按照三相异步电动机控制原理图(图1)接线或用控制模板代替。图中的QS为电源刀开关,当KM1、KM3主触点闭合时,电动机星形连接;当KM1、KM2主触点闭合时,电动机三角形连接。
设计一个三相异步电动机星-三角***启动控制程序,要求合上电源刀开关,按下启动按钮SB2后,电机以星形连接启动,开始转动5S后,KM3断电,星形启动结束。
若项目描述改为:设计一个三相异步电动机星-三角***启动控制程序,要求合上电源刀开关,按下启动按钮SB2后,电机以星形连接启动,开始转动5S后,KM3断电,星形启动结束。为了有效防止电弧短路,要***300ms后,KM2接触器线圈得电,电动机按照三角形连接转动。不考虑过载保护。
(1)输入点和输出点分配
见表。

按照图1完成PLC的接线。图中输入端的24V电源可以利用PLC提供的直流电源,也可以根据功率单独提供电源。若实验用PLC的输入端为继电器输入,也可以用220V交流电源。
图1中,电路主接触器KM和三角形全压运行接触器的动合辅助触点作为输入信号接于PLC的输入端,便于程序中对这两个接触器的实际动作进行监视,通过程序以保证电机实际运行的安全。PLC输出端保留星形和三角形接触器线圈的硬互锁环节,程序中也要另设软互锁。
(3)程序设计
图2为电机星-三角***启动控制的梯形图。在接线图1中将主接触器KM1和三角形连接的接触器KM2辅助触点连接到PLC的输入端X2、X3,将启动按钮的动合触点X1与X3的动断触点串联,作为电机开始启动的条件,其目的是为防止电机出现三角形直接全压启动。因为,若当接触器KM2发生故障时,如主触点烧死或衔铁卡死打不开时,PLC的输入端的KM2动合触点闭合,也就使输入继电器X3处于导通状态,其动断触点断开状态,这时即使按下启动按钮SB2(X1闭合),输出Y0也不会导通,作为负载的KM1就无法通电动作。
在正常情况下,按下启动按钮后,Y0导通,KM1主触点动作,这时如KM1无故障,则其动合触点闭合,X2的动合触点闭合,与Y0的动合触点串联,对Y0形成自锁。同时,定时器T0开始计时,计时5s。
Y0导通,其动合触点闭合,程序第2行中,后面的两个动断触点处于闭合状态,从而使Y2导通,接触器KM3主触点闭合,电机星形启动。当T0计时5s后,使Y2断开,即星形启动结束。该行中的Y1动断触点起互锁作用,保证若已进入三角形全压启动时,接触器KM3呈断开状态。
T0定时到的同时,也就是星形启动结束后,防止电弧短路,需要***接通KM2,因此,程序第3行的定时器T1起***0.3s的作用。
T1导通后,程序第4行使Y1导通,KM2主触点动作,电机呈三角形全压启动。这里的Y2动断触点也起到软互锁作用。由于Y1导通使T0失电,T1也因T0而失电,因此,程序中用Y2的动断触点对Y1自锁。
按下停止按钮,Y0失电,从而使Y1或Y2失电,也就是在任何时候,只要按停止按钮,电机都将停转。
(4)运行并调试程序
a.将梯形图程序输入到计算机。
b.***程序到PLC,并对程序进行调试运行。观察电机在程序控制下能否实现自动星-三角***启动。
1.铁芯的选择
根据自己需要的功率选择合适的铁芯是绕制变压器的***步。如果铁芯(硅钢片)选用过大,将导致变压器体积增大,成本升高,但铁芯过小,会增大变压器的损耗,同时带负载能力变差。
为了确定铁芯尺寸,首先要算出变压器次级的实际消耗功率,它等于变压器次级各绕组电压、负载电流的乘积之和。如果是全波整流变压器,应以变压器次级电压的1/2计算。次级绕组消耗功率加入变压器本身损耗功率,即为变压器初级视在功率。一般次级绕组功率在10w以下的变压器,其本身损耗可达次级实际消耗功率的30~50%,其效率仅为50~70%。次级绕组功率在30W以下损耗约20~30%,50W以下损耗约15~20%,100w以下损耗约10~15%,100W以上损耗约10%以下,上述损耗参数是关于普通插片式变压器的。如果按照R型变压器、c型变压器、环形变压器的顺序,损耗参数依次减小。
根据上述计算的变压器初级总功率可以选定铁芯。铁芯面积S=a×b(cm2).如附图所示。变压器视在功率与s的关系用下述经验公式选用:s=K√P1
P1为变压器初级总视在功率,单位为:VA(伏安),s为应选铁芯截面积,K为一系数,随变压器Pl大小不同选用不同的值。同时考虑到硅钢片之间的绝缘漆、空隙的影响,K与P1关系为:
P1K值
10VA以下2~2.2
50VA以下2~1.5
lOOVA以下1.5~1.4
2.每伏匝数计算
选定铁芯s以后。再确定每伏匝数,以使绕制的变压器有台理的激磁电流。常用的经验公式为:N=(40~55)/S,N为每伏匝数。
根据不同质量的硅钢片选取系数40~55。比较***的高硅钢,用眼观察表面有鳞片结晶.且极脆,只弯折1~2次即断裂,断处参差不齐,系数取为40。若硅钢片表面光洁,弯折4~5次仍不易断,断面为整齐直线,系数取50以上。
求出每伏匝数后乘以220V即为初级匝数,乘以次级要求电压数即为次级各绕组匝数。因为导线有电阻,电流流过时会有电压降,求出的次级匝数应增加5~lO%(根据负载电流选择,电流大者可增加较大比例)。
3.导线直径的选择
根据各绕组负载电流的大小,选择不同直径的漆包线。可用下列经验公式求出:
d=O.8√I,
单位:l--A.d(导线直径)--mm。
4.绕制方法及注意事项
由于现在的漆包线绝缘强度大幅度提高,因此对50W以下的小功率变压器大多采用阻燃塑料骨架叠绕法,但必须选用高强度漆包线,且绕制时仍应逐圈排线,严禁大幅度斜跨,以免增大导线间电位差。
对50W以上的变压器,由于每伏匝数减少,导线间电压差较高,***好采取每层垫绝缘纸(O.05mm厚的电缆纸、牛皮纸)的方法,在绕制中应***避免上层导线滑入下层。各绕组间绝缘应视绕组电压决定。初次级之间应垫4层以上0.1mm的电缆纸,忌用不干胶胶带。上述叠绕法的小功率变压器,如果次级有两组以上绕组,每组之间也应用两层电缆纸绝缘。如果变压器是用在音响或视听器材中.在多层绕制法中初次级之间应垫入静电屏蔽层。
绕好后.插硅钢片也需注意、必须插紧,以避免产生电磁噪音。无论双E形还是EI形,其端口要紧密接触.宜交叉插,不能有空隙。***后的4~5片可从中间插入,以免损坏线包。然后进行烘干、浸漆。对50W以下的变压器可采取内热法烘干。方法是:将变压器所有次级绕组短路,与60~100W/220V灯泡串联接入市电,使其自动升温。灯泡越大温度越高,但在密闭状态下,使其温度在80度以下较安全。