1  引言

    電機的保護，一直是電氣行業(yè)的一個較熱門的研究課題。保護電機的產(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)視和保護電機的安全運行。

2  電機運行的基本情況及分析

    大家知道，每臺電機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)曲線運行，這一曲線就是電機的固有機械特性(見圖1)。

圖1    三相異步電機的機械特性

從曲線上可以定性地分析出電機的當(dāng)前負(fù)載運行狀況，也就是從電機的轉(zhuǎn)速反映出電機的負(fù)載情況。從圖1看，ne點是電機的額定轉(zhuǎn)速點，如果運行點朝n0方向移動，說明電機輕載，電機在安全運行段;如果運行點朝nij方向移動，則說明電機進入超載。n下降多少反映出超載的實際程度。如果將單位時間內(nèi)電機轉(zhuǎn)數(shù)信號進行分析、比較，就可得知電機當(dāng)前運行在什么狀態(tài)下，也就是說將電機的運行情況處理成數(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保護電機的安全運行
3.1 PLC內(nèi)部某些功能的簡介

     在PLC內(nèi)具有計數(shù)和記時功能，其最小單位都是10ms。如果將電機每轉(zhuǎn)一圈作為一脈沖信號輸入，信號最短的周期是20ms(因為電機最高轉(zhuǎn)速是3000rpm)，這個時間大于計數(shù)和計時功能的最小單位。如果利用其高速計數(shù)功能，則可每s處理2000個信號。

3.2 據(jù)電機參數(shù)來確定其運行的保護點
    這里選擇1臺電機為例來說明保護點的選擇，在手冊中選定1臺電機型號為: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
如果將保護點選在n=940，則每轉(zhuǎn)所需時間t=63.8ms;每轉(zhuǎn)10圈所需的時間t=638ms。根據(jù)PLC的特點，選擇單位時間為640ms，定義電機每轉(zhuǎn)10圈與計時器計64個時間脈沖進行比較，如果計時脈沖小于64個，則電機輕載;反之則電機過載，隨即報警或停車。