電氣領域里三個問題的研究

摘 要：第一，經(jīng)過解析PLC原理、構造及作用，從經(jīng)濟觀點出發(fā)指出了什么情況下方可用PLC替代繼電器控制裝置。第二，對于生產(chǎn)中交流接觸器線圈正常失壓后由于剩磁等原因不能切斷電動機電源而使電動機燒毀或機械設備損壞的非正常現(xiàn)象給出了解決問題的途經(jīng)。第三，給出了CJ12BF型鎖扣接觸器的正確接線方法。

關鍵詞：PLC 斷電器控制裝置 交流接觸器 剩磁 鎖扣接觸器

中圖分類號：TU994文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）04（a）-00-02

（1）生產(chǎn)中是否用PLC替代電器控制裝置，值得探討。宗旨做到既經(jīng)濟又實用，不能一概而論，要因地制宜。結合我國的國情，辯證的認識PLC和斷電器控制裝置在生產(chǎn)中各自的作用。

（2）電動機帶動機械裝置到達終點時，利用限位開關切斷交流接觸器線圈中的電流使交流接觸器的主觸頭分離斷開電機電源達到工作的目的。

生產(chǎn)當中常常出現(xiàn)交流接觸線圈中的電流切除后因剩磁等原因交流接觸器動主觸頭不能立即和靜主觸頭正常分開的現(xiàn)象，電動機繼續(xù)帶動機械裝置運行，結果造成電動機燒毀或損壞機械裝置的被動局面。

到目前為止似乎無任何繼電保護技術解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的此問題，造成的經(jīng)濟損失是不可估量的，需要新的技術征服它。

其實，電動機或電氣線路出現(xiàn)故障后，即使有短路、過流、缺相等繼電保護功能，也無法克服因剩磁等原因交流接觸器不能斷開電源的現(xiàn)象，斷電保護完全喪失了應有的保護作用。因此，新的技術需要亟待開發(fā)。

（3）CJ12B型銷扣接觸器與普通的交流接觸器相比具有節(jié)能、無噪音等優(yōu)點，可以推廣使用，但接線一定要正確，否則，繼電保護不能起到應有的作用。

1 可編程控器與繼電器控制裝置

可編程控制器簡稱PLC，一個完整的PLC包括硬件和軟件兩大部分。

PLC的硬件包括基本組成部分、I/O擴展部分和外部設備三大部分。

PLC的基本組成部分是構成PLC的最小系統(tǒng)，包括中央處理器（CPU）、存儲器、輸入接口、輸出接口、電源等，CPU是PLC的主要部件，是PLC的運算、控制中心。

存儲器是存儲程序和數(shù)據(jù)的物理實體，用作存放PLC的系統(tǒng)程序、用戶程序、邏輯變量、輸入/輸出狀態(tài)映像以及各種數(shù)據(jù)信息。輸入/輸出接口亦稱I/O接口，是PLC與被控對象的紐帶與橋梁。電源是整機的能源中心。

PLC的I/O擴展部分是為系統(tǒng)擴展輸入、輸出點數(shù)而設計。

外部設備是開發(fā)PLC控制系統(tǒng)（主要是設計、調試應用程序）的輔助設備。雖然系統(tǒng)運行時并不需要，但對開發(fā)過程不可少的。主要有編程器、EPROM寫入器、磁帶機、打印機、監(jiān)視器等。

PLC的軟件是指PLC工作所使用的各種程序的集合。它包括系統(tǒng)軟件和應用軟件兩大部分。

系統(tǒng)軟件亦稱系統(tǒng)程序，是由PLC生產(chǎn)廠家編制的用來管理、協(xié)調PLC的各部分工作，充分發(fā)揮PLC硬件功能，方便用戶使用的通用程序，通常被固化在系統(tǒng)程序存儲器（ROM）中與機器的其他硬件一起提供給用戶，有了系統(tǒng)程序才給PLC賦予了各種各樣的功能，包括PLC的自身管理及執(zhí)行用戶程序完成各種工作任務。應用軟件亦稱應用程序，是用戶根據(jù)系統(tǒng)控制的需要用PLC的程序語言編寫的，同一廠家生產(chǎn)的同一型號PLC其系統(tǒng)軟件是一樣的，但不同的用戶用于不同的控制對象解決不同的問題所編制的應用程序是不同的，即同一臺PLC配上不同的應用軟件可以完成不同的控制任務。

繼電器控制裝置的有關指識大家頗知，在這里不再贅述。

PLC的誕生是生產(chǎn)發(fā)展的需要與技術進步結合的產(chǎn)物，尤其在機械加工、機床控制上的應用越來越廣泛。PLC主要具有兩個

特點。

（1）使用靈活、通用性強。它用程序代替了布線邏輯，改變生產(chǎn)工藝流程、調整控制方案，只需修改用戶程序，是很方便的，這種方式也就是所謂的軟接線邏輯。

而繼電器控制裝置一經(jīng)布線安裝后再改變繼電器動作程序就必須重新設計、重新布線、重新安裝，顯然是非常麻煩費事的，造成人力、資金和時間的大量浪費。

（2）可靠性高。設計PLC時，采用了如屏蔽、隔離、濾波、連鎖等安全防護措施，以集成電路為基本的電子設備，內部處理過程不依賴于機械觸點，元件經(jīng)過嚴格篩選其壽命很長，降低維修次數(shù)。

機械加工、機床控制等領域為了贏得市場需要及時更換產(chǎn)品，改變電氣控制系統(tǒng)程序是必不可少的環(huán)節(jié)，這時，使用PLC就會充分顯示出它的本能，用它替代繼電器裝置是大有好處的。

電氣系統(tǒng)在自來水行業(yè)應用到變電所、水泵控制、混凝沉淀、消毒過濾、挖泥船和機修等處，而這些方面的繼電器控制系統(tǒng)一旦投入運行不需要改變其工作狀態(tài)，就不會出現(xiàn)重新設計、重新施工的場面，其他許多行業(yè)的繼電器控制系統(tǒng)也是如此。

保證繼電器控制裝置的可靠性是不難的，應從以下幾個方面

入手。

①設計人員在設計繼電器控制系統(tǒng)時要深思熟慮，選擇繼電器要進行優(yōu)選，線路要設計合理。

②必須購買優(yōu)質的電器元件。

③嚴格把好施工質量關。

④提高維修人員的維修技能。

⑤增強職工的維護意識。

鑒于我們國家還不富裕的今天，是否用PLC替代繼電器控制裝置應依據(jù)PLC的特點結合實際而定，要充分考慮它的使用價值，而不能盲目地進行投資。

2 電動機易被燒毀的一個原因及處理方法

在電動機正反轉帶動機械運行的電氣系統(tǒng)中，會出現(xiàn)機械到達終點限位開關動作后交流接觸器由原因不能斷開或延時斷開而使電動機燒毀或損壞機械裝置現(xiàn)象，到目前為止還沒有看到解決此問題的方法，它是電氣知識方面的一個空缺，為了防止這類故障的后果發(fā)生，筆者設計了一個控制原理圖（圖1），供大家參考使用。

（2）市場上已有裝失壓保護裝置和輔助觸頭且安培量小的三極自動空氣開關。

下面分析上圖的保護電動機原理。

交流接觸器線圈失壓后其動、靜觸頭不會自動分離或延時分離的動作過程；當電動機正轉帶動機械到達終點時，SL1-1斷開，SL1-2閉合，KM1-5閉合，KT1-1得電，KT1-2經(jīng)延時斷開，QA-2失壓，QA-1自動斷開，當電動機反轉帶動機械到達終點時，SL2-1斷開，SL2-2閉合，KM2-5閉合，KT2-1得電，KT2-2延時斷開，QA-2失壓，QA-1自動斷開。

交流接觸器線圈失壓后其動、靜觸頭能自動分離的動作過程：當電動機正轉帶機械到達終點時，SL1-1斷開，KM1-2失壓，KM1-5斷開，SL1-2閉合，KT1-2閉合，QA-1不會自動斷開。當電動機反轉帶動機械到達終點時，SL2-1斷開，KM2-2失壓，KM2-5斷開，SL2-2閉合，KT2-2閉合，QA-1不會自動斷開。交流接觸器線圈失壓后不能自動斷開或延時斷開的常見原因如下：（1）交流接觸器由于長期使用，剩磁過大。（2）交流接觸器在接通或斷開時產(chǎn)生的火花使動、靜觸頭表面燒壞粘在一起。（3）交流接觸器的鐵心和銜鐵表面油泥過多。

3 用CJ12B型鎖扣接觸器時防止電動機單相運行之方法

CJ12B型鎖扣接觸器和一般的交流接觸器相比有以下優(yōu)點：

（1）節(jié)能。接觸器一旦接通，吸引線圈失壓，靠機械裝置使動、靜觸頭結合在一起。

（2）無噪音。

（3）經(jīng)久耐用，維修率低，減少了維修費用。

用CJ12B型鎖扣接觸器與自動空氣斷路器配合使用時二交接線錯誤，會有可能引起單相運行時燒毀電動機。

請看下面三種接線方式：

圖2為第一種接線方式，二、三接線方式與一接線方式基本相同，只要把圖2的自動空氣開關欠壓保護回路的電源線調到A、B處或B、C處，就能得到二、三接線方式的圖，在這里就不再畫出。

其中一、二接線方式圖中的二次接線都為接線錯誤方式，三接線方式圖中的二次接線為接線正確方式。也就是說自動空氣開關欠壓保護線路電源和鎖扣接觸器控制回路電源應從相同的兩相電源吸取。

分析圖2：自動空氣開關電源側A相或C相斷線時自動空氣開關都會因為線圈失壓而跳閘。自動空氣開關電源側B相斷線時自動空氣開關失壓線圈不會失壓，所以也就不會跳閘，JD雖然有斷相保護功能，但因B相斷開不能發(fā)揮其功能使鎖扣接觸器斷開電源。鎖扣接觸器或鎖扣接觸器負載側無論哪一相斷開時，鎖扣接觸器都會因JD的斷相保護功能而跳閘。也就是說，自動空氣開關電源側B相斷線時，電動機出現(xiàn)單相運行狀態(tài)，會出現(xiàn)燒毀電動機現(xiàn)象。

分析第二種接線方式圖與分析圖2方法相同。可以分析出自動空氣開關電源側C相斷線時，自動空氣開關和鎖扣接解器都不會自動跳閘。分析第三種接線方式圖：自動空氣開關電源側A相斷線時自動空氣開關雖然不會自動跳閘，但因JD有斷相保護功能使鎖扣接觸器線圈得電而使鎖扣接觸器跳閘。自動空氣開關電源側B相或C相斷線時，自動空氣開關失壓線圈因失壓使自動空氣開關跳閘。鎖扣接觸或鎖扣接觸器負載側無論哪一相斷開時，鎖扣接觸器都因JD斷相保護動能起到作用而跳閘。自動空氣開關處斷一相時繼電保護是個薄弱區(qū)。即使自動空氣開關欠壓保護線路電源和鎖扣接觸器控制電源取的是相同兩相電源，JD的單相保護功能也不能起到完全保護作用。當自動空氣開關處非取電源相斷路時，JD能起到單相保護作用，另外兩個取電源相在自動空氣開關處任意一相斷路時，JD都不能起到單相保護作用。而自動空氣開關處不管哪一相斷路，都不會使自動空氣開關跳閘。由此，選擇自動空氣開關額定電流比一般選擇時要大一些。

4 結語

（1）該文把PLC與繼電器控制原理、構造、作用比較后，指出不要盲目地用PLC替代繼電器控制裝置，可以減少大量的投資。（2）對于生產(chǎn)中存在由剩磁等原因不能切斷電源使電動機燒毀或機械設備損壞的問題進行了探討，給出了解決的辦法。（3）CJ12B型鎖扣接觸器接線要正確，接線不正確就不會完全實現(xiàn)繼電保護的功能，因而要求必須正確接線。

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