高压电动机自动化控制原理及电气调试技术

高压电动机自动化控制原理及电气调试技术

陈永浩

身份证号码：410728198806180037

摘要：电动机作为电能转换的主要装置，在日常生产生活中发挥着至关重要的作用。随着科学技术水平的不断提高，工业领域对电动机性能提出了越来越高的要求。在工业生产过程中，作为必不可少的设备之一，电动机是保证机械传动的基本要素，也是各项设备运行的动力基础。

关键词：高压电动机；自动化控制；电气调试

1.高压电动机自动化控制技术

1.1　直接启动

自动控制技术不仅能够提升高压电动机的控制精度，同时也能够有效地保障电动机的安全。为了保证供电系统的安全稳定运行，必须对电气设备进行有效的监测与控制，其中自动化技术是一种比较先进的手段，能够实时地监控电气元件的运行状况。通过自动控制系统可以对线路运行状态进行动态监测，一旦电动机发生短路、过载等情况可以及时监测到相关问题并且向保护设备发出相应信号，启动保护装置，并采取报警措施，从而提升系统的安全性。

1.2　启动高压电动机变频

在高压电动机的运行过程中，需要施加额外的高电压，而启动瞬间，电流会达到额定电流的约七倍，这可能会导致大功率电动机启动时引起电网波动。如果不采取合理措施限制启动电流，将会导致电力系统短路事故发生，给企业造成重大经济损失。采用变频启动技术，可以实现启动电流的缓慢增加。因此，研究电动机变频控制技术具有重要意义。

1.3　变频启动控制技术

这种技术不仅具有节能效果好、噪音小等特点，而且还能提高系统效率，降低能耗，因此被广泛应用于各个领域之中。目前，研究人员已成功研发出一种高功率和高压隔离的双极晶体管开关器件，该器件采用一种全新的结构，能够在经历高电流和高压后，对三相高压交流电进行整流处理，最终将其转化为高压直流电。通过这种方式，高压直流电动机可以获得更高的功率输出能力。确保高压交流电动机正常运行的关键在于其所需的电流能够得到有效支撑。这种新型开关器件的使用能够极大提高工作效率，并且不会影响到电网的电能质量。由于高压变频器的功率容量较大，因此需要采用大容量的电力电子器件来保证整个装置能够高效工作。为了确保升压频率的有效控制，我们将外围电路与内部系统程序相融合，从而更加合理地调整软启动程序、电动机转速和软停止，以保障系统的绝对安全运行。当系统处于空载状态下进行工作时，计算机系统通过对输入信号的处理来调节电机的输出功率。在这段时间内，必须对电压输出的频率进行精确控制，使其维持在0到400Hz之间。如果不加限制的话，将会造成过电压或过低温度。当停放系统时，计算机系统内部的控制机制会与晶闸管控制器（TGBT）单元发生接触。晶闸管发生导通或关断动作。在此刻，放电电阻可能会释放整流电容器中未被消耗的电流。此时，由于电容容量不足而引起充电回路短路，导致蓄电池损坏，甚至整个计算机瘫痪。当电源设备上的指示灯停止亮起时，表明放电活动已经停止。如果没有及时对其充电，则会导致整个供电系统无法正常运行。在此情形下，若设备维护由技术人员负责，一般不会发生任何意外事件。

2.高压电气设备的电气调试技术

首先需要合理地调整并且处理电动机变压器的升压或者降压设备，确保能够按照要求做好其功率和接入性能的测定。对于需要使用高压电气设备进行试验时，一定要按照要求操作，确保安全性能达标，并且还要注意电压值是否稳定等问题。在高压电气设备的检测过程中，为确保安全，必须进行地面作业，并在相关试验确认并各方签字确认后，方可进入下一步工作阶段。在操作之前必须先将其接地电阻测量完毕，保证不会影响到后续试验。在调试和测试的过程中，必须切断被测试设备的电源供应，以确保调节器指标在实验阶段达到零，从而保证数据的准确性，避免任何潜在的事故。在启动之前一定要关闭高压开关，否则会引起短路现象，影响后续工作的顺利进行。最终，对地面连接进行仔细检查，以确保不存在任何其他问题的发生。在实验之前，工作人员应仔细分析所需使用设备的类型以及功能，根据实际需求确定合适的电压值，然后按照规定步骤来做相应的处理。在实验过程中，必须对高压电流计的变化进行仔细观察，无论是电流的升降，还是出现的闪烁情况，都需要进行详尽的记录，只有这样才能完整地完成实验。

3.高压电动机状态监测

经过长时间运行后的高压电动机可能会出现不同程度的问题，比如绝缘老化、机械损伤、磨损、受潮等问题，如果单纯地依靠传统检测方式需要耗费大量的时间并且难以及时准确地确定缺陷位置，无法及时消除设备安全运行的隐患。因此，运维部门要格外重视高压电动机的监测问题,通过参数的细微变化或发展趋势及早发现设备隐患。

高压电动机状态监测单元主要包括如下内容：

(1)电机运行状态监测。根据开入隔离单元信息(高压电动机断路器上1路辅助常开接点信号)判断高压电动机处于投运状态或备用状态，当高压电动机处于投运状态时，自动监测电动机运行参数(包括电压、电流、泄漏电流、温度、湿度以及振动等)。

(2)电机备用状态绝缘电阻监测。DC/DC高压输出单元输出的2000V高压直流电压经20MΩ分压电阻固定接于断路器A相下桩头。当电机处于备用状态时，按照设定时间间隔监测高压电动机的绝缘电阻。

(3)接收采集单元传来的电动机运行参数、绝缘电阻等信息存储到内部缓存中，采用FFT算法、软件测频算法、功率算法、平均值算法等计算电气参数的有效值、相角、频率、三相电功率(包括有功、无功、视在功率)、绝缘电阻以及温度、湿度、振动等，实时监测与显示，供运维人员查看和分析。

(4)根据电动机运行参数、绝缘电阻的计算值与定值来判断启动录波，当计算值大于定值时，启动录波完成暂态录波数据记录，形成录波简报及录波文件存储，供事后运维人员检索分析查找故障。

(5)接收FPGA送来的时间信息和位置信息，维护装置系统时间与IRIG-B时间同步；根据电动机监测状态及装置自检信息给开出单元发出控制信息，控制开出继电器跳闸。

(6)接收人机接口模块按键输入信息，根据输入信息和装置状态控制发光二极管、液晶屏输出显示信息；接收面板调试串口信息，与外设通过调试串口实现信息交互和定值下发。

(7)提供2路RS485串口和1路百兆以太网口输出，通过该串口接收温湿度传感器送来温度、湿度信息，与后台监测系统按照Modbus协议完成信息交互。

(8)监测单元选用NUC972DF62Y芯片，该芯片是针对电力及其他工控领域推出的工业级ARM9处理器，具有丰富的外设资源和接口，满足监测装置需求。

结束语

在现代工业发展的进程中，高压电动机扮演着至关重要的角色，而将自动控制技术应用于电气设备，则能够进一步提升电动机的工作效率，从而增强工业生产能力。在高压电动机的设计和制造过程中采用自动控制系统能够有效降低电能损耗，提升企业生产效率。

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