高压电动机自动化控制原理及电气调试技术

摘要：电动机在工业生产中占有重要地位，为众多机械系统提供动力。伴随现代控制技术的飞速进步，对电动机的自动控制需求逐渐上升。值得注意的是，在启动阶段，电动机往往会产生巨大的启动电流，这种瞬间电流可能对整个电路及相邻设备带来不良影响，因此变频器的控制在启动和运行时显得尤为关键。另外，如果高压电动机遭受持续的过载，其内部结构会受到严重损害。因此，随着自动控制技术的持续进化，确保电动机控制的安全性显得尤为重要。本文将深入探讨高压电动机的自动控制技术进展，以及对高压电动机进行电气调试的相关方法。本文旨在为读者展示高压电动机自动控制技术的最新发展和电气调试策略。

关键词：高压电动机；自动化控制原理；电气调试技术

引言

电动机作为电能转换的关键设备，在工业和日常生活中都扮演着不可或缺的角色。特别是高压电动机，已经普遍应用于机械传动过程。尽管早期的电动机控制主要依赖手动开关，导致控制精度和工作效率受限，但随着自动化技术的进步，现今的电动机控制已逐步转向自动化和智能化。利用传感器输入，电动机的控制精度得到了显著提升，使得设备能够24小时稳定运行，从而大幅提高生产效率。同时，电动机的安全运行状态也受到广泛关注。确保电动机在各种运行状态下的安全是为更高效地实现其自动控制[1]。

1.高压电动机自动化控制技术

1.1 高压电气测试设备

1.1.1 传统测试设备

我国当前广泛采用的电气测试设备多为传统和老旧型号。这些设备具有显著的体积和质量，导致运输困难。尽管其为手动操作，但缺乏自动化功能，从而测试数据的准确性受到挑战。很多时候，操作人员必须依赖他们的专业经验来评估数据的真实性和偏差。这不仅会增加检测的难度，还会加大错误数据的风险，而这些问题难以彻底解决。此外，这些测试设备并没有与计算机的连接接口，这意味着不能将测试数据传输至计算机进行进一步的分析。此外，由于数据存储的局限性，这些原始检测数据无法长时间保留，因此在后续测试中难以进行数据的纵向对比和分析。这些传统电气测试设备在功能和效率上存在许多局限性，影了测试的准确性和数据的后续应用。

1.1.2 先进的测试设备

随科技进步，电气测试设备得到了显著的升级和革新。现代电气测试设备已从中型测试车演进为高压程序控制电气测试车。这种新型测试设备旨在解决传统设备的诸多不足，同时带来了诸多先进的功能和优点。所有需要的先进电气测试工具都被集成在这一固定的测试车上。此外，配备了与计算机的同步传输功能，从而在测试中实现了数据的实时传输和分析，极大提升了检测速度和数据处理能力，确保了数据分析的高准确性。这些电气测试数据一经存储于数据库，便可以为未来的研究和工作提供宝贵参考。值得一提的是，由于测试工具整合在电气测试车上，这增强了其移动性和便携性，同时降低在搬运和运输中会对设备造成的损伤风险。

1.2 高压电动机的自动化控制技术

1.2.1 高压电动机的直接启动方式

在高压电动机中，自动化控制技术的应用已经变得日益重要。这不仅因为它可以提高设备的控制精度，更重要的是它能为电动机提供有效的保护。由于高压电动机在运行时产生的电压和电流都相对较高，任何线路或设备中的电流泄露都会导致设备故障，甚至会对操作人员造成伤害。为应对这些风险，自动化控制技术能够实时监测线路的工作状态。当探测到如短路或电动机过载这样的异常情况时，它可以迅速地将相关信息传递给保护装置。接收到此类信息后，保护设备能够及时断开电源或激活报警系统，从而显著提高整个系统的运行安全性。这样，高压电动机的自动化控制不仅优化了电动机的运行效率，更确保了设备和人员的安全。

1.2.2 高压电动机的变频启动

高压电动机在启动时，由于涉及高电压操作，会面临一些困难。尤其是在启动初期，电流可能会瞬时增至其额定值的七倍。对于高功率的电动机来说，这样的大起始电流可能会对电网造成干扰。变频启动方法因此而出现，它允许电动机的启动电流缓慢上升，避免在启动时对电网及其他电器设备造成的影响。此种电动机的变频控制依赖于微机电控制系统进行操作。该系统使用微计算机控制单元向变频器发送信号，确保电动机的启动过程得到精确管理。所以，利用变频启动，不仅可以保障电动机流畅、高效地运转，还能降低其对整体电气网络的潜在风险，增强系统的可靠性和保护性。

1.2.3 变频启动控制技术

在变频启动控制技术中，高压变频器扮演着关键角色，可以直接操纵高压电动机，本质上是一款高压电源。技术进步带来新突破，研发团队成功设计了大功率、高压隔离的双极晶体管开关。这些前沿开关展示了独特的构造，经过高电流和高压的考验，能在二极管中完成三相高压交流电的整流，进一步转化为高压直流电。此类电流转换对高压交流电动机的驱动至关重要，保障其平稳运作。为管理电动机的启动过程，高速绝缘栅双极型开关的启停操作主要受到高压逆变器内部的计算机控制系统的指挥。

高压逆变器的计算机控制系统不仅控制高速绝缘栅双极型开关的开闭，还与外围电路和内部系统程序相结合，以实现更精细的控制。通过这种协同工作，它能够调整软启动程序、电动机转速和软停止，确保系统的安全性。关键的控制参数是输出电压的频率，必须严格控制在0～400Hz范围内。在系统停机时，计算机系统会触碰晶闸管控制器（TGBT）单元，此时整流电容器中的剩余电流会通过放电电阻释放，直至电源指示灯熄灭，标志着放电过程结束。在这样的环境下，技术人员进行设备维护时，事故的风险被最大程度地降低[2]。

2.高压电动机电气调试工作

2.1 高压电动机电气调试的主要内容

高压电动机的电气校准涉及多个部件，如高压真空接触器、高压电缆、电动机主体、整合保护器、高压变频器、防雷装置以及TA和TV等组成部分。整合保护器在整体系统中起到了核心作用。其技术参数的确定应根据电动机的制造手册中的技术指标进行，同时还需充分考虑电动机在实际应用中的工作情况。为确保电动机稳健工作，除了按照手册设定外，还要通过高压无电流和二次线路仿真试验来验证其性能，确保所有指示均为正常状态。

在进行电动机设备校准时，必须遵循高压电气设备的交接测试标准和验收准则，确保流程均满足专业标准。对于高压真空接触器，除了要测量其分、合闸线圈的动作电压，还需测试返回的系数值和主触点的端部耐压。而主触点的直流电阻值也是校准过程中的一个核心测量项目，需要进行精确估算。这种严格的步骤和精准的测量为高压电动机的持续稳定操作提供保障。

2.2 高压电动机的电气调试过程

高压电动机的电气调试在电气工程领域内是一个至关重要的环节。其所涉及的每一步骤都直接关系到电动机的稳定运作、操作安全性以及其长远的工作效益。调试的内容是多方面的，涵盖一连串的关键测试项目。首先，技术人员要进行三相直流电阻的测量，这有助于确认电动机的内部电阻是否与制造规格相符。接着是高压耐压和绕组极性的检查，以确保电动机在高压环境下的正常运作并且绕组方向正确。进一步的，还需要关注绕组的绝缘电阻以及吸收比，这些参数有助于评估绕组的健康状况和可能的老化情况。定子绕组的泄漏电流测量能够反映其绝缘性能，而交直流耐压测试则用于验证电动机是否能在不同电源类型下安全稳定运行。

电气调试过程中的操作顺序与其重要性紧密相连。首先，测试电源经过操作平台流动，随后经过变压处理，最终进入电动机中。这样的流程保证了电气参数在进入电动机之前已经达到最优状态。但当涉及到高压耐压的测量时，技术参数的预设显得尤为关键。这意味着，为准确测量，调试人员需要模拟电动机的实际运行状态，以此评估高压电动机在现实工作环境下的效率和性能。此外，考虑到高压电动机电气调试的潜在风险，安全始终是首要考虑的因素。确保所有设备都经过适当的接地处理，不仅可以保护设备，更重要的是保护参与调试的人员，确保整个过程的安全性[3]。

2.3 高压电动机电气调试的注意事项

高压电动机电气调试的一个核心环节是绝缘性能与泄漏电流的测量。测量绝缘性能主要集中于评估电动机定子线圈的绝缘能力，目的是预防潜在的线圈短路情况，从而避免电动机损坏。为确保测量结果的准确性，关键在于确保电动机线圈与测量设备之间有稳固的连接，消除因连接不稳导致的测量误差。使用欧姆表进行测量时，摇动转速的控制也很关键，应维持在大约120r/min并确保其稳定性。针对那些额定电压为1000V或更高的电动机，定子绕组的绝缘电阻标准不应低于1MΩ/kV，而转子绕组的绝缘电阻则不应低于0.5MΩ/kV。

在高压电动机电气调试的过程中，除对设备的关注，测量人员的安全也同样重要。必须确保合适的安全防护措施到位，从而避免任何会导致人员伤害的情况，确保所有参与者的安全。与此同时，泄漏电流的测量是评估电动机健康状况的关键指标之一。要特别注意各相之间泄漏电流的差异，这些差异不应超过最小值的100%。如果最大的泄漏电流低于20μA，那么各相之间的泄漏电流应保持相对均匀，不出现明显的差异。正确的测量和严格的安全措施都是确保高压电动机电气调试成功的关键要素[4]。

2.4 高压电气设备的电气调试技术

高压电气设备的检测与调试是一个精密且复杂的过程，要求操作人员深入理解绕组性原理并严格控制三相电流及直流电流。在此背景下，具体的调试步骤如下：首先，通过调节变压器，可以达到升压或降压的效果，从而适应各种测试功率和试验接入的需求。在这个阶段，确保地面处理得当是关键，因为它涉及到整个试验的安全因素。只有当所有相关的测试都经过核实并得到各方的签署确认后，才能推进到下一步。其次，为确保实验的安全和数据的准确性，调试和测试过程中必须切断被测试设备的电源。在这个过程中，调节器的指标应为零，以确保数据的纯净性。

在整个调试过程中，操作人员需要密切关注高压电流计的各种变化。无论是电流的升降或是其它不寻常的信号，如闪烁，都应仔细记录。这种详细的记录保证整个实验过程的完整性和可追溯性，是实验结束的基础标准。此外，绝缘电阻的测试必须严格按照国家标准进行，确保调试的标准化和规范化。需要强调的是，操作人员绝对不能对任何测量数据进行人为修改。而对于高压电气设备的参数，由于不同设备间存在参数差异，操作人员需要具备相应的专业知识，确保每一步的操作既科学又准确，从而确保整体实验的有效性。

3.结束语

高压电动机自动化控制和电气调试技术在现代工业中占据至关重要的地位。这些技术确保了电机的高效、稳定和安全运行，为各种生产和制造过程提供坚实的支撑。随着技术的进步，高压电动机的自动化控制原理已逐步完善，对其电气调试技术的要求也日益增高。每一个细节都需要精确控制和精细操作，确保电动机在各种环境和条件下都能正常运行。但同时，操作人员必须对相关原理和技术有深入的理解，确保每一步操作都是基于科学和技术的指导。在未来，随着技术的不断进步，高压电动机的自动化控制和电气调试技术将继续发展和完善，为工业生产和社会发展带来更大的价值[5]。

参考文献：

[1]顾正祥，刘晓兵.高压电动机自动化控制原理及电气调试技术[J].现代制造技术与装备，2020，56（12）：122-124.

[2]刘玉军.高压电器设备的自动化控制及调试要点探究[J].流体测量与控制，2022，3（03）：61-64.

[3]刘永春.能分辨高压电动机过流与过负荷动作信号的保护方法[J].电工电气，2021（01）：65-68.

[4]吴世方，李军，袁均，朱友德.高压电动机的运行和维护管理方法分析[J].中国设备工程，2020（22）：58-59.

[5]何羽，陈霖涛，张娴，刘科.基于电晕放电原理的电动机特性研究[J].物理与工程，2020，30（06）：111-116.