三相异步电动机Y-△降压起动的控制设计

《电气控制与PLC应用》课程设计说明书

设计题目：三相异步电动机Y-△换接起动控制设计 专业及班级：XXX

指导教师：XXX

学生姓名：XXX 学 号：XXXX 设计时间：XXXXXXXX

目 录

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一、设计题目 ......................................................................................................................................... 1 二、控制要求 ......................................................................................................................................... 1 三、设计内容 ......................................................................................................................................... 1

1、设计原理 ........................................................................................................................................ 1 2、I/O配置接线图....................................................................................................................... 3 3、工作过程 ........................................................................................................................................ 3 4、程序设计梯形图 ...................................................................................................................... 4 5、程序设计指令图 ...................................................................................................................... 5 6、元件介绍 ........................................................................................................................................ 5

总结 ..................................................................................................................................................................... 9 参考文献 ..................................................................................................................................................... 10

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一、设计题目

利用三菱可编程控制器实现三相异步电动机Y-△降压起动的控制设计。

二、控制要求

接触器1KM~3KM的作用分别是控制电源、Y形起动、△运行。

①按下起动按钮SB2后，电动机M先作Y起动，10s钟后自动转换为△运行。 ②若任何情况下外部按下停止按钮SB1或热继电器FR动作时，都会导致电动机停止。

三、设计内容

1、设计原理

容量较大的电动机。通常采用降压启动方式。降压启动的方式很多，有星三角启动，自耦降压启动，串联电抗器降压启动，延边三角形启动等。

本文介绍电动机的星三角(Y一△)启动方式。所谓Y一△启动，是指启动时电动机绕组接成星形，启动结束进入运行状态后，电动机绕组接成三角形。 在启动时。电机定子绕组因是星形接法，所以每相绕组所受的电压降低到运行电压的57.7％，启动电流为直接启动时的1／3，启动转矩也同时减小到直接启动的1／3。所以这种启动方式只能工作在空载或轻载启动的场合。

电动机Y－△启动的电路图，U1－U2、V2－V2、Wl－W2是电动机M的三相绕组。如果将U2、V2和W2在接线盒内短接则电动机被接成星形；如果将U1

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和W2、V1和U2、W1和V2分别短接，则电动机被接成三角形。实现电动机的Y－△启动控制电路见图1。

图1

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2、I/O配置接线图

图2 I/O配置接线图

表1 I/O配置

表2 硬件配置表

3、工作过程

按下启动按钮SB1，接触器KM3线圈得电，KM3的主触点闭合，KM3辅助触

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点（常开）闭合，接触器KM1和时间继电器的线圈得电，KM1主触点闭合，将电动机的三相绕组接成星形，电动机进入星形启动状态；KM1的辅助触点KM1－1闭合，使电路维持在启动状态。待电动机转速达到一定程度时，时间继电器KT延时时间到。其延时触点(常闭)断开，接触器KM3线圈失电．主触点断开，辅助触点(常开)KM3－1闭台。接触器KM2得电工作．电动机进入三角运行状态。 按下停止按钮SB2，或电动机出现异常过电流使热继电器FR动作时，电动机均会停止运行。

热继电器的调整．应根据负载轻重和运行电流的大小，在热态(热继电器接入电路，并经过启动电流的预热)实地进行。观察电流表的读数．按照读数的1.2倍整定其电流调整钮。电动机出现1.2倍的异常电流时．热继电器会在20分钟内动作。如果电动机运行电流是随负载不断变化的，则整定值可按较大电流值计算选取．但最大不能超过电动机额定电流的1.2倍。

4、程序设计梯形图

如下图2 电动机星—角降压启动PLC控制梯形图

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图2 电动机星—角降压启动PLC控制梯形图

5、程序设计指令图

如下图3 电动机星—角降压启动PLC控制指令图

6、元件介绍 (1) 熔断器

熔断器是一种过电流保护电器。熔断器主要由熔体和熔管两个部分及外加填料等组成。使用时，将熔断器串联于被保护电路中，当被保护电路的电流超过规定值，并经过一定时间后，由熔体自身产生的热量熔断熔体，使电路断开，起到保护的作用。 ①熔断器的特点

熔体额定电流不等于熔断器额定电流，熔体额定电流按被保护设备的负荷电流选择，熔断器额定电流应大于熔体额定电流，与主电器配合确定

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图3 电动机星—角降压启动PLC控制指令图

②熔断器应用

由于各种电气设备都具有一定的过载能力，允许在一定条件下较长时间运行；而当负载超过允许值时，就要求保护熔体在一定时间内熔断。还有一些设备起动电流很大，但起动时间很短，所以要求这些设备的保护特性要适应设备运行的需要，要求熔断器在电机起动时不熔断，在短路电流作用下和超过允许过负荷电流时，能可靠熔断，起到保护作用。熔体额定电流选择偏大，负载在短路或长期过负荷时不能及时熔断；选择过小，可能在正常负载电流作用下就会熔断，影响正常运行，为保证设备正常运行，必须根据负载性质合理地选择熔体额定电流。

(2) 接触器

接触器按被控电流的种类可分为交流接触器和直流接触器。 ①交流接触器

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交流接触器是广泛用作电力的开断和控制电路。它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。 交流接触器的接点，由银钨合金制成，具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。 ②直流接触器

直流接触器的结构和工作原理基本上与交流接触器相同。在结构上也是由电磁机构、触点系统和灭弧装置等部分组成。由于直流电弧比交流电弧难以熄灭，直流接触器常采用磁吹式灭弧装置灭弧。

(3)时间继电器

时间继电器是一种利用电磁原理或机械原理实现延时控制的控制电器。它的种类很多，有空气阻尼型、电动型和电子型和其他型等。 ①时间继电器原理

在交流电路中常采用空气阻尼型时间继电器 ,它是利用空气通过小孔节流的原理来获得延时动作的。它由电磁系统、延时机构和触点三部分组成。 凡是继电器感测元件得到动作信号后，其执行元件（触头）要延迟一段时间才动作的继电器称为时间继电器。 ②工作原理

时间继电器可分为通电延时型和断电延时型两种类型。

当线圈通电时，衔铁及托板被铁心吸引而瞬时下移，使瞬时动作触点接通或断开。但是活塞杆和杠杆不能同时跟着衔铁一起下落，因为活塞杆的上端连着气室中的橡皮膜，当活塞杆在释放弹簧的作用下开始向下运动时，橡皮膜随之向下凹, 上面空气室的空气变得稀薄而使活塞杆受到阻尼作用而缓慢下降。经过一定时间，活塞杆下降到一定位置，便通过杠杆推动延时触点动作，使动断触点断开，

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动合触点闭合。从线圈通电到延时触点完成动作，这段时间就是继电器的延时时间。延时时间的长短可以用螺钉调节空气室进气孔的大小来改变。

吸引线圈断电后，继电器依靠恢复弹簧的作用而复原。空气经出气孔被迅速排出。

③使用环境

时间继电器作为自动控制器件应用较广泛，尤其是在涉及低压电器控制网络中有较多电器设备环境中使用时电磁干扰问题更趋于严重。组成时间继电器的内部元器件的损坏这时已不是引起时间继电器故障（失效）的主要原因，而在于应用场合中的各种干扰通过电磁耦合、电容耦合直接进入时间继电器，干扰其正常的延时控制。时间继电器在此干扰环境下能否正常工作往往会影响到整个自动控制系统的正常逻辑功能，甚至还可能造成大的质量事故和经济损失。所以时间继电器在各种恶劣环境都应有较高的可靠性和抗干扰能力，也就是说时间继电器必须有良好的电磁兼容性能，只有这样才能完善其产品质量，提高自身的市场竞争能力。

时间继电器作为自动控制器件应用较广泛，尤其是在涉及低压电器控制网络中有较多电器设备环境中使用时电磁干扰问题更趋于严重。组成时间继电器的内部元器件的损坏这时已不是引起时间继电器故障（失效）的主要原因，而在于应用场合中的各种干扰通过电磁耦合、电容耦合直接进入时间继电器，干扰其正常的延时控制。时间继电器在此干扰环境下能否正常工作往往会影响到整个自动控制系统的正常逻辑功能，甚至还可能造成大的质量事故和经济损失。所以时间继电器在各种恶劣环境都应有较高的可靠性和抗干扰能力，也就是说时间继电器必须有良好的电磁兼容性能，只有这样才能完善其产品质量，提高自身的市场竞争能力。

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总结

两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，和同学们相互探讨，相互学习。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。

这次的课程设计虽然时间紧任务重，但是让我学到了不少知识。从开始不知如何动手去做，一次次翻书，找到了 一点点门路，画起了草图。在紧迫的时间内，放弃其他事情，坚持了下来，在要求的时间内，经过反复修改终于设计了出来。另外，经过这次课程设计，我学会了团结同学，我感受到了团体力量的强大，这次设计的成功，使我深切的感受到了学习和实践的乐趣，对我以后的学习产生了积极的推动作用。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。

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参考文献

【1】廖常初主编. 《PLC编程及应用》. 北京：机械出版社，2002 【2】李仁主编. 《电气控制》. 北京： 机械工业出版社，1990 【3】马小军主编. 《建筑电气控制技术》. 北京：机械工业出版社，2003

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