电动机节能转换控制器及控制方法技术

本发明专利技术电动机节能转换控制器涉及一种电动机控制领域，该控制器为继电器－接触器结构，控制面板上按钮通过转换板与中间继电器线圈相连，继电器触电向外扩展接触器，再由接触器控制电动机运行，由三个接触器实现整个工作流程的星形－三角形转换，三个接触器分别为ＫＭ１、ＫＭ２和ＫＭ３，每个接触器各带有两付辅助触点。ＫＭ１和ＫＭ２三相触点对应相短接形成星形连接，ＫＭ１和ＫＭ３各相触点首尾相接形成三角形连接，工作时，按下启动按钮ＰＳＢ２，然后ＰＬＣ控制器根据采集信号进行自动控制，实现电动机的三角形－星形自动转换连接。优点：利用ＰＬＣ自动控制器实现异步电动机在运行过程中进行星形－三角形的自动相互转换，节省大量能源，控制器成本低廉，安装使用方便。

【技术实现步骤摘要】
枝术领域本专利技术涉及一种电动机控制领域，适合于电动机节能转换控制装置使用。
技术介绍
电能是现代大量应用的一种能量形式，这种能量形式有许多优点，如生产和变换经济， 传输和分配容易，使用和控制方便等，人类自从使用了电能，从繁重的体力劳动中得到了解 放，劳动生产率大大提高，并能完成手工劳动所不易或不能完成的生产任务，因此电能己成 为国民经济各部门中动力的主要来源。电能的生产、变换、传输、分配、使用和控制，都必须利用电机作为能量转换或信号变 换的机电装置，在电力工业中，发电机和变压器是电站和变电所的主要设备，在工业企业中， 大量应用电动机作为原动机去拖动各种生产机械，电机在拖动系统中是一种综合性的装置或 元件。电机是随着生产发展而产生和发展的，而电机的发展发过来又促进社会生产力的不断提 高，在由电气化时代进入原子能、计算机及自动化时代的今天，不仅对电机诸如性能良好、 运行可靠、单位容量的重量轻、体积小等方面提出了越来越多的要求，而且随着自动控制系 统和计算装置的发展，在旋转电机的理论基础上，发展出多种高精度、快响应的控制电机， 成为电机学科的一个独立分支，与此同时，电力电子学等学科的渗透使电机这一较为成熟的 学科得到新的发展。近年来，就拖动系统中的主要设备——电动机而言，已生产了不少大型的直流电动机、 异步电动机和同步电动机；在中小型电机和控制电机方面，亦逐渐向自行设计以实现特殊用 途的多样化方向发展，由于生产上的需要，最近几年来，对电机的新原理、新结构、新工艺、 新材料、新的运行方式和调试方法，进行许多研究和试验工作，取得了不少成就。当代大中型工业企业实际生产中，普遍使用三相异步电动机作为原动机带动生产，存在 的问题是对于经常启动的电动机，过大的启动电流将造成电动机发热，影响电动机寿命； 同时电动机绕组在电动力的作用下，会发生变形，可能造成短路而烧坏电动机，过大的启动 电流还会使线路压降增大，造成电网电压显著下降而影响接在同一电网的其它用电设备工作， 有时甚至使它们停下来或无法带负载启动，因此一般规定，异步电动机功率低于7.5kW时允 许直接启动，大功率电动机必须采用减压启动的方法，通过减压，把启动电流限制到允许的 数值。
技术实现思路
为解决以上电动机浪费能源的不足，本专利技术的目的提供一种电动机节能转换控制器及控制 方法，利用PLC可编程控制器，全部采用自动控制，实现电动机连接为星形-三角形的自动转 换，以达到节约能源，成本低廉、安装方便、操作简单的目的。本专利技术的技术方案是这样实现的本专利技术电动机节能转换控制器包括有信号采集电路、PLC可编程控制器、中间继电器及交流接触器控制电路,信号采集电路包括有信号采集电流互感器、滤波电路的低通滤波器、运算放大电路、A/D转换及信号处理模块(如图1， 2所示)，其电路联接前面为信号采集，由供电电路上的电流互感器其输出联接到低通滤波电路的输入端，低通滤波电路的输出端联接运算放大器的输入端，运算放大器的模拟输出端联接A/D 转换器及信号处理模块的输入端，其输出联接到PLC可编程控制器输入端，PLC可编程控制 器输出联接到中间继电器，中间继电器同时与手动控制面板联接，中间继电器经交流接触器 直接联接到三相异步电动机M(如图1所示)；中间继电器控制电路前面为交流220V，经直流 电源24V直接并联三组继电器KA1、 KA2、 KA3供电线圏，线圈一组输入端分别为手动开关SB1、 SB2、 SB3;另一组分别为自动控制端QO. 1、 Q0.2、 QO. 3;与交流电源直接并接的为三组交流 接触器KM1、 KM2、隨3供电线圈，每个交流接触器线圈上串接一个上述继电器的对应工作接点 和热过载继电器FR1、 FR2、 FR3 (如图3所示)；交流接触器与电动机M联接是三相交流电源A、 B、 C分别经交流接触器KM1、 KM2、 KM3工作接点与电动机M电源输人端连接，供电路A、B、 C上分别串接有断路器QF1、 QF2和热过载继电器FR1 (如图4所示)。本专利技术控制器控制电动机的星形-三角形转换实际是其接入电源连接方式的转换，三个接 触器实现整个工作流程的星形-三角形转换(如图3， 4所示)，三个接触器分别为KM1 、 KM2 和《M3，每个接触器各带有三相触点，KM1和皿2三相触点对应相短接形成星形连接， 〖Ml和ii:M3各相触点首尾相接形成三角形连接，按下启动按钮SB1、 SB2，《M1与KM2线 圈首先得电，其触点闭合，此时尺M3成开路状态，电动机在星形连接方式下启动，电流互感 器检测电动机工作电流变化发送给PLC控制器，经过一个延迟时间t后，PLC经运算判定该 电流达到预设的转换值，该转换值一般为电动机额定电流的60%,根据实际工作情况判定， 转换值在PLC程序模块中设置，应满足电动机能够在星形连接方式下带轻载运行，则PLC控 制器自动控制KA2线圈断电，KA3线圈得电，，尺M2触点自动断开，KM3导通，此时《M1与 《M3连接成三角形连接，完成电动机启动，电动机此时可带重载正常工作；平稳运行时，《M1与尺M3导通，线路连接为三角形，电流互感器g检测电流发送给PLC, 当电流达到转换值，《M3触点自动断开，《M2触点闭合与《M1再次形成星形连接，转换过程结束，电动机处于节能工作状态。本专利技术节能转换过程完全由PLC控制器自动控制进行，控制方法由下列步骤组成1. 开始人工按下启动按钮，电动机运行，线路中电流逐渐增大；2. 电流互感器采集电流信号经过滤波、放大、A/D转换送入PLC控制单元；3. 根据检测值进行判断，是否达到转换值，该转换值一般为电动机额定电流的60%，根 据实际工作情况判定，转换值在PLC程序模块中设置，应满足电动机能够在星形连接方式下 带轻载运行，且转换过程平稳，电动机无较大振动的条件如达到，经延迟时间t,转换为星形 省电连接；4. 互感器检测此时电流再次送入PLC控制器；5. 重复上面3进行判断,达到转换值，经延迟时间t,转换为三角形重载连接；6. 循环上一周期。(如图5所示)PLC按编写好的程序检测该信号并发送返回值，该返回值存入内置存储器AIW0，并将其 与VW100单元中的预设值进行比较，当该值达到预设值时，PLC将发出信号控制接触器,连接 方式由三角形转换为星形，电动机自动转换为节能状态下工作。本专利技术改变了三相异步电动机空载或轻载工作状态时的线路连接方式，即由传统的三角 形接法转换为星形接法，这种接法的转换大幅降低了电动机的功率，从而达到节能省电的效 果，由于工作电流的大幅降低，电动机带负载能力势必要下降，且其定子绕组、转子绕组的 电、磁势、电磁转矩以及功率因数也受到影响。三相异步电动机的星形-三角形转换是指电机内部供电电源接法的转换，电动机电源是对称的三相电源，由3个等幅值、同频率、初相依次相差12(T的正弦电压源组成，其连接方式为星形(Y)或三角形(A)，(如图7， 8所示)；3个电源依次称为A相、B相和C相，它们的电压为 =V^" COS—) wfl = V^tZ cos" -120°) wc = V^/ cos(纽+ 120°)式中以A相电压t^作为参考正弦量。它们对应的相量形式为<formula>formula see ori本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机节能转换控制器，其特征在于该控制器包括有信号采集电路、ＰＬＣ可编程控制器、中间继电器及交流接触器控制电路，信号采集电路包括有信号采集电流互感器、滤波电路的低通滤波器、运算放大电路、Ａ／Ｄ转换及信号处理模块，其电路联接：前面为信号采集，由供电电路上的电流互感器其输出联接到低通滤波电路的输入端，低通滤波电路的输出端联接运算放大器的输入端，运算放大器的模拟输出端联接Ａ／Ｄ转换器及信号处理模块的输入端，其输出联接到ＰＬＣ可编程控制器输入端，ＰＬＣ可编程控制器输出联接到中间继电器，中间继电器同时与手动控制面板联接，中间继电器经交流接触器直接联接到三相异步电动机Ｍ；中间继电器控制电路前面为交流２２０Ｖ，经直流电源２４Ｖ直接并联三组继电器ＫＡ１、ＫＡ２、ＫＡ３供电线圈，线圈一组输入端分别为手动开关ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３；另一组分别为自动控制端Ｑ０．１、Ｑ０．２、Ｑ０．３；与交流电源直接并接的为三组交流接触器ＫＭ１、ＫＭ２、ＫＭ３供电线圈，每个交流接触器线圈上串接一个上述继电器的对应工作接点和热过载继电器ＦＲ１、ＦＲ２、ＦＲ３；交流接触器与电动机Ｍ联接是三相交流电源Ａ、Ｂ、Ｃ分别经交流接触器ＫＭ１、ＫＭ２、ＫＭ３工作接点与电动机Ｍ电源输人端连接，供电路Ａ、Ｂ、Ｃ上分别串接有断路器ＱＦ１、ＱＦ２和热过载继电器ＦＲ１。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许世伟，
申请(专利权)人：沈阳天成自动化工程有限公司，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]