电动机控制保护全自动检测系统

摘 要：电动机是一种重要的机械设备，能够将电能转化为机械能，带动生产发展，一般将电动机依照电源的使用情况分为直流发电动机以及交流电动机，但是无论是哪一种电动机，其控制保护检测系统都是一项极其重要的电动机的检测系统，在进行电动机的产品研发、调试功能、出厂检测等重要环节时，都要依靠电动机的控制保护检测系统，如今科技的发展也带给了电动机的控制保护系统新的功能，实现其系统的自动化检测。

关键词：电动机；控制保护系统；全自动化；设计

我国最早的电动机生产在1917年，发展到现在，已经有将近100年的历史了，我国的电动机研究人员不断开展对电动机的研究工作，使其在性能与转化机械能的稳定性上有了很大的提升，我国的制造电动机的产业也呈现出生机勃勃的图景，虽然在全球性的金融危机爆发时，其销量受到影响而下滑，但是走出金融危机的阴影后，仍旧有着较高的产量与质量，我国的电动机也在传统的电动机的保护器系统上进行不断地改进与更新，开发出了全自动化的控制保护检测系统，本文对其新型的控制保护检测系统进行分析。

1 进行检测的基本要求以及项目

电动机的新型全自动化的控制保护系统，与在过去生产活动中使用的普通电动机相比，有了更高的可靠性以及精准度，同时包括保护、通信、测量、控制四项强大功能，因为电动机的运行程序比较复杂，对于支持的生产活动影响比较大，因此每一台电动机在出厂的时候必须经过严格的检测程序，然而在进行电动机的检测工作时，容易受到一些外部环境因素的影响，除了电网的电压波动状况不稳定，还会受到一些人为操作的上的失误的影响。因此，在对电动机的内部系统进行检测时，必须分别使用不同的测试台来对其四个功能进行检测。然而我国的电动机种类齐全，数量庞大，且有上升的趋势，所以就逐渐加大了检测量，因此研发人员为了控制检测量以达到更高的检测质量，研发出这种全自动化的检测系统，能够同时对5台电动机进行检测。但是这个检测系统有着极高的检测要求。

为了确保检测的精准度，对电参数的测试有一定的要求，在进行三相电压及电流，有无功率校检工作时，要将这个控制保护器的实际测量数值与全自动化的检测系统的数值进行对比，还要注意自动标度控制保护器，注意控制保护器达到1.5级的测量精度，测试系统达到最多0.5级的测量精度，达到这个要求才能在同一个测试界面同时显示与测试5个产品的电参数。

进行保护功能的检测工作时，可以对电流不平衡、功率欠缺、剩余电流情况、接线间的故障等情况实时两种测试，即低端以及高端测试，测试产品的保护器能否依据出厂的指定要求进行报警与脱扣。

在进行产品的控制性能的检测时，要检测出其产品的控制保护系统的二次电路能否依据要求进行动作。进行通信性能的检测主要注意到其遥测、遥信、遥控、遥调等功能进行检测。

在进行完以上四项检测后，产品的检测结果都会呈现出清晰的表格的形式被存进检测的最终表单，可供相关人员随时打印与查看。

2 系统检测的方案设计

测系统由测试台、交流稳流源、可控交流电压源与固定在测试台上的气动夹具、定位装置、压紧装置、合分闸装置、控制装置等组成。以工业控制计算机为检测系统的控制核心，控制交流稳流源、交流电压源，实现过 （ 欠） 载、堵转、三相电流不平衡、缺相、过 （ 欠） 压、欠功率、逆序、剩余电流、接地故障等保护功能测试，并全部自动完成。其中，全自动交流稳流源的稳流范围0. 2 ～ 500 A、误差小. 5% ； 可控交流电压源的调幅范围为80 ～ 300 V、分辨率为0. 1 V，调相范围为0 ～ 360°、分辨率为0. 1°。通过RS485实现工业控制计算机与电动机控制保护器的通信，可对电动机控制保护器进行读写数据、修改运行方式及大小标度的校准。采用条形扫描仪将产品条形码数据传输给工业控制计算机，识别产品规格、型号，自动设定测试所需的电流或电压，测试完毕后将测试数据以表单形式保存。

由于检测系统所需的测试电流、电压范围大、精度高及时间记录精确，因此，对硬件设计基本要求为具有高精度、宽范围的交流稳流源和高精度的可控（ 调相调幅） 交流电压源作为信号源，外设功能多样，检测效率高，安全、可靠。

2. 1 交流稳流源

三相交流稳流源由自行设计的补偿式电子调压装置、多抽头自耦变压器、升流变压器、电流互感器、采样变换电路和工业控制计算机构成闭环控制系统。

补偿式电子调压装置由粗调和细调两个部分组成，粗调电压U1的范围为0 ～ 250 V，细调电压U2的范围为±10 V作为补偿调节，在 U1和 U2的共同作用下确保电流的调节精度。多抽头变压器T1分档作用是扩电流调节范围，以满足电流在0. 2～500 A范围内的调节； 升流变压器用于提升输出电流； 电流互感器采样主回路电流形成反馈信号，送变换调理电路转换成0～5 V的直流信号，经12位A/D 转换后在工业控制计算机的控制下实现闭环控制、稳流输出。在稳流调节过程中，粗调的作用是把输出电流调到设定值的 95% 范围以内，然后再由细调来保证输出电流精度高于1%。

2. 2 交流控制电压源

可控三相 交 流电压源 由 直接数字频率合成器（ DDS） 、功率放大电路、升压变压器、采样变换电路、12位A/D 转换器、锁存器和工业控制计算机构成交流控制电压源。

工业控制计算机中扩展的数据采集卡输出12位数字量一路经锁存器 1 控制 DDS 产生的正弦波信号的相位，另一路经锁存器2送12位的 D/A 转换器控制DDS产生的正弦波幅度，以实现调相和调幅。经滤波后送功率放大器和升压变压器，输出电压经变换调理电路形成负反馈，稳定输出电压[1-2]。最大输出电压为 300 V，并有足够的带负载能力

2. 3 系统检测原理

检测台以工业控制计算机为核心实现人机对话，控制整个测试系统。启动测试时，首先将电动机控制保护器三相主回路闭合，同时由压紧装置将 200 根顶针与 5 个被测产品的控制端、二次端、通信线等连通，整个过程是由工业控制计算机控制气缸实现自动定位、合闸、压紧完成的。条形扫描仪通过 RS232 与工业控制计算机构成外围接口读取被测的产品编号，同时 RS485 接口读取控制保护器内部参数，自动识别产品的型号和规格。根据产品型号自动执行相应测试程序，根据产品规格结合测试内容自动施加相应的测试电流和电压。

3 结语

电动机的全自动化检测系统带给电动机新的生命力，提高了检测的效率与测试的准确度，不但解决了测量不稳定的问题，还能够进行自动调节，节省了人力，对产品的型号与规格都能进行有效识别，这个自动化系统虽然功能强大，但是成本却比较低廉，可信度强，检测的操作简便，相关人员应当在这个自动化系统的基础上进行创新，减少现存的微小误差问题，使其自动化操作的程度更高。将电动机的全自动化检测系统推广到更多领域。

参考文献：

[1] 高琴妹，顾启民，季绍陵，张水平，谢启. 基于LabVIEW的电动机软啟动器测试系统的实现[J]. 仪表技术与传感器. 2004（12）

[2] 徐彬，谭征，袁蕾，杨晖. 2001年全国大学生电子设计竞赛一等奖——基于DDS技术的任意波形发生器[J]. 电子世界. 2002（01）

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