采用PLC控制电动机的自藕变压器降压起动(2)
电机的自耦变压器降压启动手册
电机的自耦变压器降压启动
自耦变压器降压启动是指电动机启动时利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的启动电压。
待电动机启动后，再使电动机与自耦变压器脱离，从而在全压下正常运动。
这种降压启动分为手动控制和自动控制两种。
接线：自耦变压器的高压边投入电网，低压边接至电动机，有几个不同电压比的分接头供选择。
特点：设自耦变压器的变比为K，原边电压为U1，副边电压U2=U1/K，副边电流I2（即通过电动机定子绕组的线电流）也按正比减小。
又因为变压器原副边的电流关系I1=I2/K，可见原边的电流（即电源供给电动机的启动电流）比直接流过电动机定子绕组的要小，即此时电源供给电动机的启动电流为直接启动时1/K2倍。
由于电压降低为1/K倍，所以电动机的转矩也降为1/K2倍。
自耦变压器副边有2～3组抽头，如二次电压分别为原边电压的80%、60%、40%。
自耦变压器降压启动优点：可以按允许的启动电流和所需的启动转矩来选择自耦变压器的不同抽头实现降压启动，而且不论电动机的定子绕组采用Y或Δ接法都可以使用。
缺点：设备体积大，投资较贵。
2）自耦变压器降压启动控制线路
自耦变压器降压启动控制线路如下图所示。
定子串自耦变压器降压启动控制线路线路工作原理分析：
（a） 自耦变压器降压启动控制工作原理示意图。
采用PLC控制电动机的自藕变压器降压起动(2)
收稿日期: 2001- 03- 30
动机将用 4 个输入点, 它们分别是手动 自动旋钮, 起动, 停止, 运行按钮。 输出点的分配是由 1 个点来
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5 结 语
本线路在实际使用过程中, 取得较好的效果, 它 充分发挥了 PL C 的优势, 大大地简化了设计线路的 复杂性, 并且提高了运行的可靠性。 同时, 提高了经 济效益, 减少了投资额。
压, 延时到按下 1SB 2, 电机进入正常工作。
4 自藕变压器的选择
作者简介: 陈祥华 (1964—) , 男, 讲师, 主要从事电机及 自动控制的教学和研究。
金, 而且还要增大占地面积。异步电动机采用降压起
根据电动机控制电路的特点以及现有控制电路
动的主要目的是为了减少起动电流, 降低供电线路 所存在的问题, 提出设计的要求和条件。
的电压降。在工矿企业中, 即使是每台电动机都配置
(1) 当某 1 台电动机起动时, 应该使这台电动机
1 套起动装置, 一般也要尽量避免多台电动机同时 首先与自藕变压器连接, 降压起动, 而不能有直接起
(3) 控制方式不灵活, 控制规律需严格遵守, 否 设计特点及控制原理。
则将会因误操作导致起动失败或使正在工作的设备 误动作。
3 电路的工作原理
(4) 电路中接点同断顺序不合理以及可靠性比
该 PL C 有 24 点输入 16 点输出, 现根据 1 台自 藕变压器控制 6 台电动机的起动情况, 对每一台电
起动。 如果用 1 台自藕变压器不同时地起动多台电 动机, 则是一种经济有效的起动控制方式。
基于PLC的自耦变压器降压启动自动控制
境 中稳定有效 的工作 。采 用 ＰＬＣ控 制技术 ，可 以有效 启 动按 钮 ｓＢ，或异地启 动按钮 ｓＢ ，接触 器 ＫＭ．吸合 ，
提高设备生产效率 ，延 长设 备使用周期 。
时间继 电器 ＫＴ线 圈得 电 ，ＫＭ．自锁 触头 闭合 ，接 触器
１ 继 电接 触 器 控 制 电路 分 析
率 为 １４ ｋＷ ～３００ ｋＷ 的三相 鼠笼式 异步 电动 机 ，如水 亮 ，表示 电动机处 于全压运行状 态。
泵房 、供水 站等启 动不频 繁 ，空载 或轻 载启动 ，启动转
矩要求小 的场所 ，经 常采用 自耦 变压 器降压 启 动 自动
控制系统 。
传统 的三相 鼠笼式 异步电动机 自耦变压器 降压启
变压器来 降低加在 电动机定子绕组 上的肩动 电压。电 按钮 ，ｓＢ 为异 地控 制 启 动按 钮 。指 示 电路 中指示 灯 动机启 动后 ，再 使 电动机与 自耦变压 器脱离 ，从而 在全 ＨＬ．亮 ，表示 电源有 电，电动 机处 于停 止状 态 ；指示 灯
压 下正常 运行 。对 于 交流为 ５０ Ｈｚ、电压 为 ３８０ Ｖ、功 ＨＬ 亮 ，表示 电动 机 处 于 降 压 启 动 状 态 ；指示 灯 ＨＬ，
动继 电接触器 自动控制 系统 存在 以下 缺点 ：继 电接触
器属硬器 件 ，控 制 电路 接线 繁杂 ，元 器件 和接点 多 ，触
点易磨损 ，故障率高 ，控制功 能改变不方便 ，通用性 差 ，
可靠性 低。可编程序控制器 （简称 ＰＬＣ）是 以微处理 器 用可 编程 序
（４）停 止 过 程 分析 ：按 下 现场 停 止 按 钮 ｓＢ．或异 地 停止按钮 ｓＢ ，中间继 电器 ＫＡ线 圈 失 电 ，控 制 电路 中 ＫＡ常开 和常闭触 头 全部 复位 ，接触 器 ＫＭ 线 圈失 电 ，ＫＭ 主触头分 断 ，电动机 Ｍ停 止 工 作。 同时 ，ＫＭ， 二对 常闭辅助 触 头恢 复 闭 合 ，自耦 变 压 器 ＴＭ 三组 线 圈恢 复 Ｙ形连接 ，为下 次 降压启 动做 好 准备 。指示 电 路 中接触 器 ＫＭ 常开辅助触 头恢 复分 断 ，电机运 行 指 示灯 ＨＬ，熄灭 ，中问继 电器 ＫＡ常闭触头 恢 复闭合 ，电
降压启动的PLC控制
12
X1的常开触点断开或停电时，T250 停止计时，当前值保持不变。只有当X2的 常开触点接通时通过复位指令对T250复位， 才能使其当前值清零。
13
➢ 相关知识
图3-25 积算定时器
14
➢ 相关知识 2．定时器的简单应用
脉冲发生器
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方波发生器
16
分频电路
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延时程序
当启动输入信号X0后， M0线圈得电，通过自身的常 开触点形成自锁，然后定时器 T0的线圈得电，开始延时， 10S后，定时器T0的当前值与 设定值相等，定时器T0的常 开触点闭合，输出继电器Y0 得电。
大家好
1
项目3 PLC对电动机负载的控制
任务3 PLC如何实现对电动机 Y/△降压启动运行的控制
2
➢ 任务引入
三相异步电动机作全压起动时，其启动电流很大，达到电动机 额定电流的（3～7）倍。如果电动机的功率大，其启动电
流会相当大，对电网会造成很大的冲击。为了降低电动机的启动电流，最
常用的办法就是电动机星形启动，因为电机星形运行时其电流 只是角形运行时电流的1/3 ，故电动机星形启动可降低启
通用定时器没有保持功能，在输入电路断开或 停电时复位，当前值清零。
10
图3-24 通用定时器
11
2）积算（累计）定时器（T246～T255） T246～T249为1ms积算定时器，定时范围为0.001～ 32.767s。 （4个） T250～T255为100ms积算定时器，定时范围为0.1～ 3276.7s。（6个） 如图3-25，当X1的常开触点接通时, T250的当前值计数 器对100ms时钟脉冲进行累加计数。X1的常开触点再次接通 或复电时继续计时，累计时间（ t1+t2）为34.5s时，T250定 时器的常开触点接通，常闭触点断开。
项目五—任务二PLC控制三相异步电动机自耦变压器降压启动
《PLC控制技术》教案课题项目五任务二PLC控制三相异步电动机自耦变压器降压启动授课教师王楠专业机电技术应用班级授课时间年月日计划课时 4学习目标知识与技能：1、会列出I/0分配表、PLC接线图、梯形图。
2、能熟练操作SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件和对PLC的读写。
过程与方法：1、熟练掌握定时器T和辅助继电器M的用法。
2、会对复杂继电控制电路进行PLC梯形图的转换。
3、学会类比、比较和归纳总结学习方法。
情感、态度与价值观：1、培养学生分析问题、解决问题的能力。
2、在合作学习过程中，学会合作，形成合作精神和竞争意识。
3、通过规范解题步骤，帮助学生养成严谨求实的科学态度。
学习方法及策略讲解、演示、讨论教学重点1、能画出自耦变压器降压启动电路的I/O接线图。
2、能用转换法设计自耦变压器降压启动梯形图。
3、会在PLC上接自耦变压器降压启动电路。
4、会用编程软件正确编出自耦变压器降压启动梯形图，并将程序写入PLC 内。
教学难点1、运用转化法将控制电路设计梯形图。
2、辅助继电器M的用法。
教学准备1、准备教材、教案、课件。
2、实训设备：电脑（要装有SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件），XK-PLC6工学结合实训台，连接导线若干。
教学过程教学环节教师活动学生活动情景创设倾听，举例探索新知一、任务分析1、学生回答此图工作流程KM1线圈得电KT 线圈得电3电动机停止电动机降压启动电动机全压运行按下SB KM1和KM2线圈同时失电按下SB2KM1线圈失电KM2线圈得电KA 线圈得电HL1亮HL2亮2、控制要求：（1）当接通三相电源时，电机M 不运转，电源指示灯HL1亮。
（2）当按下SB1起动按钮后，电机M 降压起动；灯HL1灭，HL2亮。
（3）5s 后，电机M 全压运行；等HL2灭，HL3亮。
（4）按下SB2停止按钮，电机M 立刻停止运行； （5）热继电器过载保护，若触点FR 动作，电动机立即停止。
自耦降压启动原理
自耦降压启动原理
自耦降压启动原理是一种通过自耦变压器来实现降压启动的方法。
在正常工作状态下，自耦变压器的两个端子被连接到输入电源和电路负载上，形成一个闭合电路。
当开关接通时，输入电源的电压通过自耦变压器传递到负载上，从而使电路正常工作。
然而，在启动的瞬间，由于负载电路的电阻较低，负载电流会瞬间增大，从而导致输入电源电压降低，无法满足负载电路的需求。
为了解决这个问题，可以利用自耦变压器的特性来实现降压启动。
自耦变压器的原理是通过共享一部分线圈来实现输入输出电压的变换。
因此，在降压启动的过程中，可以利用自耦变压器来降低输入电源的电压，保证负载电路的正常启动。
具体而言，降压启动的过程可以分为两个阶段：
1. 启动阶段：在启动瞬间，开关接通后，输入电流瞬间增大，导致输入电源电压下降。
同时，自耦变压器的两个端子也被连接到输入电源和负载电路上。
由于共享线圈的特性，自耦变压器的变压比将起到作用，将输入电压降压传递给负载电路。
这种降压作用使得负载电路得到适合的电压，从而能够正常启动。
2. 正常工作阶段：在负载电路启动后，输入电流趋于稳定，自耦变压器的变压比也保持稳定。
此时，输入电源的电压和输出电路的电压相对稳定，保持在适配负载电路要求的范围内。
负
载电路可以正常工作，而不会因为启动时的瞬间电压下降而影响正常工作。
通过利用自耦变压器实现降压启动，可以有效解决负载电路在启动瞬间电流增大导致电压下降的问题。
这种方法结构简单、成本低廉，并能够确保负载电路的正常启动和工作。
项目五任务二用PLC实现自耦变压器降压启动讲解
知识链接：辅助继电器（M）
FX2系列PLC中有三种特性不同的辅助继电器，分别 是通用辅助继电器（M0~M499）、断电保持辅助继电器 （M500～M1023）和特殊功能辅助继电器（M8000～ M8255）。
通用辅助继电器
这些软继电器线圈在得电之后，全部处于ON状态，其 所有触点动作。无论程序是如何编制的，一旦断电，再次 通电之后，这些辅助继电器都恢复为OFF状态。PLC内部辅 助继电器的常开和常闭触点可无限次使用，采用十进制数 编号。
项目五—三相异步电动机的降压启动
任务2：自耦变压器降压启动
任务二：自耦变压器降压启动
任务分析：
（1）当接通三相电源时，电机M不运转，电源指示灯HL1亮。 （2）当按下SB1起动按钮后，电机M降压起动；灯HL1灭，
HL2亮。 （3）5s后，电机M全压运行；等HL2灭，HL3亮。 （4）按下SB2停止按钮，电机M立刻停止运行； （5）热继电器过载保护，若触点FR动作，电动机立即停止。
辅助继电器的应用举例
图为辅助继电器实现的“自锁”梯形图。注意：辅 助继电器不能直接驱动外部负载，要驱动外部负载必须 通过输出继电器Y才行。
操作步骤：
1、分配I/O端口
输入器件
SB1→X0 SB2→X1 KH→X2
输出器件
KM1→Y0 KM2→Y1 HL1→Y2 HL2→Y3 HL3→Y4
2、绘制I/O接线图
5、写入程序
打开PLC电源，将方式开关置于STOP状态下，通过编 程器输入由梯形图转换后的指令语句；
6、运行PLC
将方式开关置于RUN状态下，运行程序，观察三相异Байду номын сангаас步电动机由起动到运行的状态。
谢谢观赏！
自耦变压器降压起动
自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动：将自耦变压器高压侧接电网，低压侧接电动机。
起动时，利用自耦变压器分接头来降低电动机的电压，待转速升到一定值时，自耦变压器自动切除，电动机与电源相接，在全压下正常运行。
这种起动方法，可选择自耦变压器的分接头位置来调节电动机的端电压，而起动转矩比星三角降压起动大。
但自耦变压器投资大，且不允许频繁起动。
它仅适用于星形或三角形连接的、容量较大的电动机。
自耦变压器自耦变压器是只有一个绕组的变压器，当作为降压变压器使用时，从绕组中抽出一部分线匝作为二次绕组；当作为升压变压器使用时，外施电压只加在绕组的—部分线匝上。
通常把同时属于一次和二次的那部分绕组称为公共绕组，自耦变压器的其余部分称为串联绕组，同容量的自耦变压器与普通变压器相比，不但尺寸小，而且效率高，并且变压器容量越大，电压越高．这个优点就越加突出。
因此随着电力系统的发展、电压等级的提高和输送容量的增大，自耦变压器由于其容量大、损耗小、造价低而得到广泛应用.。
三相自耦变压器由电磁感应的原理可知，变压器并不要有分开的原绕组和副绕组，只有一个线圈也能达到变换电压的目的.在图1中，当变压器原绕组W1接入交流电源U1时，变压器原绕组每匝的电压降，电压平均分配在变压器原绕组1,2，变压器副绕组W2的电压等于原绕组每匝电压乘以3,4的匝数.在U1不变的下，变更W1和W2的比例，就得到不同的U2值.这种原，副绕组直接串联，自行耦合的变压器就叫自耦变压器，又叫单圈变压器.普通变压器的原，副绕组是互相绝缘的，只用磁的联系而没有电的联系，依线圈组数的不同，这种变压器又可分为双圈变压器或多圈变压器.由电磁感应的原理可知，并不要有分开的原绕组和副绕组，只有一个线圈也能达到变换电压的目的.在图1中，当原绕组W1接入交流电源U1时，原绕组每匝的电压降，电压平均分配在原绕组1,2，，副绕组W2的电压等于原绕组每匝电压乘以3,4的匝数.在U1不变的下，变更W1和W2的比例，就得到不同的U2值.这种原，副绕组直接串联，自行耦合的变压器称为自耦变压器，又叫单圈变压器.自耦变压器的各种运行方式自耦变压器中的电压，电流和匝数的关系和变压器，既：U1/U2=W1/W2=I2/I1=K自耦变压器最大特点是，副绕组是原绕组的一部分（如图1的自耦降压变压器），或原绕组是副绕组的一部分（如图2的自耦升压变压器）.自耦变压器原，副绕组的电流方向和普通变压器一样是相反的.在忽略变压器的激磁电流和损耗的情况下，可有如下关系式降压：I2=I1+I,I=I2-I1升压：I2=I1-I,I=I1-I2P1=U1I1,P2=U2I2式中：I1是原绕组电流，I2是副绕组电流U1是原绕组电压，U2是副绕组电压P1是原绕组功率，P2是副绕组功率特点⑴由于自耦变压器的计算容量小于额定容量．所以在同样的额定容量下，自耦变压器的主要尺寸较小，有效材料（硅钢片和导线）和结构材料（钢材）都相应减少，从而降低了成本。
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微电机 2001 年 第 34 卷 第 4 期 (总第 121 期)
控制自藕变压器, 每个电动机由 2 个点来控制。电路 图如图 1、图 2 所示。
图 1 主电路图
图 3 为控制 2 台电机的梯形图。1SA、2SA 为手 动和自动控制方式的旋钮, 合上为自动, 断开为手 动, 1SB 1、2SB 1 为起动按钮, 1SB 2、2SB 2 为运行按 钮, 1SB 3、2SB 3 为停止按钮。 当 1SA 合上时, 按下 1SB 1、20001 软继电器得电, 并自锁, 同时, 时间继电 器 T IM 00 和 T IM 01 开始计时, 时间继电器 T IM 01 是为了防止电动机不经降压, 按下 1SB 2 而直接起 动, 23000 软继电器得电也自锁, 这样, 其他电动机 的起动按钮将均不能起作用, T IM 20 的作用是保证 每台电动机起动结束后, 有一段时间间隔, 才能起动 下一台电动机, 有利于延长自藕变压器的寿命。 同
收稿日期: 2001- 03- 30
动机将用 4 个输入点, 它们分别是手动 自动旋钮, 起动, 停止, 运行按钮。 输出点的分配是由 1 个点来
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金, 而且还要增大占地面积。异步电动机采用降压起
根据电动机控制电路的特点以及现有控制电路
动的主要目的是为了减少起动电流, 降低供电线路 所存在的问题, 提出设计的要求和条件。
的电压降。在工矿企业中, 即使是每台电动机都配置
(1) 当某 1 台电动机起动时, 应该使这台电动机
1 套起动装置, 一般也要尽量避免多台电动机同时 首先与自藕变压器连接, 降压起动, 而不能有直接起
的频繁程度, 如果起动比较频繁, 应采用容量较大一
级的自藕变压器。也可在不影响工作的情况下, 加延
时起动控制装置, 使 1 台电动机起动后, 经过适当的
时间才能起动下一台电动机, 或对自藕变压器单独
加以保护, 以防过热烧毁。在可靠性要求比较高的场
合下, 为了防止 1 台自藕变压器损坏后, 所有的电动
起动。 如果用 1 台自藕变压器不同时地起动多台电 动机, 则是一种经济有效的起动控制方式。
2 电路的设计
动的可能性。 (2) 电动机起动结束时, 由时间继电器先暂时断
开电动机, 使自藕变压器处于空载时再将其切除, 以 减少触头电弧, 提高使用寿命, 最后再将电动机接于
有关用 1 台自藕变压器起动多台电动机的电路 不少, 但经过仔细分析和使用, 尽管各有特点, 但是 还存在着不足之处或不合理的地方, 主要表现在以 下几个方面。
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采用 PL C 控制电动机的自藕变压器降压起动 陈祥华
普及与提高·PO PULAR IZAT IO N &a
陈祥华
(浙江工业大学, 浙江 杭州 310024)
摘 要: 详细介绍 PL C 在控制多台电动机共用 1 台自藕变压器降压起动中的应用, 并给出了电气控制要求的实现, 控制电路图以及软件编程的实现。 关键词: 自藕变压器; 控制电路; 可编程序控制器 (PL C) ; 梯形图 中图分类号: TM 301. 2 文献标识码: C 文章编号: 1001- 6848 (2001) 04- 0057- 02
图 2 控制电路图
自藕变压器的线圈是按短时工作设计的, 一般
只允许连续起动 2～ 3 次, 在次起动时需要等自藕变
压器冷却之后才能进行, 由于用 1 台自藕变压器控
制多台电动机, 利用率高了, 但是起动次数也相对频
繁了, 所以自藕变压器的容量不仅要根据电动机的
最大起动负荷和起动时间来考虑, 还要考虑到起动
(2) 随着控制的电动机台数增加时, 其电路的接 线规律难以掌握。
(4) 电路的可靠性应尽量高, 能防止误操作及故 障而产生的危害, 安全性要高, 灵活性要好等。
根据上述几条, 用 1 台自藕变压器控制 6 台电 动 机, PL C 采 用 日 本 OM RON 公 司 的 1 台 SYSM A C CPM 1A - 40CDR - A 型来控制, 说明其
机都不能起动, 可以设置 1 台备 用自藕变压器。
图 3 梯形图
时, 解除 23000 软继电器的得电, 为下一台电机的起动 作好准备工作。 手动时, 1SA 打开, 按下 1SB 1, 20001 软继电器得电, 并自锁, 同时, 时间继电器 T IM 01 开始 计时, 时间继电器 T IM 01 是为了防止电动机不经降
电源电压, 在全压下正常运行。 (3) 当 1 台电动机在起动过程中, 其它电动机均
不能起动, 也不能影响正在起动过程中的电动机, 只 有在该电动机起动结束后才能起动下一台电动机。
(1) 当所控制的电动机台数增加时, 电路将变得 很复杂, 接点数量大量增加, 以致于用普通接触器 时, 其接点不够用。
(3) 控制方式不灵活, 控制规律需严格遵守, 否 设计特点及控制原理。
则将会因误操作导致起动失败或使正在工作的设备 误动作。
3 电路的工作原理
(4) 电路中接点同断顺序不合理以及可靠性比
该 PL C 有 24 点输入 16 点输出, 现根据 1 台自 藕变压器控制 6 台电动机的起动情况, 对每一台电
1 引 言
较低。 采用 PL C 来控制自藕变压器的降压起动可以
鼠笼型异步电动机常用串电阻串电抗降压起 避免以上几个方面的问题, 因为 PL C 具有①可靠性
动、星三角降压起动和用自藕变压器起动等方式, 相 高。②继电器触点数量多。③便于编程, 改变程序灵
比之下, 用自藕变压器降压起动效果比较好, 但是它 活, 适合于不同控制对象对控制功能和控制规模的
的最大缺点就是价格贵, 设备体积比较大, 当电动机 不同要求。
起动之后, 自藕变压器就被切除了, 失去了作用。 在
电气控制电路的设计不仅要符合一般的设计规
很多工厂中常有多台相同型号的设备。 如果每套设 则, 同时也满足具体电路的自身特点, 这里以 1 台自
备的电动机配置一套起动装置, 不仅要耗费大量资 藕变压器控制 6 台电动机为例进行设计说明。
5 结 语
本线路在实际使用过程中, 取得较好的效果, 它 充分发挥了 PL C 的优势, 大大地简化了设计线路的 复杂性, 并且提高了运行的可靠性。 同时, 提高了经 济效益, 减少了投资额。
压, 延时到按下 1SB 2, 电机进入正常工作。
4 自藕变压器的选择
作者简介: 陈祥华 (1964—) , 男, 讲师, 主要从事电机及 自动控制的教学和研究。