PLC在同步电动机励磁装置中应用

一
目前 很重要 的一个 难题 就是对 同步 电动机 的投励 过 程 的控 制 ， 而 在 其 中投 励的时 间与角度 的选择 是重 中之重 。最合理 的投励 时间是转 速 与亚 同步速度 相差 ９ ５ ｑ ￣９ ＇ ８ ％之 内 ； 而要使 投励角 度最合 理需从 负半 周 到正半 周的零 点准确投 励 ， 要赶在转 子感应 电流在零 点时刻 ， 做到 以 上的两 点， 电动机的励磁绕组会有同步力矩更陕的达到同步的效果。 有两种投励 方式 ： （ １ ）以“ 准 角强励整 步” 为标 准 ， 并 增加 了强励磁 同步 的性能 。 电机 转 速达 到 了临 界滑差 ， 这就 是准 角度 投励 ， 按 照上 述 的办法 进行投 励 ， 这样电机达到同步时会很便捷、 简易没有阻碍。要改变投励滑差， 能在 主面板的菜单 内进行设 置。 （ ２ ） 后备投 励 。 如果上述 的方法达不 到我们的要求 ， 就能使用 后备投 励时间的方法进行投励。 要改变后备投励时间的大小 ， 也可通过主面板 内的菜单进行设定。 ３ ． ３励 磁电流控制 三相晶闸管移相触发电路选用 Ｔ Ｃ ７ ８ ７ ， 经三极管后 ， 驱动 ６ 路脉冲 变压 器 ， 输 出为调制 脉冲列 ， 触发 １ Ｋ Ｇ Ｚ ， ｑ Ｓ Ｋ Ｇ Ｚ晶闸管 。 Ｔ Ｃ ７ ８ ７ 有 移相控 制端和投励控制端。 １ ８ 、 １ 、 ２ 脚是三 相 同步信 号 ，来 自同步变 压器 的三相电源 电压 Ｖ ａ 、 Ｖ ｂ 、 Ｖ ｅ ； １ ６ 、 １ ５ 、 １ ４ 、 １ ３ 脚 外接 电容用 于调 节 脉 冲列 的频 率 ； １ ２ 、 １ １ 、 １ ０ 、 ９ 、 ８ 、 ７ 输 出六 相脉 冲 ，分 别 与 Ｔ １ 、 Ｔ ２ 、 Ｔ ３ 、 Ｔ ４ 、 Ｔ ５ 、 Ｔ ６ 六 个三 极管 的基极 连 接。 三极管驱动脉冲变压器 ， 其二次经整流二极管输出到晶闸管的门极 和 阴极 ， 以满 足电气 隔离 和触发功率 的要求 。４ 脚是有移相 控制端 ； ５ 脚 是投励控制端； １ ７ 、 ３ 脚是工作电源输入端 ； ６ 脚为全桥控制端。 ３ ． ４系统 故障监控 系统故障主要包括 ： 同步机失步、 可控整流器缺相或失控 、 灭磁晶 闸管误导 通 、 熔断器故 障 、 励磁 电流超 限等。 ３ ． ４ ． １ 失 步监测 判 断电机失 步的办法 是 ， 在失 步保护采 集的信 息中 ， 来 自串接在转 子励磁 回路的分 流器两端 的不 失真毫伏信 号。这个信息经 过改变 ， 变大 并进行 光耦隔离后输人 Ｐ Ｌ Ｃ ， 将所显示 的波状形 的信息进行分析 。得到 的结 果就 能进行 判断 ， 发 生这 类情 况 时 ， 需先 断掉 励磁 ， 进 行 分析后 再 决定继续 运行还是报 警 。 ３ ４ Ｉ ２晶闸管故 障监控 晶闸管励磁整流波形整型后经光耦送入 Ｐ Ｌ Ｃ ， 如果波头相互比较， 宽度误差较大， 说明全控整流桥出现故障， 如： 脉冲丢失、 三相丢波缺相、 失控 、 管压 降波形崎变等 各种现象 ， 造成 励磁电流不稳定 。 ３ ． ４ ． ３灭磁 晶闸管误导通 在 日常使用时，通常会出现控制柜内的线路烧焦的现象 ， 进而短 路， 那都是灭磁晶闸管误导通， 使得另外的电阻温度太高导致的。 检测附加电阻 Ｒ ｎ、 Ｒ Ｆ ２ 两端的电压信号 ， 经过比较判断， 将结果送 人Ｐ Ｌ Ｃ ， 进行 联锁和报警 。 ３ ４ ＿ ４励 磁 电流超 限 在整 流变压 器的一次 侧 ， Ａ相 和 Ｃ相装 有电流互感 器 ， 二��
还是再 次运行 。
通， 可使电机在遇到故障， 被迫跳闸停机时 ， 减少电机受损伤程度。 （ ３ 谗 动前， 人为按下 Ａ Ｎ １ 、 Ａ Ｎ ２ 可以实验灭磁回路。
３ ． ２投励控制
为了保证励磁装置的运行 ， 装置自身有识别出现问题时是否报警 或者 跳 闸 ，因为励磁 装置 自身也会受 到外 部因素 的干扰 ，出现各种 故
障。 例如 ： 可控整流器缺相或失控 、 灭磁晶闸 管误导通、 熔断器故障、 威磁
电流超 限等故 障。 ３系统硬件设计 这个励磁装置主控制器采用西 门子微型可编程序控制器 ￥ ７ － ２ ０ ０ ， 并使用成熟的晶闸管的触发电路 Ｔ Ｃ ７ ８ ７ 。 充 分满 足 了同步机 启动 以及运 行与 各种故 障 的应对 措施 要求 ， 将 机械设备的控制柜与励磁装置相结合，缩小了体积、控制功能更加完 善、 系统本身的 自动化水平得到大大提高。 西门子 Ｔ Ｄ ２ ０ ０ 是 励磁装置 的显示 电路 ， 有 以下几个特 点 ： 在参数 设 置上 ， 系统运行模式选择多样 ； 投励时刻、 后备投励、 强励时间。在工作 状态 显示上 ， 有 实验投 励 、 正 常投励 、 后备 投励 ； 运 行模 式 。在 故障 显示
上完全采用汉字显示 ， 比如失步、 整步失败、 晶闸管故障、 灭磁晶闸管误
导通 、 熔断 器故障 、 励磁 超限 。全部采 用汉字显 示 。 ３ ． １启动 回路 （ １ ） 起动时灭磁继电器接点 Ｃ Ｊ ｌ ｌ 、 Ｃ Ｊ ２ ２闭合， 使同步电机在异步驱动 状态 时 ， 灭磁 晶 闸管 ７ Ｋ Ｇ Ｚ 、 ８ Ｋ Ｇ Ｚ在 较低 的电压 下便 可开通 ， 保 证感 应 电流在正负半周是对称的。有效地消除了传统励磁屏在同步电机异步 启动过 程 中 ，避免 了异步启 动 过程中所存在的脉振现象 ， 具有 良好的异步驱动特眭。 大大的体现出来 ， 制作的时间短 ， 性能丰富多样 、 且成本低 ， 全程采用汉 （ ２ ） 在启动结束后 ，灭磁继电器接点 Ｃ Ｊ ｌ ｌ 、 Ｃ Ｊ ２ ２ 断开，灭磁晶闸管 化系统的主界面， 在恶劣的情况下也能照常使用。 能与机械设备的控 ７ Ｋ Ｇ Ｚ 、 ８ Ｋ Ｇ Ｚ在较高的电压下便可开通。当电机在同步状态时， 灭磁晶 制主体相结合 ， 大幅度的缩小 了体积、 控制的性能也更加完善 、 自动化 闸管在过电压情况下才开通 ， 既起到保护器件的作用 ， 又当电机正常同 技 术有很 大的提高 。 步运行时， 保证附加电阻 Ｒ Ｆ １ 、 Ｒ Ｆ ２ 被可靠切除， 并防止灭磁晶闸管误导
科 技 创 新
２ ０ １ ３ 年 第５ 期ｌ 科技创新与应用
Ｐ Ｌ Ｃ在 同步 电动机励磁装置 中应用
刘 君 桀
（ 哈 尔滨 市双星安德机械设备经销有限公 司， 黑龙江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要： 文章介绍 了以微型 Ｐ Ｌ Ｃ为核心的同步电动机励磁装置的总体方案 ， 并对系统的硬件和软件结构进行 了分析 ， 从 而使 样机
的技 术指 标 达 到预 期 目的 。
关键 词 ： 同步 电动机 ； 励磁装置； Ｐ Ｌ Ｃ软 硬 件设 计
１引言
同步电动机励磁装置技术出现的众多问题长久以来一直困扰着相 关 的工 作人员 ， 作为 同步 电动机 中最重 要的组 成部分 ， 是 整个 系统 的核 心 。一旦 出现 问题会损坏 同步机 ， 制约着 运行 的连续 性 、 稳老 ｌ 生， 对生 产 有着较 大的影响 。 随着科技的不断发展， 可编程控制器（ Ｐ Ｌ ｃ 敲 术的发展也越来趱 陕， 新一代的励磁控制系统被展现出来 ， 相 比之前的系统 ， 主要有以下几个 优点： 核心为轻微 Ｐ Ｌ Ｃ 、 接线简单、 有较多的功能进行控制、 价格大众化、 可配置汉 显 的人 机界 面 、 在恶劣 的环境 下也能正 常使用 、 克服 了之前 同 步机配置的老式晶闸管励磁装置（ ｆ 谷 称可控硅励磁装置） 不完善等等问 题。人ｆ 生 化的特｜ 点深得用户的喜爱。 ２同步机励磁 装置 的功能 同步电动机的励磁装置的特点有以下几个 ：能使同步机的异步启 动并牵人启动运行； 励磁电流主要靠牵入的同时同步调节 ； 保障同步机 的运 作过程 安全 ， 有 良好 的监控系统 检查故障 。 ２ ． １励磁装置 在启动过程 中的作用 在异步 启动 的过程 中 ，励磁 装置保证 启动 回路具有 良好 的异步驱 动特陛， 避免异步启动过程 中所存在的脉振现象 ， 满足带载起动及再整 步要 求 。 达 到亚 同步速时 ， 准角度 投励 ， 励磁绕 组产生 同步 力矩 ， 使 电机 尽早进 入 同步 。 ２ ． ２励磁装 置在运行过程 中的作用 同步运 行过程 中的励磁 电流控 制模式 分为 ： 匣励磁 电流模 式 ： 适 合于负载 匣定工况 ， 如通风机、 水泵。实际选取功率因数为超前 ０ ． ９ ５ — １ 之间任意值。（ ２ ） 恒无功功率模式： 适用于电网负载不断变化 ， 同步机向 电网提 供恒定 的无 功功率 以补偿 电网 的功 率因数 ，但 同步机 的功 率 因 数是随着负载的变化而变化。 ２ ＿ ３励 磁装置 的监控作用 在生产过程中， 生产中断与设备损坏这类严重的事故时有发生， 那 是因为在运行的过程中， 同步电机收到外部因素的干扰， 使得 电机失步 造成严 重影 响。要想 保证设 备运行 过程 中的安全 胜与运行 过程 中不 出 现 问题 ， 励磁 装置 的检测起 到重要 作用 ， 它 能识别 问题 后决 定进行 报警