1  引言

    電機(jī)的保護(hù)，一直是電氣行業(yè)的一個(gè)較熱門的研究課題。保護(hù)電機(jī)的產(chǎn)品也很多，但總有這種或那種的不足。現(xiàn)在可編程控制器(簡(jiǎn)稱PLC)已廣泛地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，我們可以利用可編程中的功能來監(jiān)視和保護(hù)電機(jī)的安全運(yùn)行。

2  電機(jī)運(yùn)行的基本情況及分析

    大家知道，每臺(tái)電機(jī)在其額定的工作條件下，都遵循某一條固定的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率(轉(zhuǎn)速)曲線運(yùn)行，這一曲線就是電機(jī)的固有機(jī)械特性(見圖1)。

圖1    三相異步電機(jī)的機(jī)械特性

從曲線上可以定性地分析出電機(jī)的當(dāng)前負(fù)載運(yùn)行狀況，也就是從電機(jī)的轉(zhuǎn)速反映出電機(jī)的負(fù)載情況。從圖1看，ne點(diǎn)是電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速點(diǎn)，如果運(yùn)行點(diǎn)朝n0方向移動(dòng)，說明電機(jī)輕載，電機(jī)在安全運(yùn)行段;如果運(yùn)行點(diǎn)朝nij方向移動(dòng)，則說明電機(jī)進(jìn)入超載。n下降多少反映出超載的實(shí)際程度。如果將單位時(shí)間內(nèi)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)信號(hào)進(jìn)行分析、比較，就可得知電機(jī)當(dāng)前運(yùn)行在什么狀態(tài)下，也就是說將電機(jī)的運(yùn)行情況處理成數(shù)字化了。經(jīng)過數(shù)字化的處理，判斷故障的可靠性是很高的。

3  三菱PLC保護(hù)電機(jī)的安全運(yùn)行
3.1 PLC內(nèi)部某些功能的簡(jiǎn)介

     在PLC內(nèi)具有計(jì)數(shù)和記時(shí)功能，其最小單位都是10ms。如果將電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈作為一脈沖信號(hào)輸入，信號(hào)最短的周期是20ms(因?yàn)殡姍C(jī)最高轉(zhuǎn)速是3000rpm)，這個(gè)時(shí)間大于計(jì)數(shù)和計(jì)時(shí)功能的最小單位。如果利用其高速計(jì)數(shù)功能，則可每s處理2000個(gè)信號(hào)。

3.2 據(jù)電機(jī)參數(shù)來確定其運(yùn)行的保護(hù)點(diǎn)
    這里選擇1臺(tái)電機(jī)為例來說明保護(hù)點(diǎn)的選擇，在手冊(cè)中選定1臺(tái)電機(jī)型號(hào)為:Y315M-6 90kW ne=980，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩=1.6，過載能力λ=2.0。
根據(jù)以上這些參數(shù)可求出最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差率Sij:
Sij＝(λ＋(λ2-1)1/2)×(n0-ne)÷n0
  ＝(2＋(2×2-1)1/2)×(1000-980)÷1000
  ≈0.075
最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速nij
nij＝n0-n0×Sij＝1000-1000×0.075＝925
如果將保護(hù)點(diǎn)選在n=940，則每轉(zhuǎn)所需時(shí)間t=63.8ms;每轉(zhuǎn)10圈所需的時(shí)間t=638ms。根據(jù)PLC的特點(diǎn)，選擇單位時(shí)間為640ms，定義電機(jī)每轉(zhuǎn)10圈與計(jì)時(shí)器計(jì)64個(gè)時(shí)間脈沖進(jìn)行比較，如果計(jì)時(shí)脈沖小于64個(gè)，則電機(jī)輕載;反之則電機(jī)過載，隨即報(bào)警或停車。