础上，提出了适用于PLC的电机反时限过流保护方案，给出了方案的软硬件设计。　　本方案的电机保护性能，已经在实际生产中得到验证。　　关键词PLC；反时限；过流保护TM307A在工业

2、企业生产中会用到大容量的电机，由于这些电机的长时间连续工作，并且长期受企业生产环境中粉尘、电流变化等影响，电机很容易发热。　　如果电机不超过限定发热量，则可以安全运行，如果发热量超过限定值，且长时间持续运转，电机温度就会逐渐升高，导致电机性能降低，甚至会烧坏电机，因此对电机进行热保护就显得非常重要。　　电机发热的原因通常是电流超过额定值引起的，启动时的瞬间电流过高是允许的，但持续的过流必须在限定时间内降下来，否则就需要启动断电电路来保护电机。　　也就是说电机热保护的实质是判定电机的过流性质。　　1电机反时限过流保护器的发展趋势反时限过流保护可以理解为保护动

3、作时间随电机电流变化而变化。　　其关键点有两个一是电机电流超过额定电流规定时间保护将被启动；二是电机电流越大保护动作时间越短。　　各国专家都在研究这种保护方式，最早采用常规双金属片热继电器，上世纪　　七、八十年代采用模拟电路设计的反时限过流保护电路，九十年代后采用功能强大的智能化仪器，现代企业是以PLC为核心的电机保护系统。　　常规双金属片热继电器的缺点是不可靠、不稳定，模拟电路设计的反时限过流保护电路是利用电容恒流充电设计的过流保护器，缺点是电路设计繁杂、通用性较差、电子器件多，以单片机为核心的电机保护器采样精度有了质的飞跃，PLC为核心的电机保护系统采

4、样精度更进一步。　　2建立电机反时限过流保护的数学模型电机正常运行时电机发热量和电机散热量相等可达到热平衡，电机连续运行不会烧坏，保护电路不启动。　　设该电机额定电流值，在时间段t内的额定电流发热量为J电机过载时，积累多余热量(损坏电机的过载热量临界值)。　　设n为额定电流值的倍数，j为实际测量负荷电流值，有，n，P，在时间段t内积累多余热量为，2(nle)Rt—m。　　如不考虑散热，该临界值应为一常量Q，于是有2—在电机过载运行时，电流的大小不是恒定的，而是不同为。　　一17Rt，或为胁=Q．　　(1)时刻实际电流的大小可能不同，过载电流的热效应随时间累

5、积，过载热量对时间积分。　　因此式　　(1)可以表示为fnleRdt—IfI~RdtQ．　　(2)由　　(2)可得(n一1)dt，由于电机R是固定Jn，一，f的，则可看作常量c，即C=I(n一1)dt．　　(3)当n为确定值时有志　　(4)式　　(4)中C为反时限过载常数，为反时限过载保护动作时间，n为实际电流与额定电流的比值。　　结论，t是一条2次幂倒数函数曲线。　　式　　(3)中I(一1)dt为过载电流的热效应随时间的累积，当f(n一1)dt>C时，PLC发出控制命令，启动反时限过流保护装置。　　式　　(3)只适用于1．05≤n≤7时的热效应变化情况。

6、　　实际使用中还有两种种情况，一是当07时瞬间电流很大，视为电机短路，保护动作立即启动。　　反时限过流保护曲线图如图1所示。　　xx—04—25作者简介牛晋山(1966．)，男，山西晋城人，中学一级教师，主要从事物理教学。　　图1反时限过流保护曲线图4一一／．口0／．广，0L-1验A●_{路短第3期牛晋山基于PLC的电机反时限过流保护方案55计算机只能处理离散数据，而式　　(3)积分形式是连续曲线，因此，将式　　(3)进行离散化处理得一lC=(n一1)At．　　(5)式中启动前热量累加求和的次数为Ⅳ。　　采样时间间隔，取循环中断OB38的时长100ms。　

7、　因At很小，假设采样电流基本不变。　　当累积热量小于C时，清除过载闭锁，电机重新启动。　　程序实现根据行业标准，考虑热量积累快慢不同，散热速度不同，结合实际及现场的通风散热，经反复计算和测试，调整数学模型中参数C，最终为提高电机的反时限过流保护精度，确定采用为N—lC$OL=(n。　　一1)At(OL为调整表达式)．3电机反时限过流保护方案的设计框图本方案的主控制器选PLC，原因是其具有易扩展、故障率低、稳定性高、可靠性强等优点。　　电机保护系统包括硬件和软件两部分。　　硬件主要包括主控计算机、模数转换模块、控制接触器和模拟信号提取等部分。　　主控计算机

8、由主控制器PLC(西门子公司的可编程逻辑控制器PLC)、键盘、鼠标