淺談高壓電機(jī)的自動(dòng)化控制技術(shù)原理及電氣調(diào)試技術(shù)

謝明浩

（安徽淮北礦業(yè)集團(tuán)有限公司，安徽 淮北 235000）

高壓電機(jī)屬于工業(yè)企業(yè)較為常見(jiàn)并且不可或缺的設(shè)備，通過(guò)將自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用在該類設(shè)備中，能夠在最大程度地實(shí)現(xiàn)設(shè)備技術(shù)優(yōu)勢(shì)最大化。正常而言，高壓電機(jī)運(yùn)行需要較高的供電電壓支持，電流相對(duì)較小，因此，無(wú)須大量電纜敷設(shè)，有利于減少企業(yè)成本。由于電機(jī)額定電壓較高，將會(huì)降低其額定電流，減少電機(jī)體積，可有效降低設(shè)備各項(xiàng)成本。因此，在電力驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，高壓電機(jī)的應(yīng)用逐漸廣泛化。

1 自動(dòng)化控制技術(shù)原理

1.1 直接啟動(dòng)控制原理

基于高壓電機(jī)自動(dòng)化運(yùn)行，利用電流采集裝置將大電流轉(zhuǎn)換成小電流，配合電動(dòng)機(jī)微機(jī)保護(hù)器的使用，將采集的電流信號(hào)，即三相電流以及漏電電流等，進(jìn)行分析處理并對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)信息獲取。當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)短路、過(guò)載、缺相、漏電等不正?，F(xiàn)象時(shí)，可借助微機(jī)保護(hù)器，判斷問(wèn)題的嚴(yán)重程度，根據(jù)嚴(yán)重程度的高低，做出相應(yīng)的處置。同時(shí)，將具體故障信息傳送到控制中心，經(jīng)聲光報(bào)警，提醒操作人員前去處理，從而保護(hù)設(shè)備，降低企業(yè)經(jīng)濟(jì)損失。

綜上所述，通過(guò)將自動(dòng)化控制技術(shù)合理應(yīng)用在高壓電機(jī)中，使微機(jī)保護(hù)裝置能夠通過(guò)對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行分析判斷，控制接觸器的分合，保護(hù)高壓電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的工頻啟動(dòng)運(yùn)行。

1.2 變頻啟動(dòng)控制原理

高壓變頻器具有直接控制電機(jī)功能，電源為高壓電。當(dāng)前，我國(guó)在絕緣柵雙極性晶體管方面研究成果顯著，經(jīng)大電流高壓，在二極管中，三相高壓交流電得以整流，并實(shí)現(xiàn)高壓直流電。通過(guò)有效利用高壓直流電，能夠盡快接觸到雙極性高壓開(kāi)關(guān)管，進(jìn)而形成三相類交流高壓。高壓變頻器屬于變頻電源，借助濾波處理，可生成三相正弦交流電，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)調(diào)頻調(diào)速降低電流功能。針對(duì)變頻器操作，能夠支持計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用，提高雙極性高壓開(kāi)關(guān)內(nèi)部開(kāi)關(guān)控制。除此之外，建立在有效利用計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上，在控制電子、電路的同時(shí)，可對(duì)程序進(jìn)行調(diào)整，確保變頻器輸出頻率處于正常狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行全程可控。針對(duì)電機(jī)軟停車，內(nèi)部控制程序與絕緣柵雙極型晶體管存在接觸，如果在整流電容中存在殘余電流，經(jīng)放電電阻，可完成相應(yīng)的放電工作。在該項(xiàng)操作完成后，觀察高壓電源指示燈，其將會(huì)呈現(xiàn)熄滅狀態(tài)。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)，設(shè)備安全性至關(guān)重要，因此，目前企業(yè)對(duì)直接應(yīng)用電氣成套設(shè)備，實(shí)時(shí)性收集各項(xiàng)數(shù)據(jù)，確保在設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下，能夠及時(shí)切斷電源，實(shí)現(xiàn)變頻器以及電機(jī)的保護(hù)。

2 電氣調(diào)試技術(shù)

2.1 調(diào)試范圍

高壓電機(jī)變頻控制，電氣調(diào)試工作具有不可或缺性，調(diào)試人員應(yīng)切實(shí)落實(shí)電氣調(diào)試工作，在保障電機(jī)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，確保企業(yè)各項(xiàng)生產(chǎn)工作有效開(kāi)展，以免出現(xiàn)相關(guān)事故，引發(fā)嚴(yán)重后果。因此，在整個(gè)電機(jī)調(diào)試過(guò)程中，工作人員應(yīng)充分認(rèn)識(shí)電氣調(diào)試的重要性，提高電氣調(diào)試工作的安全性。在變頻器調(diào)試中，需要考慮電機(jī)轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)矩、頻率響應(yīng)時(shí)間等指標(biāo)，從而做好電機(jī)控制精度判斷。在這一過(guò)程中，工作人員應(yīng)明確各部分調(diào)試重點(diǎn)，保障調(diào)試工作的針對(duì)性，在整體上優(yōu)化高壓電機(jī)工作質(zhì)量，提高高壓電機(jī)工作效率。工作人員應(yīng)合理把控好相應(yīng)的電氣調(diào)試范圍，促進(jìn)高壓電機(jī)未來(lái)發(fā)展，助推自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)步。圖1為變頻器一次原理圖。

圖1 變頻器一次原理圖

2.2 調(diào)試內(nèi)容

以電控柜作為調(diào)試重點(diǎn)，應(yīng)注意檢查電纜以及柜內(nèi)接地的可靠性，確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。同時(shí)，還要注意對(duì)功率器件進(jìn)行檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)器件損壞情況，并判斷器件絕緣性能，建立在有效檢查基礎(chǔ)上，確保各項(xiàng)準(zhǔn)備工作得到有效落實(shí)。同時(shí)，在檢查變頻器過(guò)程中，應(yīng)做好電纜檢查，精確計(jì)算電阻值，在這一過(guò)程中，應(yīng)對(duì)高壓耐壓前后絕緣電阻進(jìn)行測(cè)試，以免出現(xiàn)高壓反沖情況。建立正確接線方式，確保電纜容量、耐壓等級(jí)、絕緣性能與實(shí)際要求相符。通過(guò)落實(shí)前期準(zhǔn)備工作，能夠在最大程度上降低相關(guān)事故出現(xiàn)概率。為進(jìn)一步優(yōu)化綜合保護(hù)器，確保其作用得到最大化發(fā)揮，工作人員應(yīng)合理制定設(shè)計(jì)參數(shù)，并嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)，完成高壓電機(jī)操作，使各項(xiàng)參數(shù)能夠與電機(jī)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行需求相符。工作人員要明確交接實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，并以此作為依據(jù)，堅(jiān)持驗(yàn)收規(guī)范。

2.3 調(diào)試過(guò)程

在調(diào)試的過(guò)程中，應(yīng)合理控制頻率提升速度，如果電流表指針處于不動(dòng)狀態(tài)，則要保持相對(duì)緩慢的速度將電源切除。要重點(diǎn)檢查直流電高壓泄漏情況，確保耐壓實(shí)驗(yàn)有效性，建立在有效控制手段基礎(chǔ)上，使泄露值始終處于規(guī)定范圍內(nèi)。工作人員應(yīng)注意在直流耐壓試驗(yàn)前后對(duì)絕緣電阻進(jìn)行測(cè)量，落實(shí)相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)設(shè)定，合理做好電阻值控制。

圖2為高壓變頻器控制原理圖。通過(guò)RS485通訊和網(wǎng)關(guān)的配合或工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓變頻器的遠(yuǎn)程控制，并在下位機(jī)上顯示變頻器的運(yùn)行狀態(tài)。在高壓變頻器中，調(diào)試第一步為控制系統(tǒng)，先給控制系統(tǒng)送電，如果帶旁路柜，檢查旁路柜接觸器動(dòng)作是否正常，信號(hào)反饋情況和變頻器自檢情況，待自檢正常變頻器發(fā)出允許合閘的指示后，上級(jí)斷路器才可以合閘，兩者互為聯(lián)鎖，控制系統(tǒng)調(diào)試全部正常后才可以進(jìn)行下一步操作。具體內(nèi)容如下：工作人員應(yīng)按照要求，檢查軟件裝置參數(shù)，并將其與實(shí)際裝置參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，確保兩者處于一致?tīng)顟B(tài)。同時(shí)，工作人員應(yīng)將電機(jī)參數(shù)輸入變頻器中，并合理選擇相應(yīng)的控制方式、配套電抗器、通過(guò)判斷濾波動(dòng)能以及電機(jī)編碼器，確保軟、硬件在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面的一致性。在啟動(dòng)變頻器后，在觀察電機(jī)正弦波情況的同時(shí)，完成直流電情況觀察，在獲取電纜阻抗值的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步獲取相關(guān)電機(jī)內(nèi)部參數(shù)，做好電機(jī)模型控制工作。在空載旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，經(jīng)有效參數(shù)調(diào)節(jié)，可對(duì)電機(jī)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)電機(jī)速度設(shè)定值監(jiān)控，有效實(shí)現(xiàn)衡量各項(xiàng)電流、轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)。對(duì)于整個(gè)調(diào)試過(guò)程而言，速度調(diào)節(jié)器PI設(shè)定值具有重要作用，將會(huì)直接關(guān)系系統(tǒng)響應(yīng)速度，與系統(tǒng)穩(wěn)定性密切相關(guān)，因此，工作人員可結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)以及實(shí)際情況，對(duì)參數(shù)進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，確保電機(jī)模型的理想化程度。

圖2 高壓變頻器控制原理圖

2.4 調(diào)試因素

基于高壓電機(jī)直流電阻，應(yīng)注意檢查電極連接測(cè)量極的安全性、可靠性，確保最終測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，以免出現(xiàn)誤差。在阻值測(cè)量方面，應(yīng)注意保持三相平衡狀態(tài)。在對(duì)高壓電纜進(jìn)行絕緣測(cè)試過(guò)程中，應(yīng)配備專業(yè)工作人員對(duì)電纜兩端進(jìn)行測(cè)試，并在落實(shí)聯(lián)?；ケ９ぷ鞯耐瑫r(shí)，做好安全隔離工作，在必要的位置處，完成隔離帶設(shè)置。經(jīng)耐壓實(shí)驗(yàn)后，應(yīng)做好高壓合閘檢查工作，并對(duì)分?jǐn)嗷芈愤M(jìn)行檢查，然后進(jìn)行高壓上電工作。在這一過(guò)程中，當(dāng)上級(jí)斷路器處于正常狀態(tài)，需要在帶電條件下，完成變頻器合閘檢查工作，并判斷高壓分?jǐn)嗫刂苹芈贰Ｔ趲Ц邏赫{(diào)試過(guò)程中，應(yīng)落實(shí)相應(yīng)的安全措施。首次上電需要將變壓器柜、單元柜柜門打開(kāi)，并由一名專業(yè)技術(shù)人員留守在按鈕旁邊，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，應(yīng)第一時(shí)間將分壓電源進(jìn)行切斷處理，以單手手背完成高壓分?jǐn)喟粹o操作。如果變頻器未出現(xiàn)故障，則說(shuō)明斷路器處于合閘正常狀態(tài)。按下柜門處高壓分?jǐn)喟粹o，判斷斷路器是否處于可靠狀態(tài)，在上述狀態(tài)下，對(duì)斷路器合閘情況進(jìn)行確認(rèn)，將高壓分?jǐn)喟粹o松開(kāi)，完成斷路器合閘處理，借助人為操作，制造出變壓器過(guò)熱情況，對(duì)斷路器分?jǐn)嗫煽啃羞M(jìn)行判斷。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，結(jié)合高壓電機(jī)發(fā)展，行業(yè)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)精度要求也逐漸提高，就目前而言，雖然自動(dòng)化技術(shù)仍處于不斷發(fā)展中，但是，與高壓電機(jī)實(shí)際需求相比，還存在一定的差距。高壓電機(jī)的應(yīng)用為企業(yè)運(yùn)營(yíng)提供了良好的便利。結(jié)合高壓電機(jī)實(shí)際應(yīng)用，工作人員應(yīng)切實(shí)落實(shí)自動(dòng)化控制技術(shù)，了解高壓電機(jī)運(yùn)行情況，確保高壓電機(jī)穩(wěn)定地運(yùn)行。