电气领域里三个问题的研究

摘 要：第一，经过解析PLC原理、构造及作用，从经济观点出发指出了什么情况下方可用PLC替代继电器控制装置。第二，对于生产中交流接触器线圈正常失压后由于剩磁等原因不能切断电动机电源而使电动机烧毁或机械设备损坏的非正常现象给出了解决问题的途经。第三，给出了CJ12BF型锁扣接触器的正确接线方法。

关键词：PLC 断电器控制装置 交流接触器 剩磁 锁扣接触器

中图分类号：TU994文献标识码：A文章编号：1674-098X（2013）04（a）-00-02

（1）生产中是否用PLC替代电器控制装置，值得探讨。宗旨做到既经济又实用，不能一概而论，要因地制宜。结合我国的国情，辩证的认识PLC和断电器控制装置在生产中各自的作用。

（2）电动机带动机械装置到达终点时，利用限位开关切断交流接触器线圈中的电流使交流接触器的主触头分离断开电机电源达到工作的目的。

生产当中常常出现交流接触线圈中的电流切除后因剩磁等原因交流接触器动主触头不能立即和静主触头正常分开的现象，电动机继续带动机械装置运行，结果造成电动机烧毁或损坏机械装置的被动局面。

到目前为止似乎无任何继电保护技术解决生产中出现的此问题，造成的经济损失是不可估量的，需要新的技术征服它。

其实，电动机或电气线路出现故障后，即使有短路、过流、缺相等继电保护功能，也无法克服因剩磁等原因交流接触器不能断开电源的现象，断电保护完全丧失了应有的保护作用。因此，新的技术需要亟待开发。

（3）CJ12B型销扣接触器与普通的交流接触器相比具有节能、无噪音等优点，可以推广使用，但接线一定要正确，否则，继电保护不能起到应有的作用。

1 可编程控器与继电器控制装置

可编程控制器简称PLC，一个完整的PLC包括硬件和软件两大部分。

PLC的硬件包括基本组成部分、I/O扩展部分和外部设备三大部分。

PLC的基本组成部分是构成PLC的最小系统，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入接口、输出接口、电源等，CPU是PLC的主要部件，是PLC的运算、控制中心。

存储器是存储程序和数据的物理实体，用作存放PLC的系统程序、用户程序、逻辑变量、输入/输出状态映像以及各种数据信息。输入/输出接口亦称I/O接口，是PLC与被控对象的纽带与桥梁。电源是整机的能源中心。

PLC的I/O扩展部分是为系统扩展输入、输出点数而设计。

外部设备是开发PLC控制系统（主要是设计、调试应用程序）的辅助设备。虽然系统运行时并不需要，但对开发过程不可少的。主要有编程器、EPROM写入器、磁带机、打印机、监视器等。

PLC的软件是指PLC工作所使用的各种程序的集合。它包括系统软件和应用软件两大部分。

系统软件亦称系统程序，是由PLC生产厂家编制的用来管理、协调PLC的各部分工作，充分发挥PLC硬件功能，方便用户使用的通用程序，通常被固化在系统程序存储器（ROM）中与机器的其他硬件一起提供给用户，有了系统程序才给PLC赋予了各种各样的功能，包括PLC的自身管理及执行用户程序完成各种工作任务。应用软件亦称应用程序，是用户根据系统控制的需要用PLC的程序语言编写的，同一厂家生产的同一型号PLC其系统软件是一样的，但不同的用户用于不同的控制对象解决不同的问题所编制的应用程序是不同的，即同一台PLC配上不同的应用软件可以完成不同的控制任务。

继电器控制装置的有关指识大家颇知，在这里不再赘述。

PLC的诞生是生产发展的需要与技术进步结合的产物，尤其在机械加工、机床控制上的应用越来越广泛。PLC主要具有两个

特点。

（1）使用灵活、通用性强。它用程序代替了布线逻辑，改变生产工艺流程、调整控制方案，只需修改用户程序，是很方便的，这种方式也就是所谓的软接线逻辑。

而继电器控制装置一经布线安装后再改变继电器动作程序就必须重新设计、重新布线、重新安装，显然是非常麻烦费事的，造成人力、资金和时间的大量浪费。

（2）可靠性高。设计PLC时，采用了如屏蔽、隔离、滤波、连锁等安全防护措施，以集成电路为基本的电子设备，内部处理过程不依赖于机械触点，元件经过严格筛选其寿命很长，降低维修次数。

机械加工、机床控制等领域为了赢得市场需要及时更换产品，改变电气控制系统程序是必不可少的环节，这时，使用PLC就会充分显示出它的本能，用它替代继电器装置是大有好处的。

电气系统在自来水行业应用到变电所、水泵控制、混凝沉淀、消毒过滤、挖泥船和机修等处，而这些方面的继电器控制系统一旦投入运行不需要改变其工作状态，就不会出现重新设计、重新施工的场面，其他许多行业的继电器控制系统也是如此。

保证继电器控制装置的可靠性是不难的，应从以下几个方面

入手。

①设计人员在设计继电器控制系统时要深思熟虑，选择继电器要进行优选，线路要设计合理。

②必须购买优质的电器元件。

③严格把好施工质量关。

④提高维修人员的维修技能。

⑤增强职工的维护意识。

鉴于我们国家还不富裕的今天，是否用PLC替代继电器控制装置应依据PLC的特点结合实际而定，要充分考虑它的使用价值，而不能盲目地进行投资。

2 电动机易被烧毁的一个原因及处理方法

在电动机正反转带动机械运行的电气系统中，会出现机械到达终点限位开关动作后交流接触器由原因不能断开或延时断开而使电动机烧毁或损坏机械装置现象，到目前为止还没有看到解决此问题的方法，它是电气知识方面的一个空缺，为了防止这类故障的后果发生，笔者设计了一个控制原理图（图1），供大家参考使用。

（2）市场上已有装失压保护装置和辅助触头且安培量小的三极自动空气开关。

下面分析上图的保护电动机原理。

交流接触器线圈失压后其动、静触头不会自动分离或延时分离的动作过程；当电动机正转带动机械到达终点时，SL1-1断开，SL1-2闭合，KM1-5闭合，KT1-1得电，KT1-2经延时断开，QA-2失压，QA-1自动断开，当电动机反转带动机械到达终点时，SL2-1断开，SL2-2闭合，KM2-5闭合，KT2-1得电，KT2-2延时断开，QA-2失压，QA-1自动断开。

交流接触器线圈失压后其动、静触头能自动分离的动作过程：当电动机正转带机械到达终点时，SL1-1断开，KM1-2失压，KM1-5断开，SL1-2闭合，KT1-2闭合，QA-1不会自动断开。当电动机反转带动机械到达终点时，SL2-1断开，KM2-2失压，KM2-5断开，SL2-2闭合，KT2-2闭合，QA-1不会自动断开。交流接触器线圈失压后不能自动断开或延时断开的常见原因如下：（1）交流接触器由于长期使用，剩磁过大。（2）交流接触器在接通或断开时产生的火花使动、静触头表面烧坏粘在一起。（3）交流接触器的铁心和衔铁表面油泥过多。

3 用CJ12B型锁扣接触器时防止电动机单相运行之方法

CJ12B型锁扣接触器和一般的交流接触器相比有以下优点：

（1）节能。接触器一旦接通，吸引线圈失压，靠机械装置使动、静触头结合在一起。

（2）无噪音。

（3）经久耐用，维修率低，减少了维修费用。

用CJ12B型锁扣接触器与自动空气断路器配合使用时二交接线错误，会有可能引起单相运行时烧毁电动机。

请看下面三种接线方式：

图2为第一种接线方式，二、三接线方式与一接线方式基本相同，只要把图2的自动空气开关欠压保护回路的电源线调到A、B处或B、C处，就能得到二、三接线方式的图，在这里就不再画出。

其中一、二接线方式图中的二次接线都为接线错误方式，三接线方式图中的二次接线为接线正确方式。也就是说自动空气开关欠压保护线路电源和锁扣接触器控制回路电源应从相同的两相电源吸取。

分析图2：自动空气开关电源侧A相或C相断线时自动空气开关都会因为线圈失压而跳闸。自动空气开关电源侧B相断线时自动空气开关失压线圈不会失压，所以也就不会跳闸，JD虽然有断相保护功能，但因B相断开不能发挥其功能使锁扣接触器断开电源。锁扣接触器或锁扣接触器负载侧无论哪一相断开时，锁扣接触器都会因JD的断相保护功能而跳闸。也就是说，自动空气开关电源侧B相断线时，电动机出现单相运行状态，会出现烧毁电动机现象。

分析第二种接线方式图与分析图2方法相同。可以分析出自动空气开关电源侧C相断线时，自动空气开关和锁扣接解器都不会自动跳闸。分析第三种接线方式图：自动空气开关电源侧A相断线时自动空气开关虽然不会自动跳闸，但因JD有断相保护功能使锁扣接触器线圈得电而使锁扣接触器跳闸。自动空气开关电源侧B相或C相断线时，自动空气开关失压线圈因失压使自动空气开关跳闸。锁扣接触或锁扣接触器负载侧无论哪一相断开时，锁扣接触器都因JD断相保护动能起到作用而跳闸。自动空气开关处断一相时继电保护是个薄弱区。即使自动空气开关欠压保护线路电源和锁扣接触器控制电源取的是相同两相电源，JD的单相保护功能也不能起到完全保护作用。当自动空气开关处非取电源相断路时，JD能起到单相保护作用，另外两个取电源相在自动空气开关处任意一相断路时，JD都不能起到单相保护作用。而自动空气开关处不管哪一相断路，都不会使自动空气开关跳闸。由此，选择自动空气开关额定电流比一般选择时要大一些。

4 结语

（1）该文把PLC与继电器控制原理、构造、作用比较后，指出不要盲目地用PLC替代继电器控制装置，可以减少大量的投资。（2）对于生产中存在由剩磁等原因不能切断电源使电动机烧毁或机械设备损坏的问题进行了探讨，给出了解决的办法。（3）CJ12B型锁扣接触器接线要正确，接线不正确就不会完全实现继电保护的功能，因而要求必须正确接线。

参考文献

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