三相异步电动机正反转控制电路在原油生产中的运用

三相异步电动机正反转控制电路在原油生产中的运用

张亚东 贾宁生 郭 鹏

长庆油田分公司第五采油厂营盘山作业区，陕西 西安 710201

摘要：原油生产过程中，拉油井组产出液冬季拉运装完油后，现场装油泵正向装油，装油管线残留产出液容易冻堵，下次装油困难，为解决这个问题，使三相异步电动机实现正反转控制，将管线中残留液通过控制装油泵反转反向打回装油罐中，解决装油管线过长冬季残留液冻堵以及管线中残留损失和环境污染。另外在抽油机井井口调参时需要零时抽油机井反转，便于操作，正常操作时需要电工配合，利用该控制电路只需简单操作即可完成。

关键词：三相异步；电路；原油生产

1 原理分析

电机要实现正反转控制，将其电源的相序中任意两相对调即可(我们称为换相)，通常是V相不变，将U相与W相对调，为了保证两个接触器动作时能够可靠调换电动机的相序，接线时应使接触器的上口接线保持一致，在接触器的下口调相。由于将两相相序对调，故须确保二个KM线圈不能同时得电，否则会发生严重的相间短路故障，因此必须采取联锁。为安全起见，常采用按钮联锁(机械)与接触器联锁(电气)的双重联锁正反转控制线路(如下图所示);使用了按钮联锁，即使同时按下正反转按钮，调相用的两接触器也不可能同时得电，机械上避免了相间短路。另外，由于应用的接触器联锁，所以只要其中一个接触器得电，其长闭触点就不会闭合，这样在机械、电气双重联锁的应用下，电机的供电系统不可能相间短路，有效地保护了电机，同时也避免在调相时相间短路造成事故，烧坏接触器。

2 原理说明

图中主回路采用两个接触器，即正转接触器KM1和反转接触器KM2。当接触器KM1的三对主触头接通时，三相电源的相序按U―V―W接入电动机。当接触器KM1的三对主触头断开，接触器KM2的三对主触头接通时，三相电源的相序按W―V―U接入电动机，电动机就向相反方向转动。电路要求接触器KM1和接触器KM2不能同时接通电源，否则它们的主触头将同时闭合，造成U、W两相电源短路。为此在KM1和KM2线圈各自支路中相互串联对方的一对辅助常闭触头，以保证接触器KM1和KM2不会同时接通电源，KM1和KM2的这两对辅助常闭触头在线路中所起的作用称为联锁或互锁作用，这两正向启动过程对辅助常闭触头就叫联锁或互锁触头。

2.1 正向启动过程

按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈通电，与SB2并联的KM1的辅助常开触点闭合，以保证KMl线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM1的主触点持续闭合，电动机连续正向运转。

2.2 停止过程

按下停止按钮SB1，接触器KMl线圈断电，与SB2并联的KM1的辅助触点断开，以保证KMl线圈持续失电，串联在电动机回路中的KMl的主触点持续断开，切断电动机定子电源，电动机停转。

2.3 反向启动过程

按下起动按钮SB3，接触器KM2线圈通电，与SB3并联的KM2的辅助常开触点闭合，以保证KM2线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM2的主触点持续闭合，电动机连续反向运转。

3 三相异步电动机接触器联锁的正反转控制

3.1 三相异步电动机的正反转控制

图中使用了2个分别用于正转和反转的电磁接触器KM1、KM2，对这个电动机进行电源电压相的调换。此时，如果正转用电磁接触器KM1，电源和电动机通过接触器KM1主触头，使L1相和U相、L2相和V相、L3相和W相对应连接，所以电动机正向转动。如果接触器KM2动作，电源和电动机通过KM2主触头，使L1相和W相、L2相和V相、L3相和U相分别对应连接，因为L1相和L3相交换，所以电动机反向转动。

3.2 三相异步电动机正反转控制的安全措施

电动机的正反转控制操作中，如果错误地使正转用电磁接触器和反转用电磁接触器同时动作，形成一个闭合电路后会怎么样呢?三相电源的L1相和L3相的线间电压，通过反转电磁接触器的主触头，形成了完全短路的状态，所以会有大的短路电流流过，烧坏电路。所以，为了防止两相电源短路事故，接触器KM1和KM2的主触头决不允许同时闭合。

三相异步电动机接触器联锁的正反转控制线路

如上图所示三相异步电动机接触器联锁的正反转控制的电气原理图，为了保证一个接触器得电动作时，另一个接触器不能得电动作，以避免电源的相间短路，就在正转控制电路中串接了反转接触器KM2的常闭辅助触头，而在反转控制电路中串接了正转接触器KM1的常闭辅助触头。当接触器KM1得电动作时，串在反转控制电路中的KM1的常闭触头分断，切断了反转控制电路，保证了KM1主触头闭合时，KM2的主触头不能闭合。同样，当接触器KM2得电动作时， KM2的常闭触头分断，切断了正转控制电路，可靠地避免了两相电源短路事故的发生。

联锁(或互锁):在一个接触器得电动作时，通过其常闭辅助触头使另一个接触器不能得电动作的作用叫联锁(或互锁)。实现联锁作用的常闭触头称为联锁触头(或互锁触头)。

4 优缺点

三相异步电动机接触器联锁的正反转控制的优点:工作安全可靠。缺点:操作不便。因电动机从正转变为反转时，必须先按下停止按钮后，才能按反转启动按钮，否则由于接触器的联锁作用，不能实现反转。为克服此线路的不足，可采用按钮联锁或按钮和接触器双重联锁的正反转控制线路。

控制电路图:

正转：——按下SB2——KM1线圈的电——KM1主触头闭合——电动机正转运行 ——KM1辅助常开闭合自锁——KM1辅助常闭断开互锁.

停止：按下SB1——KM1线圈断电——KM1主触头断开——电动机惯性停车 ——KM1辅助常开断开解除自锁——KM1辅助常闭闭合解除互锁

反转：——按下SB3——KM2线圈的电——KM2主触头闭合——电动机反转运行 ——KM2辅助常开闭合自锁 ——KM2辅助常闭断开互锁

停车：按下SB1——KM2线圈断电——KM2主触头断开——电动机惯性停车 ——KM2辅助常开断开解除自锁——KM2辅助常闭闭合解除互锁

正反转加装中间继电器用以控制正反转信号灯，此为改进亮点。

主要电气元件:按钮开关3个，接触器2个，热过载1个，最好加3个熔断器为保护3条火线用，配用电机功率7.5kw。

采油现场按照正反转控制电路原理可采用图上控制开关成品，实现远距离控制电机正反转。或者按照控制电路原理重新组合控制电器柜。

参考文献：

[1]陈基容，卢森专.三相异步电动机正反转的PLC控制[J].电脑编程技巧与维护，2020.

[2]张明金.电容运行式单相异步电动机正反转控制方法的探讨[J].机电工程技术，2014（02）：66-68.