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1、 毕业论文（设计）PLC在三相异步电动机控制中的应用指导老师： 作 者: 班 级： 机电班 系（部）： 机电工程系 专 业： 机电一体化 时 间： 2012.04.08 江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）2摘 要PLC在三相异步电动机控制中的应用，与传统的继电器控制相比具有速度快，可靠性高，灵活性强，功能完善等优点。长期以来，PLC 始终处于自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用，它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。本文设计了 2个三相异步电动机的 PLC控制电路，分别是三相异步电动机的正反转控制和两台电动
2、机顺序起动联锁控制，与传统的继电器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点，可作为高校学生学习 PLC的控制技术的参考，也可作为工业电机的自动控制电路。关 键 词:PLC; 三相异步电动机;绕组; 江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）3目录摘要.I绪论.11 三相异步电动机基础.21.1 三相异步电动机的结构.21.2 三相异步电动机的工作原理.21.3 三相异步电动机的几个工作过程的分析.32 PLC基础.62.1 PLC的定义.62.2 PLC与继电器控制的区别.62.3 PLC的工作原理.62.4 PLC的应用分类.63 三相异步电动机的 PLC控制.83.1 三相异步电动机的
3、正反转控制.83.2 两台电动机顺序起动联锁控制.93.3三相异步电动机使用 PLC控制优点.10结论.12致谢.13参考文献.14 江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）4绪论三相异步电动机的应用几乎涵盖了工农业生产和人类生活的各个领域,在这些应用领域中,三相异步电动机常常运行在恶劣的环境下,导致产生过流,短路,断相,绝故,对缘老化等事故，应用于大型工业设备重要场合的高压电动机,大功率电动机来说,一旦发生故障所造成的损失无法估量。在生产过程中,科学研究和其它产业领域中,电气控制技术应用十分广泛,在机械设备的控制中,电气控制也比其它的控制方法使用的更为普遍。本系统的控制是采用 PLC的编程语言-
4、梯形语言,梯形语言是在可编程控制器中的应用最广的语言，因为它在继电器的基础上加进了许多功能，使用灵活的指令，使逻辑关系清晰直观，编程容易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路，可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，它是专为在恶劣工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术等操作的指令，并采用数字式，模拟式的输入和输出，控制各种的机械或生产过程。长期以来，PLC 始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化设备提供了非常可靠的控制应用，它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业，企业
5、对自动化的需要。进入 20世纪 80年代，由于计算机技术和微电子技术的迅猛发展，极大地推动了 PLC的发展，使得 PLC的功能日益增强，目前，在先进国家中，PLC 已成为工业控制的标准设备，应用面几乎覆盖了所有工业，企业。由于 PLC综合了计算机和自动化技术，所以它发展日新月异，大大超过其出现时的技术水平，它不但可以很容易的完成逻辑，顺序，定时，计数，数字运算，数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动化控制。特别是超大规模集成电路的迅速发展以及信息，网络时代的到来，扩展了 PLC的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广 江苏畜牧
6、兽医职业技术学院论文（设计）5泛的运用于众多行业。1.三相异步电动机基础1.1 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机由静止的定子和旋转的转子两个重要部分组成，定子和转子之间由气隙分开。图 1-1为三相异步电动机结构示意图。(a) 外形图； (b) 内部结构图图 1-1 三相异步电动机结构示意图 江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）61.1.1 定子定子由定子铁心、定子绕组、机座和端盖等组成。机座的主要作用是用来支撑电机各部件，因此应有足够的机械强度和刚度，通常用铸铁制成。为了减少涡流和磁滞损耗，定子铁心用 0.5 mm厚涂有绝缘漆的硅钢片叠成，铁心内圆周上有许多均匀分布的槽，槽内嵌放定子绕组
7、，如图 1-2所示。 图 1-2 三相异步电动机的定子1.1.2 转子转子由转子铁心、转子绕组、转轴和风扇等组成。转子铁心也用 0.5 mm厚硅钢片冲成转子冲片叠成圆柱形，压装在转轴上。其外围表面冲有凹槽，用以安放转子绕组。按转子绕组形式不同，可分为绕线式和鼠笼式两种。 1.2 三相异步电动机的工作原理图 1-3为三相异步电动机工作原理示意图。为简单起见，图中用一对磁极来进行分析。三相定子绕组中通入交流电后，便在空间产生旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转子将作切割磁力线的运动而在其两端产生感应电动势，感应电动势的方向可根据右手螺旋法则来判断。由于转子本身为一闭合电路，所以在转子绕组中将产生感应电
8、流，称为转子电流，电流方向与电动势的方向一致，即上面流出，下面流进。图 1-3 三相异步电动机工作原理图转子电流在旋转磁场中受到电磁力的作用，其方向可由左手定则来判断，上面的转子导条受到向右的力的作用，下面的转子导条受到向左的力的作用。电磁力对转子的作用称为电磁转矩。在 江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）7电磁转矩的作用下，转子就沿着顺时针方向转动起来，显然转子的转动方向与旋转磁场的转动方向一致。 1.3 三相异步电动机的几个工作过程的分析1.3.1 三相异步电动机的起动三相异步电动机接通电源，使电机的转子从静止状态到转子以一定速度稳定运行的过程称为电动机的起动过程。起动方法有直接起动和降压
9、起动两种。1.直接起动 直接起动又称为全压起动，起动时，将电机的额定电压通过刀开关或接触器直接接到电动机的定子绕组上进行起动。直接起动最简单，不需附加的起动设备，起动时间短。只要电网容量允许，应尽量采用直接起动。但这种起动方法起动电流大，一般只允许小功率的三相异步电动机进行直接起动；对大功率的三相异步电动机，应采取降压起动，以限制起动电流。 2.降压起动 通过起动设备将电机的额定电压降低后加到电动机的定子绕组上，以限制电机的起动电流，待电机的转速上升到稳定值时，再使定子绕组承受全压，从而使电机在额定电压下稳定运行，这种起动方法称为降压起动。 前面讲过，起动转矩与电源电压的平方成正比，所以当定子
10、端电压下降时，起动转矩大大减小。这说明降压起动适用于起动转矩要求不高的场合，如果电机必须采用降压起动，则应轻载或空载起动。常用的降压起动方法有下面三种。(1) Y-降压起动 这种起动方法适用于电动机正常运行时接法为三角形的三相异步电动机。电机起动时，定子绕组接成星形，起动完毕后，电动机切换为三角形。 图 1-4 Y-降压起动控制线路图 1-4是一个 Y-降压起动控制线路，起动时，电源开关 QS闭合，控制电路先使得 KM2 江苏畜牧兽医职业技术学院论文（设计）8闭合，电机星形起动，定子绕组由于采用了星形结构，其每相绕阻上承受的电压比正常接法时下降了。当电机转速上升到稳定值时，控制电路再控制 KM
11、1闭合，于是定子绕组换成三角形接法，电机开始稳定运行。定子绕组每相阻抗为|Z|，电源电压为 U1，则采用连接直接起动时的线电流为采用 Y连接降压起动时， 每相绕组的线电流为 则（1-5） 由式（1-5）可以看出，采用 Y-降压起动时，起动电流比直接起动时下降了 1/3。电磁转矩与电源电压的平方成正比，由于电源电压下降了，所以起动转矩也减小了 1/3。 以上分析表明，这种起动方法确实使电动机的起动电流减小了，但起动转矩也下降了，因此，这种起动方法是以牺牲起动转矩来减小起动电流的，只适用于允许轻载或空载起动的场合。 (2)自耦变压器降压起动 这种起动方法是指起动时，定子绕组接三相自耦变压器的低压输
