PLC励磁保磁电控系统在电磁起重机中的应用

% 调试方法
通过以上分析看出，频率继电器&’!()&*"+按 设计整定值调整的准确与否，对系统运行和安全保 护是至关重要的。 根 据 意 大 利 供 货 方 提 供 的 频 率 继 电 器 &’! ( )&*"+的频率与电位器刻度曲线进行调整，相应刻 度指示定频率。 采用超低频信号发生器，模拟绕线式电机转子 频率变化，并输入频率继电器01(0!2端子，用示 波器监视频率数值；同时在0%(0,端串接一单刀开 关，模拟手操器开闭状态；在 3!"(3, 端输入交流 22" 4 电源；根据需要连接 3!(32 或 3!(3* 端子， 进行模拟试验，得到满意结果。
! 前 言
在工业控制中，绕线式异步电机应用过电流继 电器和速度继电器进行过流及超速保护，但其控制 精度不高，且是一种滞后的控制保护措施。天津钢 管集团有限公司采用频率继电器$%10’$!()检测绕 线式异步电机转子频率并进行适时控制，可实现装 卸废钢用进口电磁吊车 “ 反向制动电流”控制、 “ 超同步速度降落”控制和 “ 阻止再提升”控制的 预防性保护，防止事故发生。
钢 管 #$$. 年 \ 月 第 )) 卷第 ) 期
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技术交流
降落”控制， “ 反向制动电流”控制和 “ 阻止再提 升”控制。其控制速度快，精度高，使用方便。但 对其调试整定必须准确，否则亦起不到预防保护作 用。频率继电器!"#$%!&)(的接线端子及其原理如 图#所示。
! 频率继电器
频率继电器!"#$%!&’(是意大利进口产品，在 天津钢管集团有限公司多台装卸废钢用进口电磁吊 车上广泛应用，用于检测绕线式异步电机转子频 率，进而在电磁吊车电气系统中进行 “ 超同步速度
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" 电磁吊车常见故障
天津钢管集团有限公司的废钢料场车间，设置
，男，高级工程师，长期从事电气自 !!!贾凤鸣（ 12)]0 ） 动化专业技术工作。 !"##$ %&%’ W<8" #$$.% &’(" ))% *’" )
有)台从意大利进口的门式电磁吊车 （ !( I和,( I各 台） ，用于装卸大宗废钢。电磁吊车的卷扬提升系 , 统主传动均采用三相绕线式异步电机作为动力源， 由.台接触器逐级切除转子电阻进行调速，系模拟 控制系统。控制回路采用 ! 块 $%10’$!() 频率继电 器，分别作为 “ 超同步速度降落”控制、 “ 反向制 动电流”控制和 “ 阻止再提升”控制。其端子W\0 W1,与绕线式异步电机电刷接线端相接，以便采集 转子频率! 6。 其常见故障有：!用手操器进行反向制动控制 时，主回路断路器频繁掉闸；"吊钩荷重下降启动 初期，出现超同步速度降落，即 “ 溜钩”现象；# 荷重状态下，当操作器从 “ 上升”位拨到 “ 零位” 停车时，电磁抱闸与卷筒发生相对运动，即实施动 态状态下停车， “ 阻止再提升功能”失效。
技术交流
#$自刚，白宇新，高学勤
（天津钢管集团有限公司，天津 !""!"# ） 摘 要：介绍了天津钢管集团有限公司装卸钢管和废钢用进口电磁吊车采用频率继电器$%#&’$!()的功能原 理和输出特性以及常见故障。探讨了装卸废钢用进口电磁吊车采用频率继电器检测绕线式异步电机转子频率，进 行 “ 反向制动电流”控制， “ 超同步速度降落”和 “ 阻止再提升”控制的预防性保护方案。 关键词：电磁吊车；频率继电器；转子频率；事故预防；保护方案 中图分类号：*+,#!-. 文献标识码：/ !文章编号：#((#0,!11（ ,"".） ")&"",20(!
图# 频率继电器!"#$%!&)(原理
!!" 功 能 频率继电器 !"#$%!&)( 在一门限频率下动作， 因此被应用于一周期信号控制。其功能原理是基于 ，与单相可 对输入信号周期! 内的矩形脉冲 （ !*+） 调引导脉冲持续时间"的比较。 输入到端子,#)-,.或,#+-,.的信号，是借助 光电耦合器对电流进行隔离的。它引发一个在周期 !内连续的方形波，每一个方形波经过一个有刻度 的电位器调整，可产生一单相稳定持续时间为 " 的 可调矩形引导脉冲。利用频率继电器出口前端的比 较器，对 !*+ 和 " 持续时间进行比较 （ 图 #） ，并编 译为逻辑状态 ) 或#。其逻辑输出，控制一个切换 接点与端子,#-,+-,&相连的继电器。 当端子,/-,0断开时，继电器被锁住；当端子 ,/-,0 被连接时，约 /) 12 延时后，继电器得电， 系统保护功能生效。 !!! 输入信号 ,.-,#)端子间，输入电压#+3+/) 4，电阻为 0 5 !；输入电压+(3/)) 4，电阻为#+ 5 !。最低电 压为该装置不能正确分辨和测量# 67频率的电压；
& 结 语
当频率继电器&’!()&*"+在相应整定频率下动 作后，不论其切换接点直接联锁作用于模拟控制回 路，还是其逻辑输出状态值输入 5)6 数字量模块， 利用软件程序解算后的再行控制，其预防控制保护 的基本原理大同小异。但应当指出：在设计5)6控 制系统中频率继电器&’!()&*"+的整定值时，应充 分考虑中间继电器和接触器动作时间之和，造成频 率超前或滞后量的影响。 调整时只需按频率继电器的设计值整定即可。 经过正确调整，在安装调试初期装卸废钢用进口电 磁吊车所出现的事故先兆现象均被诊断处理，保证 了装卸废钢用电磁吊车的运行安全并取得显著经济 效益。
（ 收稿日期：2""+("/(2"） （ 修定日期：2""%("!(!%）
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贾凤鸣等：电磁吊车事故预防保护方案探讨 钢 管 !""% 年 1 月 第 #+ 卷第 + 期
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最高电压为#8& # 9，其中$ 9表示转子额定电压。 !!# 测 量 将游码置于 %，测量范围 #)3// 67 滞后 + 67； 将游码置于&，测量范围(/3##) 67滞后( 67。 !!$ 输出特性 频率继电器的输出特性如表#所示。
! 预防性保护方案
用频率继电器&’!()&*"+检测绕线式异步电机 转子频率，实施事故预防控制保护方案如下。 !!" 反向制动电流控制 在电控过程中实施反向制动。当 “ 反向制动电 流”控制用频率继电器采集到电机的转子频率等于 频率继电器整定值!,% #$）时，其触头动 ,% #$ （ 作，在周期时间 （ !-%" .）内，经电气联锁，绕线 式异步电机转子绕组适时与全部启动电阻串联，抑 制反向制动电流激增，使系统平稳实现反向过渡， 防止主回路断路器因反向制动电流过大掉闸。 !!# 超同步速度降落 在吊车卷扬提升系统中，吊钩载荷降落出现超 同步速度降落趋势，当 “ 超同步速度降落”控制用 频率 频率继电器检测到转子电流频率等于 !" #$ （ 继电器整定值"!" #$）时，其触头动作，在周期 时间内，经电气联锁，使末级 “ 切阻”接触器摆脱 前四级切阻接触器延时闭合触点的联锁，直接将转 子绕组进行星点封接。一旦 “ 超同步速度降落”情 况发生，系统可适时实现再生发电制动，防止 “ 溜 钩”事故继续发生。 !!$ 阻止再提升 吊钩荷重提升到某一高度，当操作器从 “ 上 升”位拨回到 “ 零位”时，正转主接触器断电，电 机减速停车。当 “ 阻止再提升”控制用频率继电器 检测到绕线式异步电机转子频率等于+/ #$ （ 频率 继电器整定值!+/ #$）时，其触头动作，经电气 连锁正转主接触器再次接通；与此同时 “ 阻止再提 升功能”生效：绕线式异步电机转子在串联全部启 动电阻情况下，做 ! . 的再提升 （ 由时间继电器设
!"#$%&’$L /G46M6N 47 IJ6 F5F6G 5G6 49F@GI6N 6O6PIG@95876I4P O4M6GQ M@G I<R6SQPG5F QI66O J57NO478 @M *457D47 E4F6 （ ;G@<F） H@GF@G5I4@7: M@P<Q478 @7 IJ6 T@GU FG47P4FO6 57N @<IF<I PJ5G5PI6G4QI4PQ @M IJ6 O4M6G－ 69FO@V6N $%10 ’$!() MG6B<67PV G6O5V 57N P@99@7 M54O<G6Q IJ6G6@M- WOQ@ N4QP<QQ6N 5G6 IJ6 FG@F@Q6N FG6X67I5I4X6 965Q<G6 Q T@<7N －! 47X@OX478 69FO@V967I @M IJ6 MG6B<67PV G6O5V I@ PJ6PU IJ6 G@I@G MG6B<67PV @M IJ6 QPG5F QI66O－ J57NO478 O4MI6G’ G@I@G 5QV7PJG@7@<Q 9@I@G I@ FG6X67I IJ6 O4MI6G MG@9 M54O<G6Q RV 9657Q @M “ O@T6G478 T4IJ 6?IG5 － QV7PJG@7@<Q QF66N” 5Q T6OO 5Q “ QI@FF478 G6 － O4MI478”()* +,%-#L YO6PIG@95876I4P O4MI6GZ %G6B<67PV G6O5VZ [@I@G MG6B<67PVZ %54O<G6 FG6X67I4@7Z EG@F@Q6N FG6X67I5I4X6 965Q<G6 “ G6X6GQ6N RG5U478 P<GG67I ” P@7IG@O:
表# 频率继电器!"#$%!&)(输出特性
连 接 :#$:& 接点,/$,0 连 接 连 接 断 开 连 接 连 接 断 开 ’; * ’ < # ) 任何值 # ) 任何值 继电器状态 工 停 停 停 工 停 作 止 止 止 作 止
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# 绕线式异步电机转子电流频率
绕线式异步电机 & 种特定运行状态下转子绕组 中电流频率如下： 闭合电源瞬间，当绕线式异步电机转子尚未开 始转动，即转差率等于 # 时，定子绕组三相交流旋 转磁场高速掠过转子闭合导体，在转子绕组中产生 /) 67感生电流。
技术交流
! 在电控过程中，实施反接制动控制瞬间，电 机转子绕组中可产生近!"" #$感生电流 （ 对%" #$ 交流电而言） 。 电机转差率越小，转子绕组中感生电流频率越 小。当电机转速与定子旋转磁场速度相同，即实现 同步运行时转子绕组中电流频率为零。
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定） ，只产生荷重平衡转矩而无上升速度，使电磁 抱闸在荷重预提升趋势下，静态抱住机械制动机构 停车，防止事故发生。