电动机正反转控制是电工电气中最常见的电路之一。不管多复杂的自动化系统,最终都要控制电机转、停、正转、反转。很多现场问题的根源在于控制电路设计不合理——互锁没做好,正反转同时接通造成短路;热继电器整定不对,电机烧了都不跳。
一、启保停电路是基础
启保停电路的功能很简单:按下启动按钮,电机启动并保持运行;按下停止按钮,电机停止。
关键元件包括:接触器线圈得电时吸合、主触点接通电机电源;辅助常开触点用于自锁;启动按钮是常开点;停止按钮是常闭点;热继电器常闭触点用于过载保护。
工作原理:按下启动按钮SB2,接触器线圈KM得电,主触点闭合电机启动,同时KM的辅助常开触点闭合。松开SB2后,电流通过已闭合的KM辅助触点继续为线圈供电,这就是自锁。按下停止按钮SB1,线圈失电,主触点和辅助触点都断开,电机停止。
自锁是自动控制的基础——没有自锁,按着按钮电机才转,松开就停。
二、正反转控制:互锁是核心
很多设备需要电机正转也能反转——起重机升降、工作台往返、阀门开关。正反转电路的核心问题是:如果正转和反转接触器同时吸合,会造成相间短路。
互锁的两种方式
电气互锁:正转接触器的常闭触点串联在反转线圈回路中,反转接触器的常闭触点串联在正转线圈回路中。一个吸合时,另一个被切断,无法通电。
按钮互锁:启动按钮的常闭触点串联在对方线圈回路中。按下正转按钮时,它的常闭触点先断开反转回路。即使操作工同时按下正反按钮,也能保证安全。
实际应用中,电气互锁加按钮互锁双重保险。
一个容易被忽略的问题
梯形图中的互锁和按钮互锁只能保证输出模块的硬件继电器常开触点不同时接通。由于切换过程中电感的延时作用,可能会出现一个接触器还未断弧、另一个却已合上的现象,造成瞬间短路。
更严重的是,如果因主电路电流过大或接触器质量不好,某一接触器的主触点被电弧熔焊而粘结,其线圈断电后主触点仍然是接通的,这时如果另一接触器的线圈通电,仍将造成三相电源短路事故。
对策:在PLC外部设置KM1和KM2的辅助常闭触点组成的硬件互锁电路,确保即使一个主触点被熔焊,另一个也无法得电。
三、过载保护的关键细节
热继电器用于电机长期严重过载保护。其常闭触点与接触器线圈串联,过载时接触器线圈断电,电机停止运行。
需要特别注意的地方:
有些热继电器需要手动复位——动作后要按一下复位按钮,触点才会恢复。这种热继电器的常闭触点可以接在PLC的输出回路,仍与接触器线圈串联。
但有的热继电器有自动复位功能——电机停转后热元件冷却,触点自动恢复。如果常闭触点仍接在PLC输出回路,电机停转后会因触点自动恢复而重新运转,可能造成设备和人身事故。
有自动复位功能的热继电器,常闭触点必须接在PLC的输入端(可接常开或常闭触点),用梯形图实现过载保护。如果用电子式电机过载保护器代替热继电器,也应注意其复位方式。
四、给工程师的建议
互锁不能只靠软件。PLC梯形图的互锁不能满足所有安全要求,硬件互锁是最后一道防线,不能省。
热继电器的复位方式要搞清楚。自动复位的热继电器如果接错,设备会无预警重启。
图纸必须与实物一致。现场改了线,图纸要同步改。没有图纸或图纸不对,故障排查时间至少多一倍。