基于PLC的电机反时限过流保护方案
在工业企业生产中会用到大容量的电机,由于这些电机的长时间连续工作,并且长期受企业生产环境中粉尘、电流变化等影响,电机很容易发热。如果电机不超过限定发热量,则可以安全运行,如果发热量超过限定值,且长时间持续运转,电机温度就会逐渐升高,导致电机性能降低,甚至会烧坏电机,因此对电机进行热保护就显得非常重要。电机发热的原因通常是电流超过额定值引起的,启动时的瞬间电流过高是允许的,但持续的过流必须在限定时间内降下来,否则就需要启动断电电路来保护电机。也就是说电机热保护的实质是:判定电机的过流性质。
反时限过流保护可以理解为保护动作时间随电机电流变化而变化。其关键点有两个:一是电机电流超过额定电流规定时间保护将被启动;二是电机电流越大保护动作时间越短。各国专家都在研究这种保护方式,最早采用常规双金属片热继电器,上世纪七、八十年代采用模拟电路设计的反时限过流保护电路,九十年代后采用功能强大的智能化仪器,现代企业是以PLC为核心的电机保护系统。
建立电机反时限过流保护的数学模型
电机正常运行时电机发热量和电机散热量相等可达到热平衡,电机连续运行不会烧坏,保护电路不启动。设Ie为该电机额定电流值,在时间段t内的额定电流发热量为基于PLC的电机反时限过流保护方案。电机过载时,积累多余热量。设n为额定电流值的倍数,I为实际测量负荷电流值,有:I=nIe,在时间段t内积累多余热量为基于PLC的电机反时限过流保护方案,或为基于PLC的电机反时限过流保护方案。如不考虑散热,该临界值应为一常量Q,于是有:
程序实现:根据行业标准,考虑热量积累快慢不同,散热速度不同,结合实际及现场的通风散热,经反复计算和测试,调整数学模型中参数C,最终为提高电机的反时限过流保护精度,确定采用:
基于PLC的电机反时限过流保护方案
本方案的主控制器选PLC,原因是其具有易扩展、故障率低、稳定性高、可靠性强等优点。
电机保护系统包括硬件和软件两部分。
硬件主要包括主控计算机、模数转换模块、控制接触器和模拟信号提取等部分。主控计算机由主控制器PLC(西门子公司的可编程逻辑控制器PLC)、键盘、鼠标、显示器构成,控制接触器由中间继电器和主接触器构成,模拟信号提取由电流互感和变送器构成,模数转换模块由外部扩展数字量输出模块DO、数字量输入模块DI和模拟量输入模块AI等构成。
根据设计经验,结合工业企业生产实际情况,从软硬件角度提出了基于PLC的电机反时限过流保护方案,核心部分是反时限过流数学模型的建立。该电机保护系统具有广阔的应用前景,已应用于实际生产,保护电机效果很好。